Diagenetic Conditions of Fibrous Calcite Vein Formation in Black Shales: Petrographic, Chemical and Isotopic Evidence

Abstract

ABSTRACT Antitaxial fibrous calcite veins (2-6 cm thick) outcrop parallel to bedding in the Bluefish Member of the Middle Devonian (Givetian) Hare Indian Formation, Norman Wells area, Northwest Territories, Canada. The Bluefish Member consists of dark brown to black laminated shales with total organic matter content ranging from 1.7-8.0 wt%. The basal part of the Bluefish Member, characterized by the presence of low diversity macrofossils, was deposited under anaerobic conditions on top of the drowned Hume carbonate platform. The pattern of incorporation of host-shale fragments and tiny inclusions into the fibrous calcite indicates repeated episodes of vein opening and sealing. The 13C values (0 to +2‰ PDB) and the low (0 to few tens of ppm) Mn and Fe contents indicate a dominantly marine source of carbonate ions was related to the dissolution of metastable skeletal carbonates in the host shales. The 18O values (-7 to -11‰ PDB) suggest precipitation at temperatures of 30-50° C and burial depths ranging from tens to hundreds of metres. The formation of finely crystalline non-stoichiometric Ca-rich dolomite disseminated in the shale inclusions occurred subsequent to the emplacement of fibrous calcite veins under elevated burial temperatures. RESUME Des veines de calcite fibreuse (2-6 cm d'epaisseur) affleurent parallelement au litage dans le membre Bluefish de la formation Hare Indian devonienne moyenne (givetienne), dans la region de Norman Wells, Territoires du Nord-Ouest. Le membre Bluefish est compose de shales lamines bruns fonces a noirs dont le contenu en matiere organique totale varie de 1,7 a 8,0 % ponderal. La partie inferieure du membre Bluefish est caracterisee par la presence de macrofossiles de faible diversite, et fut deposee dans des conditions anaerobiques au-dessus de la plate-forme carbonatee Hume submergee. Le mode d'incorporation de fragments de shale et d'inclusions minuscules au sein de la calcite fibreuse indique des episodes repetes d'ouverture et d'etanchement. Les valeurs de 13C (0 a +2 ‰ PDB) ainsi que les faibles concentrations en Mn et Fe (0 a quelques dizaines de ppm) indiquent une origine principalement marine pour les ions carbonates liee a la dissolution de carbonates squelettiques metastables dans les shales encaissants. Les valeurs de 18O (-7 a - 11 ‰ PDB) suggerent que la precipitation eut lieu aux temperatures quelque peu elevees de 30-50°C et a des profondeurs de quelques dizaines a quelques centaines de metres. La formation de dolomite non-stoechiometrique, riche en Ca et finement cristalline disseminee dans les inclusions de shale eut lieu posterieurement a la mise en place des veines de calcite fibreuse sous des temperatures elevees. Traduit par Patrice Caritat