Abstract

High resolution chemostratigraphy of the Montney Formation across Alberta identifies three unique and distinct chemostratigraphic units, referred to as CS1-3, with several subunits (i.e. CS1a, 1b, 3a, 3b). The lowermost two units (CS1-2) are mostly monotonous, finely laminated dolomitic “siltstones” with low geochemical (e.g. element, ratio, factor) variability except for CS1b, where both sedimentary and geochemical variability is present. The overlying units (i.e. CS3a-3b) contains dolomitic siltstones with sandy beds that show abundant sedimentary variability, pervasive bioturbation and abundant geochemical variability. This study focuses on the lowermost units (CS1a, 1b, 2) of the Montney Formation in Alberta, deposited during the Triassic Induan Period and proposes a new depositional model that largely contradicts the current depositional models of a basinal turbidite system. Evidence for a new model are derived from geochemical, petrographic and SEM data. Geochemical data (i.e. Si/Ti, As/Zr ratios, etc) suggest that the lower chemostratigraphic units (CS1-2) had minimal terrestrial influx and geostatistical analysis infers three distinct sources during the time of deposition, i.e. 1) marine benthic carbonates; 2) planktonic siliceous ooze; and 3) terrestrial material. Petrographic/SEM analyses of CS1-2 corroborate the geochemical findings revealing the dominance of authigenic minerals of quartz, dolomite, feldspars and pyrite, with few detrital grains of quartz, mica, feldspars and clay. Hence, the depositional model for the Lower Triassic Montney Formation in Alberta proposes a back-arc, semi-restricted shallow carbonate shelf with prolific benthic/planktonic shell productivity due to limited species diversity following the Permian-Triassic extinction event and limited terrestrial influx (varies locally). High benthic biogenic productivity suggests oxic bottom water conditions and possibly elevated salinity (to limit species diversity) that led to excess NaCl in the pore waters after deposition. Trace elements and total organic carbon (TOC) contents support oxic to sub-oxic sea water conditions, contradicting previous hypotheses of bottom water anoxia. Mineralogical, geochemical and organic carbon data also suggest limited influx of terrestrial and volcanic material. Since the majority of the CS1-2 sediments examined in Alberta display finely laminated dolomitic siltstones, diagenetic processes that generate dolomitic quartz-feldspar laminae from initial bedded shell debris are elaborated upon. A new proposal for the diagenetic pathway is based on findings from isolated carbonate concretions that demonstrate how in-situ porous biogenic debris (metastable aragonite, high Mg-calcite, biogenic silica and rare detrital and organic matter) can transform diagenetically during burial to “pseudo-laminated dolomitic siltstones”.

Résumé

La chimiostratigraphie à haute résolution de la Formation de Montney, de part et d’autre de l’Alberta, identifie trois unités chimiostratigraphiques uniques et distinctes appelées CS1-3 avec diverses sous-unités (c.-à-d. CS1a, 1b, 3a et 3b). À l’exception de la CS1b où existent des variabilités sédimentaires et géochimiques, les deux unités les plus basses (CS1-2) sont pour la plupart du siltstone monotone, finement laminé avec faible variabilité géochimique (p. ex. élément, ratio et facteur), Les unités sus-jacentes (c.-à-d. CS3a-3b) contiennent du siltstone dolomitique avec des lits sableux affichant de la bioturbation intense ainsi que d’abondantes variabilités sédimentaires et géochimiques. La présente étude se concentre sur les deux unités les plus basses (CS1a, 1b et 2) de la Formation de Montney, en Alberta, déposées durant l’Induen du Trias et propose un nouveau modèle dépositionnel contredisant largement les modèles dépositionnels actuels d’un système turbiditique basinal. Les indices d’un nouveau modèle dérivent de données géochimiques, pétrographiques et SEM. Les données géochimiques (c.-à-d. des ratios Si/Ti, As/Zr, etc.) donnent à penser que les unités chimiostratigraphiques inférieures (CS1-2) auraient reçu un influx terrestre minimal et les analyses géostatiques déduisent qu’il y a eu trois sources distinctes de dépôt au cours de la période de sédimentation, à savoir: 1) des carbonates benthiques marins; 2) de la boue planctonique siliceuse; et 3) des matières terrestres. Les analyses pétrographiques/SEM de la CS1-2 corroborent les observations géochimiques, ce qui révèle la dominance de minéraux authigènes de quartz, de dolomie, de feldspath et de pyrite avec quelques grains détritiques de mica, de feldspath et d’argile. Ainsi, le modèle dépositionnel de la Formation de Montney du Trias inférieur, en Alberta, propose une plate-forme carbonatée peu profonde semi-restreinte d’arrière arc avec une productivité benthique et planctonique prolifique en raison d’une diversité réduite d’espèces suivant les épisodes d’extinction du Permien-Trias et de l’influx terrestre limité (variant sur le plan local). La productivité benthique et biogénitique élevée nous laisse penser que les conditions oxiques de l’eau de fond et la salinité élevée possible (limitant la diversité des espèces) ont entraîné un excès de NaCl dans l’eau des pores après le dépôt. Le contenu en éléments traces et en carbone organique total (COT) appuie les conditions oxique à suboxique de l’eau marine contredisant ainsi les hypothèses précédentes d’anoxie de l’eau de fond. Les données minéralogiques, géochimiques et de carbone organique suggèrent également un influx limité de matières terrestres et volcaniques. Vu que la majorité des sédiments de CS1-2 examinée en Alberta expose du siltstone dolomitique finement laminé, les processus diagénétiques produisant des lamines de quartz-feldspath dolomitiques issues de débris de tests initiaux lités y sont repris plus en détail. Une nouvelle proposition pour la voie diagénétique est basée sur les concrétions de carbonate isolées démontrant dans quelle mesure les débris biogéniques in situ (aragonite métastable, calcite élevée en Mg, silice biogénique et matières détritiques et organiques rares) peuvent, par diagenèse, se transformer au cours de l’enfouissement en « silstone dolomitique pseudo-laminé ».

Michel Ory

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