Abstract

An allostratigraphic approach was used to investigate the stratigraphy of the Late Albian Joli Fou and Pelican formations across 77 000 km2 of east-central Alberta. Although the Pelican Formation is known to be broadly equivalent to the Viking Formation to the south, its internal stratigraphy and precise allostratigraphic relationship to the Viking and Paddy alloformations to the south and west have not been established. The Joli Fou alloformation is bounded below by transgressive surface JE0 and above by the basal surface VE0 of the Viking alloformation. Within the study area, the Joli Fou comprises marine mudstone that thins from approximately 20 m in the SE to a pinch-out in the NW where it onlaps against a NE-SW-trending topographic high dubbed the ‘Smoky River Ridge’. The Pelican alloformation comprises four regionally mappable, upward shoaling allomembers PeA to PeD, each bounded by a marine flooding surface. Collectively, allomembers PeA and PeB are bounded by Viking surfaces VE0 and VE1 and hence are temporally equivalent to Viking allomember VA. PeC and PeD are bounded by VE1 and VE3 and are equivalent to Viking VB. To the west, allomembers PeA and PeB merge laterally with the upper Paddy alloformation, but allomembers PeC and PeD toplap against VE3, with the margin of PeD offset to the SE relative to PeC.

Pelican allomembers form sandier-upward successions, typically 5–10 m thick, and can show marked lateral changes in thickness. Where exposed on the Athabasca River, Pelican sandstones are dominated by dm-scale, uni- or bi-directional cross-bedding, with cross-sets capped by wave ripples and thick mudstone drapes; evidence for storm wave processes (e.g. hummocky and swaley cross-stratification) appears to be scarce. The successions are interpreted to represent river- and/or tide-dominated delta systems. Pelican sandstones are distinctive quartz arenites that collectively thicken to the NE, strongly suggesting provenance from the Canadian Shield. In the vicinity of Peace River town, the Paddy alloformation comprises chert-rich litharenites of Cordilleran provenance interstratified with quartz arenites. This observation implies that rivers from the Shield had constructed a delta system across the entire 400–500 km width of the Joli Fou Sea, in order to deliver sediment to the Paddy depocentre to the west of the Smoky River Ridge. Sandstone bodies in each Pelican allomember form south-facing lobes, interpreted to have formed on the south side of the delta complex where they were protected from storm waves from the north. In contrast, the north-facing margin of the Paddy depocentre in the west forms a linear strandplain, reflecting strong wave influence from the open sea to the north. The southern entrance to the Joli Fou Seaway, formed by a topographic ridge in Kansas, is known to have closed in late Joli Fou-Skull Creek time. Closure of the northern entrance by the Pelican delta system probably led to a slow decrease in salinity of the land-locked sea, and may explain the absence of fully marine macrofauna from the Viking, Bow Island, Muddy Sandstone and equivalent formations throughout the length of the Seaway.

Résumé

Afin d’examiner la stratigraphie des Formations de Joli Fou et de Pelican de l’Albien tardif sur un rayon de 77 000 km2 dans le Centre-Est de l’Alberta, nous avons employé une méthode allostratigraphique. Bien que dans l’ensemble la Formation de Pelican soit généralement connue comme équivalente à la Formation de Viking au sud, sa stratigraphie interne et sa relation allostratigraphique précise par rapport aux alloformations de Viking et de Paddy en direction sud et ouest n’ont pas encore été clairement établies. L’alloformation de Joli Fou est limitée au-dessous par la surface transgressive JEO et par la surface basale VEO de l’alloformation de Viking. Dans le secteur étudié, Joli Fou se compose de mudstone d’origine marine s’amincissant d’environ 20 m au s.-e. jusqu’à un biseau au n.-o. où elle recouvre en avancée une hauteur topographique d’orientation n.-e.-s.-o. surnommée « Smoky River Ridge ». L’alloformation de Pelican se compose de quatre allomembres de haut-fonds ascendants cartographiable sur le plan régional, c’est-à-dire de PeA à PeD, chacune de celles-ci étant limitée par une surface d’inondation marine. Ensemble, les allomembres PeA à PeB sont limités par les surfaces de Viking VEO et VE1 et, par conséquent, sont équivalents sur le plan temporel à l’allomembre VA de Viking. PeC et PeD sont limités par VE1 et VE3 lesquels équivalent à Viking VB. À l’ouest, les allomembres PeA et PeB s’intègrent latéralement à l’alloformation de Paddy supérieure, mais les allomembres PeC et PeD forment un biseau sommital contre VE3, avec la bordure de PeD en écart au s.-e. par rapport à PeC.

Les allomembres de Pelican forment des successions ascendantes plus sableuses de 5 m à 10 m d’épaisseur en général et peuvent présenter des changements marqués d’épaisseur latérale. La stratification entrecroisée à l’échelle dm unidirectionnelle ou bidirectionnelle avec feuillets obliques capuchonnés de rides de houle et d’enveloppes de mudstone épais prédomine dans le grès de Pelican aux endroits où cette roche est exposée sur la rivière Athabasca; de plus, tout indice de processus de vagues de tempête (p. ex. : bosses et creux et stratification oblique en gouttières) semble rare. Selon les interprétations, les successions représenteraient des systèmes deltaïques à prédominance de rivières et/ou de marées. Le grès de Pelican se compose distinctivement de quartz-arénites d’épaississant au nord-est, ce qui semble suggérer fortement qu’il proviendrait du Bouclier canadien. Aux environs de la ville de rivière de la Paix, l’alloformation de Paddy comprend des litharénites riches en chert en provenance de la Cordillère et interstratifiées de quartz-arénites. Cette observation suppose que les rivières du Bouclier avaient constitué un système deltaïque sur la totalité des 400 km à 500 km de largeur de la mer de Joli Fou afin d’acheminer les sédiments au dépôcentre de Paddy à l’ouest de « Smoky River Ridge ». Les corps gréseux de chacun des allomembres de Pelican forment des lobes orientés vers le sud qui auraient été formés sur le côté Sud du complexe deltaïque, ce qui a permis de les protéger contre les vagues de tempêtes venant du nord. Par contre, les marges orientées vers le nord du dépôcentre de Paddy à l’ouest forment une plaine intertidale linéaire, ce qui reflète la forte influence des vagues venant de la mer libre au nord. Formée par une crête topographique du Kansas, il est connu que l’entrée Sud du bras de mer de Joli Fou s’est fermée durant l’époque tardive de Joli Fou-Skull Creek. La fermeture de l’entrée Nord par le système deltaïque de Pelican a probablement mené à une lente diminution de la salinité de la mer intérieure et cela pourrait expliquer l’absence de macrofaune marine complète de Viking, de Bow Island, de Muddy Sandstone ainsi que dans les formations équivalentes sur toute la longueur du bras de mer.

Michel Ory

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