Abstract

The juxtaposition of trough cross-bedded sand underlying inclined heterolithic stratification (IHS) is commonly interpreted to represent the growth of a fluvial or estuarine point-bar through time in the lower Cretaceous McMurray Formation. This paradigm has led to the development of a bias regarding the depositional architecture of McMurray Formation sediment, such that the majority of geobodies in the McMurray Formation are interpreted to represent point-bar deposition. This study addresses this bias by using an Unmanned Aerial Vehicle and Structure-from-Motion photogrammetry to generate three-dimensional outcrop models from which bedding architecture can be analyzed.

The purpose of this study is to recognize and discuss the stratigraphic significance of two types of facies architectures prevalent in outcrop exposures of the middle McMurray Formation: laterally-accreting point-bar deposits and forward-accreting compound-dune deposits. Bed orientation data, when compared to sediment transport directions, show that outcrops along the Steepbank River are composed of stacked lateral accretion bar elements. At the Amphitheatre outcrop exposure along the MacKay River, master bedding surfaces are parallel to sediment transport direction, which suggests that the cross-bedded sand geobody is forward-accreting. Based on these distinct relationships, two dominant facies associations are recognized. The Steepbank #3 outcrops preserve a laterally accreting estuarine point-bar complex sharply overlying a fluvial dune succession, while sediments at the Amphitheatre outcrop are ascribed to a forward-accreting middle estuary compound dune complex that is truncated by an overlying IHS channel fill.

The recognition of compound dunes, in addition to well-recognized laterally accreted point-bars in the McMurray Formation, is important for the establishment of reservoir and stratigraphic models. In McMurray Formation subsurface studies, large-scale, middle estuary compound dune complexes are rarely recognized, despite their presence in outcrop exposures — this is an important theme that is explored in this paper. To this end, bed orientation data are combined with 3D photogrammetric outcrop models. Bed orientation data show two main facies associations: 1) laterally accreted bars which are bounded by bedding discontinuities and are characterized by IHS bedsets that thin, increase in mud content and increase in bioturbation intensity upwards; and 2) large-scale forward-accreting compound dunes which are characterized by low-angle planar tabular and trough cross-stratified medium-grained sand with current reversals and unevenly distributed bioturbation throughout.

Résumé

Dans le Crétacé inférieur de la Formation de McMurray, la juxtaposition du litage de sable stratifié en forme d’auge sous-jacent à une stratification hétérolithique inclinée (SHI) est généralement interprétée comme étant la croissance d’une barre de méandre fluviale ou estuarienne dans le temps. Ce paradigme a mené à la conclusion d’idées toutes faites sur l’architecture sédimentaire de la Formation de McMurray, de sorte que l’on interprète la plus grande partie des corps géologiques de cette formation comme étant un dépôt de barres de méandre. La présente étude aborde cette conclusion au moyen d’un véhicule aérien sans pilote et de la photogrammétrie utilisant la technique de structure à partir du mouvement afin de produire des modèles d’affleurement en trois dimensions permettant d’analyser l’architecture du litage.

L’intention de cette étude est de reconnaître et de discuter de l’importance stratigraphique de deux types d’architecture de faciès prévalant dans les affleurements du membre moyen de la Formation de McMurray : les dépôts de barres de méandre formés par accrétion latérale et les dépôts de dunes composées formés par accrétion en aval. Lorsque l’on compare la direction du transport sédimentaire par rapport à l’orientation des lits, on remarque que les affleurements le long de Steepbank River sont composés d’accrétions latérales de barres de méandre empilées. Dans l’amphithéâtre d’affleurement, le long de MacKay River, les surfaces de litages majeurs sont parallèles à la direction du transport sédimentaire, ce qui laisse penser que l’accrétion du corps géologique de sable stratifié s’est produite en aval. Compte tenu de ces relations distinctes, on reconnaît deux associations de faciès prédominantes. Les affleurements de Steepbank no 3 ont préservé un complexe de barres de méandre estuarien d’accrétion latérale fortement sus-jacent à une succession de dunes fluviales, tandis que les sédiments de l’amphithéâtre d’affleurement sont attribués à un complexe de dunes composées formées par accrétion en aval mi-estuarien et tronqué par une SHI de remblai sus-jacente.

En plus des barres de méandre accrétionnées latéralement que l’on reconnaît bien, le fait d’avoir identifié les dunes composées est important pour élaborer des modèles stratigraphiques et de gisement. Dans les études de la subsurface de la Formation de McMurray, nous reconnaissons rarement les complexes de dunes composées à grande échelle mi-estuarienne. À cette fin, les données que nous possédons sur l’orientation des litages sont combinées avec des modèles photogrammétriques d’affleurement en 3D. L’orientation des litages expose deux principales associations de faciès : 1) des barres de méandre d’accrétion latérale bordées par des discontinuités de litage. Celles-ci se caractérisent par des groupes de SHI qui s’amincissent et dont le contenu en boue augmente avec une intensité croissante de la bioturbation vers le haut; et 2) des dunes composées à grande échelle accrétées en aval caractérisées par du sable tabulaire-planaire faiblement incliné et entrecroisé à grain moyen en forme d’auge avec des contre-courants et des signes de bioturbation répartis inégalement d’un bout à l’autre.

Michel Ory

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