ABSTRACT

The Rocky Brook Formation (Deer Lake Group) includes lacustrine and fluvial mudstone, sandstone, dolostone and oil shale deposited in the Early Carboniferous fault-bounded Deer Lake Subbasin. Over the past century, the occurrence of oil shales, solid bitumens, and oil and/or gas shows from wells have suggested that these rocks have petroleum potential. The Deer Lake Subbasin originated in Late Devonian-Tournaisian time as a distensive, east-dipping half-graben (Anguille Group deposition), which was subjected to late Viséan-early Namurian broad pull-apart along a developing transtensional fault system (Deer Lake Group deposition). Later transpressional shear in Namurian-Westphalian time created a narrow, central, uplifted flower structure complex and “lateral basins” 3-4 km deep. The Rocky Brook Formation can be divided into five informal subunits, representing separate depositional systems, which are laterally persistent in the subsurface over the area studied. The succession is interpreted to represent a deepening-upward, fluvial-to-lacustrine trend, related to increasing dominance of subsidence rate over sediment supply. Forty-four subsurface core and five outcrop samples of dark grey mudstone, from four of the five subunits, were subjected to palynological and geochemical analysis. In addition, five bitumen and one gas sample were obtained and analysed geochemically. Organic matter present in the oil shale samples is a mixture primarily of Types I and II, and includes coagulated masses of amorphous material (fecal pellets) and specimens of the alga Botryococcus sp. Less organic-rich intervals contain greater amounts of Types III and IV organic matter. Deposition occurred in a relatively arid climate, in an oxic lacustrine setting, with periods of anoxia. The presence of stratigraphically significant elements of the Grandispora spinosa - Ibrahimispores magnificus Zone throughout the five subunits establishes that the entire Rocky Brook Formation is of Late Viséan (V3) age and correlative with the Hastings Formation of the Mabou Group (Cape Breton Island).

The Lower Grey Beds and Upper Grey Beds, both interpreted to represent deposition in relatively deeper, quiet lacustrine settings, have potential as hydrocarbon source rocks. Black, laminated, organic-rich (commonly 1-2 per cent, ranging up to 15 per cent Total Organic Carbon), intermittently-anoxic lacustrine mudstones occur in intervals up to 2 m, but commonly 10-50 cm, thick. These immature to marginally mature source rocks at or near surface may have provided the source for oil, gas and bitumen recovered from wells, diamond drillcores and outcrops. More deeply buried equivalents, present under large portions of the area, suggest significant hydrocarbon potential in Deer Lake Subbasin. Likewise, Late Viséan correlatives elsewhere in Atlantic Canada and adjacent offshore areas may also have significant, but currently unconfirmed, hydrocarbon potential.

RÉSUMÉ

La formation Rocky Brook (groupe Deer Lake) est composée de schistes argileux lacustres et fluviatiles, de grès, de dolomie et de schiste argileux bitumineux formés dans le sous-bassin Deer Lake (Carbonifère inférieur) qui est délimité par des failles. Au cours du siécle précédent, la présence de schistes argileux bitumineux, de bitumes solides, et d’indices de pétrole et/ou de gaz provenant de puits indiquaient déjà que ces roches ont un potentiel pétrolier. Le sousbasin Deer Lake eut son origine durant le Dévonien supérieur-Tournaisien comme demi-graben de distension incliné vers l’est (sédimentation du groupe Anguille), qui fut soumis à un étirement tectonique général le long d’un système de failles transformantes d’extension naissant (sédimentation du groupe Deer Lake) durant le Viséen supérieur-Namurien inférieur. Un cisaillement de compression se produisit plus tard durant le Namurien-Westphalien, créant ainsi un complexe de soulèvement étroit, central (“flower structure”), et des “basins latéraux” d’une profondeur de 3 à 4 km.

La formation Rocky Brook peut être sud-divisée en cinq sous-unités, représentant des systèmes de sédimentation distincts, qui persistent latéralement à travers la région étudiée. La succession de ces couches est interprétée comme représentant une tendance fluviatile à lacustre et qui reflète des eaux plus profondes vers le haut, reliée à la dominance croissante du taux de subsidence par rapport à l’alimentation en sédiments. Des échantillons de schiste argileux brun foncé, quarante-quatre provenant de carottes de subsurface et cinq d’affleurements, de quatre des cinq sous-unités, furent soumis à des analyses palynologiques et géochimiques. En plus, cinq échantillons de bitume et un de gaz furent obtenus et soumis à l’analyse géochimique. La matière organique présente dans les échantillons de schiste argileux bitumineux est surtout un mélange des types I et II, et inclut des masses coagulées de matière amorphe (pelotes fécales) et des spécimens de l’algue Botryococcus sp. Les intervalles moins riches en matière organique renferment de plus grandes quantités de matière de types III et IV. La sédimentation se produisit dans un climat relativement aride, dans un milieu lacustre oxydant, avec épisodes anoxiques. La présence d’éléments d’importance stratigraphique de la zone Grandispora spinosa-Ibrahimispores magnificus à travers les cinq sous-unités démontre que la totalité de la formation Rocky Brook est d’âge Viséen supérieur (V3) et est corrélée avec la formation Hastings du groupe Mabou (Île du Cap-Breton).

Les Grey Beds inférieurs et supérieurs, tous deux interprétés comme représentants d’une sédimentation dans des milieux relativement plus profonds et tranquilles, manifestent un potentiel de roche mère. Des schistes argileux lacustres, anoxiques par intermittence, noirs, laminés, riches en matière organique (ordinairement 1-2 pour cent, mais allant jusqu’à 15 pour cent de carbone organique total), se trouvent en intervalles ayant jusqu’à 2 mètres d’épaisseur mais ordinairement mesurant 10-50 cm. Ces roches mères immatures à marginalement matures, situées à ou près de la surface pourraient avoir fourni la source pour le pétrole, le gaz et le bitume récupérés dans les puits, les carottes de forage et les affleurements. Des strates équivalentes, enfouies plus profondément et présentes sous une grande partie de la région, suggèrent un potentiel en hydrocarbures très important dans le sous-bassin Deer Lake. De même, les strates du Viséen supérieur qui lui sont corrélées ailleurs dans le Canada atlantique et ses régions extra-côtières adjacentes pourraient aussi renfermer un important potentiel en hydrocarbures, jusqu’à maintenant non confirmé.

Traduit par Marc Charest.

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