ABSTRACT

Oil and gas production in Middle Ordovician Trenton and Black River strata of southwestern Ontario occurs where limestones have been fractured and locally dolomitized. Fracturing followed the earliest development of stylolites, and dolomitization followed limestone lithification. A cap dolomite replaced the upper few metres of the Trenton Group, and a later fracture-related dolomite (replacement and cement) developed in the vicinity of fractures. Late stage calcite cement and anhydrite, as well as minor sulphides, fluorite and barite, postdate dolomitization.

The cap dolomite is petrographically and geochemically distinct from fracture-related dolomite. Where fracture-related dolomite occurs in the upper few metres of the Trenton Group, however, the cap dolomite is no longer obvious, suggesting that it was overprinted. Primary fluid inclusions in fracture-related saddle dolomite cements are saline (24 to 41 wt % NaCl eq.) and homogenization temperatures range between 100°C and 220°C. These temperatures are considerably higher than those likely generated during peak burial of the sequence (≈70°C). Late stage calcite cements have fluid inclusion homogenization temperatures which range from 70°C to 170°C and were precipitated by less saline brines (16 to 28 wt % NaCl eq.).

The cap dolomite probably resulted from compactional dewatering of the overlying shales of the Blue Mountain Formation. Subsequent formation of fracture-related dolomite appears to have resulted from a diagenetic fluid flow system that traveled along reactivated fractures. Various possible Mg and fluid sources for dolomitization exist: (1) compactional dewatering of more basinal shales and evaporites (in the Michigan Basin and/or the Appalachian Basin) and focusing of fluids updip towards the basin margins and (2) flushing of Silurian or younger fluids down into the Ordovician sequence. Hydrothermal effects appear to have played an important role in the circulation of dolomitizing fluids but the cause of the elevated temperatures remains speculative.

RÉSUMÉ

La production de pétrole et de gaz naturel des strates Trenton et Black River ordoviciennes moyennes de l’Ontario du sud-ouest a lieu là où les calcaires ont été fracturés et localement dolomitisés. La fracturation est postérieure au développement le plus précoce de stylolites, et la dolomitisation est postérieure à la lithification des calcaires. Une calotte de dolomite remplaça les quelques mètres supérieurs du groupe Trenton, et une dolomite postérieure reliée aux fractures (remplacement et ciment) se développa à proximité des fractures. Des ciments de phase tardive de calcite et d’anhydrite, ainsi que des sulfures, de la fluorine et barytine mineurs, postdatent la dolomitisation.

La calotte dolomitique est pétrographiquement et géochimiquement distincte de la dolomite associée aux fractures. Là où la dolomite associée aux fractures est présente au sein des quelques mètres supérieurs du groupe Trenton, par contre, la calotte dolomitique n’est plus évidente, ce qui suggère qu’elle a été effacée. Des inclusions fluides primaires dans les ciments dolomitiques “en selle” associés aux fractures sont salées (24 à 41 % pondéral NaC1 eq.) et les températures d’homogénéisation vont de 100°C à 220°C. Ces températures sont considérablement plus élevées que celles susceptibles d’avoir été générées pendant l’enfouissement maximum de la séquence (≈ 70°C). Les ciments de calcite tardifs ont des températures d’homogénéisation allant de 70°C à 170°C et furent précipités par des saumures moins salées (16 à 28 % pondéral NaCl eq.).

La calotte dolomitique résulte probablement de la déshydratation liée à la compaction des schistes sus-jacents de la formation Blue Mountain. Le développement postérieur de dolomite associée aux fractures semble avoir résulté d’un système de flux de fluides diagénétiques le long de fractures réactivées. Plusieurs sources de Mg et des fluides de dolomitisation existent: (1) déshydratation liée à la compaction d’autres schistes de bassin et d’évaporites (dans le bassin de Michigan et/ou dans le bassin des Appalaches) avec mouvement des fluides en amont-pendage vers les marges du bassin, et (2) injection de fluides siluriens ou plus jeunes vers le bas dans la séquence ordovicienne. Les effets hydrothermaux semblent avoir joué un rôle important dans la circulation des fluides de dolomitisation, mais la cause des températures élevées reste à éclaircir.

Traduit par Patrice de Caritat

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