Provenance of the Lower Cretaceous Paddy Member (Peace River Formation), Northwestern Alberta

Abstract

ABSTRACT Most natural gas reservoirs in the Albian Paddy Member (Peace River Formation) in northwestern Alberta produce from quartzarenite sandstone. The provenance of this quartzarenite has been enigmatic, especially considering that in the underlying Cadotte and Falher members quartz may only comprise 40%. Petrographic analysis, including light and heavy minerals and cathodoluminescence colouration of quartz was carried out. Other framework grains include chert and feldspar, generally being 2% or less, with traces of metamorphic and plutonic rock fragments. The heavy mineral suite is dominated by tourmaline, zircon and rutile with lesser amounts of kyanite and staurolite. Most Paddy quartz grains luminesce reddish-brown and purple with fewer bright blues. The Paddy polycrystalline quartz grains were likely derived from thrust sheets which exposed quartz-rich units such as the Precambrian upper Miette and Misinchinka groups and/or Lower Cambrian Gog Group. The minor amount of chert was likely derived from Upper Paleozoic carbonates. Plutonic rock fragments suggest some granitic to granodioritic sources, likely the Hogem, Cassiar and Pitman batholiths in north-central British Columbia. Potash feldspar indicates limited exposure of felsic magmatic rocks and/or high-grade metamorphic sources. Schistose and phyllitic rock fragments were derived from metamorphic sources. Polycrystalline quartz types and Basu plots indicate quartzitic source areas having low to medium grades of metamorphism as well as plutonic sources. Red-brown cathodoluminescence quartz colours also indicate a low-grade metamorphic origin. The heavy minearl suite, particularly kyanite and staurolite, point to areas near the Hogem and Cassiar batholiths as probable source areas. An estimate of the proportions of rock types in the source terrain of the Paddy Member is sedimentary - 60%, metamorphic - 30% and plutonic 10%. RESUME La plupart des reservoirs de gaz du Membre Albian Paddy (Formation Peace River) du nord-ouest de l'Alberta produisent a partir du gres quartzite. L'origine de ce quarzite fut enigmatique, surtout si l'on considere que la teneur en quartz des membres sous-jacents Cadotte et Falher est de 40%. L'analyse petrographique, incluant les mineraux legers et lourds et la cathodoluminescence des couleurs du quartz, a ete effectuee. Les autres grains de masse comprennent le chert et le feldspath, d'une teneur generalement de 2% ou moins, avec des traces de fragments de roches metamorphiques ou plutoniques. Le cortege de mineraux lourds est domine par la tourmaline, le zircon et le rutile avec des quantites plus petites de cyanite et de staurotide. La plupart des grains de quartz du Membre Paddy vus sous un rayon de lumiere paraissent rouge-brun, violet et moins souvent bleu vif. Les grains de quartz polycristallin du Membre Paddy proviennent vraisemblablement des nappes de charriage qui exposent les unites riches en quartz tel que le Precambien superieur des groupes Miette et Misinchinka et/ou du Cambrien inferieur du Groupe Gog. La faible quantite de chert provient probablement des carbonates du Paleozoique superieur. Les fragments de roches plutoniques suggerent des origines granitiques a granodioritiques, probablement les batholites du Hogem, du Cassiar et du Pitman du centre-nord de la Colombie-Britannique, le feldspath potassique indique l'exposition limitee de roches magmatiques de couleur claire et/ou dont l'origine est a grade metamorphique eleve. Les fragments de roches d'origines schisteuses et feuilletees proviennent d'une origine metamorphique. Les differents types de quartz polycristallins et le diagramme de Basu indiquent que les regions d'origine quartzitique ont un grade metamorphique et d'origine plutonique de faible a moyen. La cathodoluminescence de la couleur rougebrune du quartz indiquent egalement une faible teneur d'origine metamorphique. Le cortege de mineraux lourds, surtout de cyanite et de staurotide, pointe vers les regions pres des batholites de Hogem et de Cassiar comme etant des regions d'origines probables. Les proportions evaluees de roches types dans le terrain d'origine du Membre Paddy sont comme suit: 60% sedimentaire, 30% metamorphique et 10% plutonique. Traduit par Marie Louise Tomas End_Page 482------------------------