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Depositional Analysis of a Black Shale by Using Gamma-Ray Stratigraphy: the Upper Devonian Kettle Point Formation of Ontario

1985; Canadian Society of Petroleum Geologists; Volume: 33; Issue: 2 Linguagem: Inglês

10.35767/gscpgbull.33.2.236

2368-0261

D. J. Russell,

Geological formations and processes

ABSTRACT The Kettle Point Formation is an Upper Devonian unit consisting of organic carbon - rich black shale and organic carbon - poor green mudstone and shale. Instead of clay content or grain size, the gamma-ray log of this unit is an indicator of total organic carbon content (TOC). This parameter is the major control on the potential of the unit as an oil shale, and is the main variable in the lithology of the formation. The gamma-ray log can thus be used as a tool in both resource evaluation and lithostratigraphic analysis. The lithostratigraphic systems, based on the gamma-ray log, for equivalent units in Ohio (the Ohio Shale) and Michigan (the Antrim Shale) can be extended into the Kettle Point Formation in neighbouring parts of Ontario. The sixfold division used for the Antrim shale is best suited for use in Ontario. However, changes in the lithostratigraphy of the formation over the Algonquin Arch (the positive feature separating the Appalachian and Michigan basins) make cross-arch correlation very difficult. These complications are unravelled to some extent, and an indication is gained of Late Devonian submarine topography, by using the incoming of the algal microfossil Foerstia as a stratigraphic datum. Processes affecting the pre-Foerstia Kettle Point Formation as it was deposited near the Algonquin Arch are: a) northward thinning of units against the arch, b) northward pinch-out and overlap, and c) change in characteristics, notably lower TOC and more green shale over the arch. The observed variations in stratigraphy can be explained by postulating movements in the boundary between oxygenated, relatively agitated water and anoxic, stagnant water interacting with the submarine topography outlined. No changes in water depth are required to explain the stratigraphic variations present in the Kettle Point Formation. ANALYSE DE DEPOSITION D'UN SHALE NOIR EN UTILISATION DE LA DIAGRAPHIE GAMMA-RAY: FORMATION DE KETTLE POINT DU DEVONIEN SUPERIEUR DE L'ONTARIO RESUME La formation de Kettle Point est une unite d'age devonien superieur qui consiste en une alternance de shale noir riche en matiere organique et de mudstone/shale vert pauvre en matiere organique. Dans le cas present, la diagraphie gamma-ray de cette unite donne une indication du contenu en carbone organique total (TOC) plutot qu'une indication du contenu en argile ou de la granulometrie des grains. Ce parametre (TOC) est le moyen les plus important pour evaleur le potentiel de l'unite comme shales bitumineux et est la principale variable dans la lithologie de cette formation. Ainsi la diagraphie gamma-ray peut etre utilisee comme un outil d'evaluation et d'analyse lithostratigraphique. Les correlations lithostratigraphiques basees sur les diagraphiques du rayon gamma et des unites equivalentes en Ohio (Ohio Shale) et au Michigan (Antrim Shale) peuvent etre etendues a la formation de Kettle Point jusqu'en Ontario. Cependant, des changements lithostratigraphiques de la formation aux environs de l'arche Algonquin separant le bassin des Appalaches et celui du Michigan rendent difficile la correlation de l'autre cote de l'arche. Ces complications sont surmontees jusqu'a un certain point en utilisation l'apparition du micro-fissile algaire Foerstia comme marqueur stratigraphique. De plus nous obtenons ainsi une indication sur la topographie sous-marine de la fin du Devonien. Les evenements caracterisant la deposition de la formation de Kettle Point avant le fossile Foersita a proximite de l'Arche Algonquin sont les suivants: un amincissement des unites vers le nord se butant sur l'arche, un biseau stratigraphique suivi d'un recouvrement et un changement dans la lithologie, soit un pourcentage en carbone organique total plus bas, une augmentation du shale vert. Ces changements observes dans la stratigraphie peuvent etre expliques en assumant des mouvements entre des eaux oxygenees et relativement agitees et des eaux stagnantes et anoxiques en relation avec la topographie sous-marine. Aucun changement dans la profondeur de l'eau n'est requis pour expliquer les changements stratigraphiques dans la formation de Kettle Point. Traduit par Helene Gignac End_Page 236------------------------