ABSTRACT
The results of Apatite Fission Track (AFT) analysis for Cretaceous, Paleozoic and Precambrian borehole samples along two major transects through the Western Canada Sedimentary Basin (WCSB) are reviewed here. The northern transect crosses the Peace River Arch (PRA) and extends approximately 700 km from northeast British Columbia to the Alberta-Saskatchewan border northeast of Fort McMurray; the southern transect through central Alberta extends from the edge of the disturbed belt near Rocky Mountain House to the Alberta-Saskatchewan border north of Cold Lake. Sample AFT age and length data show a wide range in the degree of annealing due to the complicated thermal history of the basin and require interpretation through use of a quantitative model. A temperature-dependent fission track annealing model and a controlled random search technique were used to determine sample thermal histories from measured AFT parameters.
Many of the Cretaceous samples along the PRA transect appear to have been deposited with effectively zero fission track age, implying a contemporaneous volcanic source for the apatite or rapid exhumation of the source area. Fully annealed samples yield an estimate of 60 Ma for the time of maximum temperature and inferred maximum burial. Maximum AFT paleotemperatures and maximum paleoburial depths (estimated from coal moisture data) were used to estimate paleogeothermal gradient distributions at 60 Ma. For the central Alberta transect, paleogeothermal gradients increase systematically from approximately 20°C/km near the deformation front in the southwest to as high as 60°C/km in the up-dip northeastern portion of the WCSB near the cratonic edge of the basin. Present geothermal gradients show a similar overall pattern but with a narrower range of values (~30°–45°C/km). For the PRA transect, paleogeothermal gradients are elevated in the oil sands region to the east (35°–60°C/km) and in the deep basin to the west (35°–40°C/km). The temporal and spatial variations in geothermal gradient are probably best explained by thermal disturbances caused by regional paleofluid flow across the WCSB near the end of the Laramide Orogeny.
RÉSUMÉ
Les résultats de l’analyse des traces de fission de l’apatite (TFA) pour des échantillons de forage du Crétacé, du Paléozoïque et du Précambrien le long de deux profils majeurs traversant le bassin sédimentaire de l’ouest du Canada (BSOC) sont mis en revue. Le profil du nord traverse l’arche de Peace River (APR) et s’étend approximativement sur 700 km, du nord-est de la Colombie-Britannique jusqu’à la frontière Alberta-Saskatchewan, au nord-est de Fort McMurray; le profil du sud traverse le centre de l’Alberta, de la bordure de la ceinture de déformation à Rocky Mountain House jusqu’à la frontière Alberta-Saskatchewan, au nord de Cold Lake. L’âge de TFA d’échantillon et les données de longueur montrent une grande variation du degré de recuit, dû à une histoire thermique compliquée dans le bassin et requiert une interprétation par le biais d’un modèle quantitatif. Un modèle de recuit, dépendant de la température, des traces de fission et une technique de recherche aléatoire contrôlée, ont été utilisés pour déterminer les histoires thermiques des échantillons à partir de paramètres TFA.
Plusieurs des échantillons du Crétacé, recueillis le long du profil APR, semblent s’être déposés avec des âges effectifs zéro de traces de fission, ce qui implique une source volcanique pour l’apatite ou un exhumation rapide à la région source. Des échantillons complètement recuits produisent une estimation de 60 Ma pour la période de température maximum et le maximum inféré d’enfouissement. Les paléo-températures maximales TFA et les profondeurs de paléo-enfouissement maximales (estimées par des données d’humidité du charbon) ont été utilisées pour estimer les distributions de gradient paléo-géothermique à 60 Ma. Pour le profil du centre de l’Alberta, le gradient paléo-géothermique s’accroît systématiquement d’approximativement 20°/km près du front de déformation au sud-ouest jusqu’à 60°C/km dans la section en amont-pendage au nord-est du bassin sédimentaire de l’Ouest canadien, près de la marge cratonique du bassin. Les gradients géothermiques actuels montrent dans l’ensemble un patron similaire mais avec une gamme de valeurs plus étroite (-35°-40°C/km). Dans le cas du profil APR, les gradients géothermiques sont élevés dans la région des sables bitumineux à l’est (-35°-60°C/km) et dans la partie profonde du bassin à l’ouest (35-40°C/km). Les variations temporelles et spatiales du gradient géothermique sont probablement le mieux expliquées par les perturbations thermiques causées par l’écoulement régional de paléo-fluides à travers le bassin sédimentaire de l’Ouest canadien, vers la fin de l’orogénie Laramide.
Traduit par Lynn Gagnon
