Reconstructie van fluïdabewegingen doorheen de tijd in de Canadese Rocky Mountains voorland plooi- en breukgordel: relatie tot ertsvorming en petroleumsysteem.

Inleiding De exploratie van aardolie- en aardgasvelden wordt steeds moeilijker. De gemakkelijkst te ontginnen gebieden zijn reeds ontgonnen, wat ons tot h et onderzoek van complexere gebieden dwingt. Voorland breuk- en plooigor dels behoren tot deze groep die een verhoogd risico inhouden voor explor atie. Toch werden in deze gebieden koolwaterstofreservoirs gevonden in z ogenaamde "subthrust settings" zoals bijvoorbeeld Mexico, Venezuela, ... In deze doctoraatsverhandeling wordt de voorland breuk- en plooigordel i n het zuidwesten van Canada bestudeerd. Deze gordel wordt vertegenwoordi gd door de fysiografische eenheid die de Rocky Mountains wordt genoemd. Er wordt voornamelijk aandacht besteed aan drie diagenetische fenomenen, namelijk zebradolomieten, Mississippi Valley-type ertsafzettingen en op merkelijke secundaire porositeit in de Cairn Formatie. Daarnaast wordt o ok een structureel-diagenetisch thema aangekaart met een studie op aders ystemen. Al deze fenomenen zijn het resultaat van fluïdafenomenen, die g eplaatst zullen worden in een geodynamische context. Geologisch kader Bij het aanvatten van een geologische studie is het noodzakelijk de geol ogische achtergrond betreffende structuur, stratigrafie, ... van het geb ied kritisch te bestuderen en (al dan niet) als vertrekpunt voor verder onderzoek te aanvaarden. De bestudeerde zone maakt deel uit van de Cordillera die zich aan de wes trand van Noord-Amerika gevormd heeft ten gevolge van subductie van een oceanische plaat onder de continentale plaat van Noord-Amerika door conv ergerende plaatbewegingen. De Canadese Cordillera is opgedeeld in vijf g ordels, waarvan de voorland gordel de meest landinwaartse vormt. Deze la atste is voornamelijk opgebouwd uit sedimentaire gesteentes die geplooid , opgebroken en naar het oosten verschoven werden tijdens het laat jura tot het tertiair. De voorland breuk- en plooigordel kan in het bestudeer de gebied in vier zones opgedeeld worden, namelijk (van west naar oost) de Western Ranges, Main Ranges, Front Ranges en Foothills. Elk van deze zones verschillen van elkaar in ondermeer ouderdom en lithologie van de lagen en deformatiestijl. De grens tussen de Main en Front Ranges wordt gevormd door de Castle Mountain - Simpson Pass - Bourgeau overschuivings breuk, de overgang van de Front Ranges naar de Foothills komt overeen me t de McConnell overschuivingsbreuk en de grens van de Foothills met de a anliggende landinwaartse zone, de Interior Plains genoemd, correspondeer t met de Brazeau overschuivingsbreuk. In de tektonische geschiedenis van het gebied wordt de westrand van het huidige Noord-Amerika van het midden proterozoïcum tot het midden devoon gekenmerkt door een passief continentale rand in een divergerend platen systeem tijdens de riftfase van Rodinia. In het laat devoon werd deze co ntinentale rand een convergerende plaatrand tijdens de vorming van Pange a. Vervolgens trad de accretie van terranes op en werd de gebergteketen gevormd tijdens laat jura tot vroeg krijt. Zebradolomitisatie Voor de studie van zebradolomieten werden vijf ontsluitingen bemonsterd in en aan de rand van de Main Ranges, namelijk de Kicking Horse Rim, Yoh o Valley, Wapta Mountain, Mistaya Canyon en Beauty Creek genoemd. De eer ste drie liggen dichtbij de 'Kicking Horse Rim' die een paleogeogra fische eenheid voorstelt waar diep-water siliciklastische gesteentes (in het westen) overgaan in ondiep-water platform carbonaatgesteentes (in h et oosten). De resterende twee plaatsen bevinden zich meer noordwaarts e n liggen tussen Lake Louise en Jasper. Daarbij komen de zebradolomieten voor in de Cathedral of Eldon Formaties van midden cambrium ouderdom. De bestudeerde zebradolomieten komen voor in discordante lichamen die ee n tiental meter in diameter groot zijn en die omgeven kunnen zijn door e en halo van beige dolomiet. De eerstgenoemde worden gekenmerkt door alte rnerende donkere en bleke dolomietbanden. Een variant van de zebradolomi eten zijn de zogenaamde gevlekte zebradolomieten die het gevo lg zijn van dolomitisatie van een reeds gedeeltelijk gedolomitiseerde ka lksteen. Daarnaast werden op Wapta Mountain nog enkele andere types dolo miet onderscheiden. Een belangrijke terreinwaarneming is de gebandheid van de zebradolomiete n in twee richtingen, waarvan één parallel loopt met de gelaagdheid . Microscopisch onderzoek heeft aangetoond dat de donkere banden opgebou wd zijn uit fijnkristallijne (< 300µm) onzuivere dolomiet. In de witte b anden kunnen twee zones onderscheiden worden. Terwijl het grootste gedee lte uit grofkristallijne (tot enkele millimeters) melkwitte zuivere zade ldolomiet bestaat, wordt de rand, die vaak poriën begrenst, opgebouwd ui t transparante zadeldolomiet die een zonatiepatroon vertoont bij kathode luminescentie. X-stralen diffractie patronen tonen een stoichiometrisch karakter van de dolomieten aan. Chemische analyses van deze dolomietfase n wijzen op een hoog Na en laag Sr gehalte. De Fe en Mn concentraties ve rschillen echter per staalnameplaats. In vloeibare insluitsels zijn homo genisatie temperaturen gemeten van 130 tot 200°C. Temperaturen van het e erste smelt ligt tussen -48 en –41°C, terwijl het laatste smelt van ijs optreedt tussen -25 en –19°C. Crush-leach analyses tonen molaire Cl/Br r atios van 271 tot 511 en Na/Br van 62 tot 466, die beide lager zijn dan deze van zeewater. Voor de stabiele isotopen varieert d18O van -20 to –1 4‰ VPDB, terwijl d13C tussen -3 en 0‰ VPDB ligt. 87Sr/86Sr heeft een waa rde van 0.7091 tot 0.7123, waarbij de hoogste ratios vertegenwoordigd wo rden door de witte banden van de Kicking Horse Rim zebradolomieten. In tegenstelling tot de vervangingsoorsprong van de donkere zebradolomie tbanden, worden de transparante centra van de witte banden als cement ge ïnterpreteerd. Het grootste gedeelte van de witte banden (de zones aanle unend tegen de donkere banden) worden verklaard door aggradationele rekr istallisatie met diagenetische uitloging van niet-carbonaat bestanddelen . De chemische en vloeibare insluitselanalyses geven aan dat de zebradolom ieten gevormd werden door relatief warme saliene (H2O-NaCl-CaCl2) fluïda die geïnterageerd hebben met siliciklastische sequenties. De zebradolom ietbanding parallel aan de gelaagdheid en volgens een tweede richting zo u preferentiële spleetontwikkeling en vloeistofinjectie langs deze vlakk en kunnen weerspiegelen. Zebradolomietontwikkeling wordt uitgelegd door gefocusseerde fluïdastromen die voornamelijk circuleerden langsheen stru ctureel zwakke gebieden. De beweging en uitdrijving van warme bekkenpeke ls in een begraven omgeving werd aangedreven door een tektonisch actief regime (waarschijnlijk tijdens de Antler orogenese) waarbij overdruk geg enereerd werd, die de vorming van secundaire porositeitsontwikkeling en de intra-zebradolomietbreukjes kan verklaren. Mississippi Valley-type ertsafzettingen De Pb-Zn ertslichamen van de Kicking Horse en Monarch Mines liggen dicht bij de Kicking Horse Rim, die hierboven reeds beschreven werd. Ze worden ook gekenmerkt door hun ligging tussen en parallel aan twee normaalbreu ken, namelijk de Fossil Gully (ook Stephen-Field genoemd) en de Stephen- Cathedral breuk. De ertsen komen voor in de Cathedral Formatie van midde n devoon ouderdom. Alhoewel geen in situ stalen konden verzameld worden, werd een paragenes e opgesteld aan de hand van een microscopische studie van stalen van de afvalhoop aan de ingang van de mijnen. Daarbij werden verschillende fase n herkend van pyriet, sfaleriet, galeniet en dolomiet en ook sericiet, k warts, chloriet en calciet werden onderscheiden. X-stralen diffractie an alyses tonen aan dat de dolomieten die karakteristiek geassocieerd zijn met de ertslichamen relatief goed stoichiometrisch zijn (50 tot 53 mol% CaCO3) en dat dolomietfasen in contact met sfaleriet en/of galeniet (Dsg fasen) minder stoichiometrisch zijn dan deze in contact met pyriet (Dp fasen). Dolomiet geochemie resulteert in een ruw lineaire curve voor Fe versus Mn concentraties waarbij Dsg fasen hogere gehaltes bevatten dan D p fasen. Carbonaat d18O waardes variëren van -21 tot –14‰ VPDB en d13C w aardes liggen tussen -3 en 0‰ VPDB. In de Kicking Horse Mine stalen kan hierbij een duidelijk onderscheid herkend worden tussen de d13C signatuu r van Dsg fasen (-1 tot 0‰ VPDB) en Dp fasen (-3 tot –1‰ VPDB). Ook de d 18O waardes zijn gewoonlijk minder negatief bij de Dsg fasen. 87Sr/86Sr waardes liggen voornamelijk tussen 0.7087 en 0.7123 (twee waardes van 0. 7147 en 0.7162 uitgesloten) en vertonen een ruwe lineaire trend in funct ie van d18O in de Kicking Horse Mine stalen. Metingen op vloeibare inslu itsels werden zowel uitgevoerd op sfaleriet, kwarts als dolomiet. In al deze fasen werd de eerste smelttemperatuur waargenomen rond –52°C in pri maire insluitsels. Het laatste smelt van ijs werd opgemeten tussen -32 e n -19°C in alle fasen uitgezonderd calciet, waar dit tussen -19 en –14°C ligt. De opgemeten homogenisatietemperaturen zijn het laagst in calciet (50 tot 72°C), sfaleriet (73 tot 109°C) en kwarts (62 tot 111°C). Iets hogere gemiddelde temperaturen werden waargenomen in de dolomietfasen, w at resulteert in een totaal bereik van 93 tot 193°C. Bij de crush-leach analyses lag de Br concentratie onder de detectielimiet in sfaleriet en galeniet, terwijl hogere concentraties bekomen werden in pyriet, kwarts en carbonaatfasen. Een Cl/Br molaire ratio tussen 302 en 697 werd bekome n in de dolomietfasen en een Na/Br molaire ratio tussen 105 en 591. Li/N a molaire ratios variëren tussen 0.0006 en 0.0045, waarbij de hoogste ra tios vertegenwoordigd worden door Dsg fasen. Daarnaast werd de concentra tie van ondermeer Al (0.9-1.1), Fe (0.2-0.4) en Mg (4.0-4.4) in pseudomo rfe chloriet bepaald. De Kicking Horse en Monarch Mine ertsafzettingen staan gekend als Missis sippi Valley-type (MVT) mineralisaties gezien ze in dolomiet (carbonaat) gast

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.