Meijerdrees 1989 63.Pdf
Total Page:16
File Type:pdf, Size:1020Kb
Page 34, Figure 15, legend, evaporite facies: (Camsell Fro and equivalents. along the southwest flank of Tathlina Uplift. The shaly ?nd sand:., t;c!s which overlie the crest of Tathlina Uplift appear to be continuous with the Ebbutt Me:nber of the Chinchaga Formation and are indicated as a separate unit on Figure 37. Page 135, line 17 reads: onlap of beds 20 to 23 against surface B. line 22 reads: The boundary between stratigraphic sequences 3 and 4 . Page 136, line 7 reads: The boundary between sequences 4 and 5 . Page 177, Plate XII, Photograph a: One arrow should point to mottled area 1 em above 0. GEOLOGICA ULTRAIECTINA Mededelingen van het Instituut voor Aardwetenschappen der Rijksuniversiteit te Utrecht No. 63 SEDIMENTOLOGY AND FACIES ANALYSIS OF DEVONIAN ROCKS, SOUTHERN DISTRICT OF MACKENZIE, NORTHWEST TERRITORIES, CANADA X. Xl 1 9 CIP-GEGEVENS KONINKLJKE BIBLIOTHEEK, DEN HAAG Meijer Drees, Nico Comelis Sedimentology and facies analysis of Devonian rocks, southern District of Mackenzie, Canada / Nico Comelis Meijer Drees. - [Utrecht: Instituut voor Aardwetenschappen der Rijksuniversiteit Utrecht]. - (Geologica Ultraiectina, ISSN 0072-1026; no. 63) Proefschrift Utrecht. - Met lit. opg. - Met samenvatting in Nederlands. ISBN 90-71577-16-3 SISO am-cana 565 UDC 551.3.051(712)(043.3) Trefw.: sedimentologie; Canada. Sedimentology and facies analysis of Devonian rocks, southern District of Mackenzie, Northwest Territories, Canada Sedimentologie en facies analyse van het Devoon, District van Mackenzie zuid, Northwest Territories, Canada (met een samenvatting in het Nederlands) PROEFSCHRIFT Ter verkrijging van de graad van Doctor aan de Rijksuniversiteit te Utrecht op gezag van de Rector Magnificus Prof. Dr. lA. van Ginkel volgens besluit van het College van Dekanen in het openbaar te verdedigen op Vrijdag 8 December 1989, des namiddags te 14.30 Ull. DOOR Nico Cornelis Meijer Drees geboren op 16 Maart 1937 te Bogor, Indonesia. PROMOTORES: PROF. DR. S.D. NIO PROF. DR. W. SCHLAGER This paper will be published as volume 63 (1989) in Geologica Ultraiectina. Ter herinnering aan mijn vaders H.E. Steutel A. van Royen E. Meijer Drees LIST OF CONTENTS SUMMARY 10 SAMENVATIING 11 CHAPTER I: INTRODUCTION 13 Location 13 Previous work 13 Classification of sedimentary rocks 15 CHAPTER II: PHYSIOGRAPHY 17 General setting 17 Interior Plains 17 Cordilleran region 17 Surfacial geology 17 Bedrock geology 18 CHAPTER III: STRUCTURAL GEOLOGY 19 Tectonic uplifts and faults 19 CHAPTER IV: STRATIGRAPHY 23 Litho-stratigraphy 23 General facies pattern related to paleotopography 24 Regional unconformities 27 Stratigraphic sequences 27 Biostratigraphy 33 CHAPTER V: STRATIGRAPHIC SEQUENCE 1 35 Detrital facies of sequence 1 37 Evaporite facies of sequence 1 39 CHAPTER VI: STRATIGRAPHIC SEQUENCE 2 45 Detrital facies of sequence 2 45 Evaporite facies of sequence 2 49 Carbonate facies of sequence 2 65 CHAPTER VII: STRATIGRAPHIC SEQUENCE 3 73 Carbonate facies of sequence 3 73 Shale facies of sequence 3 77 CHAPTER VIII: STRATIGRAPHIC SEQUENCE 4 81 Nearshore, detrital facies of sequence 4 81 Evaporite facies of sequence 4 86 Carbonate platfonn facies of sequence 4 87 Reef mound facies of sequence 4 97 CHAPTER IX: STRATIGRAPHIC SEQUENCE 5 101 Detrital facies of sequence 5 101 Evaporite facies of sequence 5 101 Carbonate facies of sequence 5 103 Shale facies of sequence 5 115 CHAPTER X: STRATIGRAPHIC SEQUENCE 6 123 Detrital facies of sequence 6 123 Evaporitic facies of sequence 6 127 Carbonate platform facies of sequence 6 128 CHAPTER XI: NATURE OF SEQUENCE BOUNDARIES 133 CHAPTER XII: NATURE OF FACIES CHANGES 141 CHAPTER XIII: CONCLUSIONS 152 PLATES 154 REFERENCES 186 ACKNOWLEDGEMENTS 201 CURRICULUM VITAE 202 10 SUMMARY The Devonian rock succession in the southern part of the District of Mackenzie consists of interbedded evaporites and carbonates, fossiliferous carbonates and shales. Inthe study areathe Devonian succession unconformably overlies LowerPaleozoic orPrecambrian strata and thins in a northeastward direction because of truncation below the pre-Cretaceous unconformity. The Lower and lower Middle Devonian parts of the succession have a restricted distribution and onlap Tathlina Uplift, a pre-Devonian paleotopographic high area situated in the southern part of the Great Slave Plain. They include detrital, carbonate and evaporitic facies. The upper Middle and Upper Devonian parts of the succession are widely distributed. They consist of carbonates and shales. The Devonian succession includes seven stratigraphic sequences separated by slight angular unconformities or depositional hiati. Sequence 1 includes Lower Devonian evaporites and carbonates ofthe Camsell and Tsetso formations and their equivalents. The sequence accumulated in Root Basin, a tectonic depression along a shelf edge that formed an embayment northwest of an ancient landmass situated in the Great Slave Plain. The Middle Devonian succession can be subdivided into five stratigraphic sequences, each including fondo-, clino- and undathem deposits. The two older sequences of the Middle Devonian succession (including in sequence 2, the Sombre, Arnica, Fort Norman and Mirage Point formations and in sequence 3 the Funeral and Landry formations) accumulated during periods of relative sea level rise on the northern flank ofTathlina Uplift. The three younger sequences are part ofthe ElkPoint Group ofAlberta and accumulated in the northern part ofthe Elk Point Basin during subsequent relative rises in sea level. Sequence 4 includes the Headless, Nahanni, Hume and Lonely Bay formations and the Hom Plateau and Pine Point reef mounds. Sequence 5 consists of the Pine Point Assemblage, the lower part of the Undivided map unit and the Muskeg Formation ofAlberta. Sequence 6 comprises the upper part ofthe Undivided map unit, and the Watt Mountain, Fort Vermilion and Slave Point formations. Middle and Upper Devonian strata are included in sequence 7. Only the lower part is preserved in the District ofMackenzie. It includes the Spence River, Fort Simpson, Hay River formations and the formations of the Grumbler Group. Information from regional and structural geology suggests that the Devonian sediments and evaporites accumulated in slowly subsiding embayments. A comparison between the textures and sedimentary structures of Recent sediments and Devonian rocks indicates that the Devonian rocks have undergone many diagenetic changes. It is speculated that these changes were brought about by burial during the Late Paleozoic Era; by the episodes of uplift, erosion, subsidence and renewed burial during the Mesozoic and Cenozoic Eras; and by the effects of the Laramide Orogeny. 11 SAMENVATTING Het Devoon in het zuidelijke deel van het Mackenzie District bestaat uit een afwisseling van evaporieten en karbonaten, biogene karbonaten en schalies. De Devonische opeenvolging in het studie gebied ligt diskordant op oudere gesteenten die toebehoren tot het Paleozoicum of het Precambrium en wordt dunner naar het oosten vanwege de diskordantie onder het Krijt. Het Onder Devoon en onderste deel van het Midden Devoon omringen Tathlina uplift, een massief dat zich bevindt in het zuidelijke deel van de Great Slave Plain. Deze lagen bestaan uit een zandige gesteenten, karbonaten en evaporieten. Het bovenste deel van het Midden Devoon en het Boven Devoon zijn wijd ~erbreid en overlappen het massief. Deze lagen bestaan uit karbonaten en schalies. Het Devoon kan ook worden onderverdeeld in zeven stratigraphische eenheden (sequenties) die van elkaar zijn gescheiden door flauwe hoek diskordanties ofsedimentaire hiati. Sequenti I omvat het Onder Devoon, inclusief de evaporieten en karbonaten van de Camsell en Tsetso formaties. Deze formaties vormden zich in Root Basin, een tektonische depressie gelegen aan de rand van het vroegerecontinentale plat, dat een sedimentair bekkenvormde ten noordwesten van hetvoornoemde massief in the Great Slave Plain. De sedimentaire gesteenten van het Midden Devoon kunnen worden onderverdeeld in vijf sequenties, welke, in het studie gebied, ieder fondo-, clino- en undathem afzettingen omvatten. De twee oudere sequenties van het Midden Devoon (sequentie 2 incIusief de Sombre, Arnica, Fort Norman en Mirage Point formaties en sequentie 3 met de Funeral en Landry formaties) werden afgezet gedurende perioden van relatieve zee spiegel stijgingen, langs de westelijke en noordelijke flank van Tathlina Arch, dat een eiland vormde in het zuidelijke deel van de Great Slave Plain. De driejongere sequenties overlappen TathlinaArch naarhet zuiden enbehoren totde ElkPointGroup van Alberta. Deze formaties werden afgezet in het noordelijke deel van het Elk Point Basin ten gevolge van verdere relatieve stijgingen van de zee spiegel. Sequentie 4 omvat de Headless, Nahanni, Humeen Lonely Bay formaties ende Hom Plateau en Pine Pontrifafzettingen. Sequentie 5 bestaat uit de Pine Point Assemblage, het onderste deel van de "Undivided map unit" en de Muskeg formatie van Alberta, Sequentie 6 omvat het bovenste deel van de "Undivided map unit" en de Watt Mountain, Fort Vermilion en Slave Point formaties. De sedimentaire gesteenten van het Midden en Boven Devoon behoren tot sequentie 7. In het Mackenzie District is alleen het onderste deel van deze sequentie bewaard gebleven. Het omvat de Spence River, Fort Simpson, Hay River formaties en de formaties van de Grumbler Group. Geologische informatie van regionale en structurele aard duidt erop dat de Devonische sedimentenen evaporieten werden afgezetin langzaamdalendeepeirischebekkens.