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- Title
Late Neoproterozoic cap carbonates: Mackenzie Mountains, northwestern Canada: precipitation and global glacial meltdown.
- Authors
James, Noel P; Narbonne, Guy M; Kyser, T Kurtis
- Abstract
The 3-27 m-thick cap carbonate overlying "Marinoan" Ice Brook Formation glacigene sediments and Keele Formation carbonate and terrigenous clastic rocks consists of two distinctive stratigraphic units. A lower, splintery, buff-weathering, microcrystalline dolostone of extensive lateral uniformity comprises mm-laminated peloidal sediment with local, low-angle, hummocky-like cross-stratification, micro-ridges, and synsedimentary tepees, all elongated perpendicular to depositional strike. This dolostone is unconformably overlain by an upper limestone that exhibits pronounced facies variation from inboard peloidal lime grainstone and mudstone to shelf-edge cementstone to outboard lime wackestone and mudstone. Calcite cementstones range from isolated crystal fans in laminated limestone to huge, decimetre-scale crystal arrays, to hemispherical and elongate crystal stromatolites wholly composed of acicular crystals that form decametre-scale reeflike structures. Crystal stromatolites are precipitates and replaced microbiolites that constructed biostromes and bioherms, like those on many flat-topped, reef-rimmed platforms. The calcite crystals have all the physical and chemical attributes of neomorphosed aragonite. This aragonite extensively replaced sediment and microbiolite just below the sea floor and grew upward into the overlying water column. Such interpreted massive synsedimentary replacement is rare in geological history and attests to the highly saturated state of the immediate postglacial ocean. All sediment is interpreted to have been CaCO[sub 3] originally. Low and constant δ[sup 18] O values reflect diagenetic modification of these carbonates, although chemical attributes, such as Sr and C isotopes in some lithologies, are near pristine. Lower dolostones, virtually identical to most other coeval Marinoan caps worldwide, were part of a global precipitation event of remarkable similarity. Upper limestones are a more local phenomenon, deposited during sea-level rise in an aragonitic sea returning to equilibrium after global glaciation. Low [sup 87] Sr/[sup 86] Sr ratios and varying δ[sup 13] C values with carbonate sedimentary facies indicate that both units must have formed relatively rapidly, prior to significant fluvioglacial runoff, or that the influence of this runoff on the chemistry of seawater along continental shelves was minimal. The cap carbonate is thus interpreted to have formed in two steps: (1) during initial marine ice melting accompanied by oceanic overturn and upwelling, preceding continental margin rebound, and (2) during initial stages of sea-level rise accompanying continental deglaciation. While confirming brief, but extensive, carbonate precipitation from an ocean highly perturbed by global glaciation, the rocks also suggest that this event did not permanently affect either late Neoproterozoic ocean chemistry or the contained marine biosphere.La couche de carbonate de 3 à 27 mètres d'épaisseur chapeautant les sédiments glaciogènes « Marinoën » de la Formation Ice Brook ainsi que les carbonates et les roches clastiques terrigènes de la Formation Keele comporte deux unités stratigraphiques distinctes. Une dolomie inférieure, à éclats, microcristalline, à grande uniformité latérale et dont l'altération est de couleur chamois, comprend des sédiments péloïdes à laminations millimétriques et, par endroits, des stratifications croisées, à angle faible et mamelonnées, ainsi que des micro-crêtes et des tipis synsédimentaires, tous allongés perpendiculairement à la direction de la déposition. Un calcaire supérieur repose en discordance sur cette dolomie; le calcaire montre des variations de faciès prononcées variant de mudstone et grainstone calcareux intérieurs péloïdes, à des wackestones et des mudstones extérieurs calcareux en passant par des calcaires argileux cimentés du bord de plate-forme. Les calcaires argileux à calcite varient de cristaux isolés dans des calcaires laminés à d'immenses réseaux de cristaux d'échelle décimétrique et jusqu'à des stromatolithes de cristaux hémisphériques et allongés, composés entièrement de cristaux aciculaires qui forment des structures de type récifales à échelle décamétrique. Les stromatolithes à cristaux se sont substitués aux microbiolites et ont édifié des biostromes et des biohermes comme on peut le voir sur de nombreuses plate-formes à surface plane, entourées de récifs. Les cristaux de calcite ont tous les attributs physiques et chimiques d'une aragonite néoformée. Cette aragonite a remplacé de façon extensive les sédiments et la microbiolite tout juste sous le fond marin et a crû vers le haut dans la colonne d'eau sus-jacente. Un tel remplacement synsédimentaire si vaste est rare dans l'histoire géologique et cela atteste de la grande saturation de l'océan post-glacial environnant. Nos données confirment que tous les sédiments étaient du CaCO[sub 3] à l'origine. Des valeurs δ[sup 18] O basses et constantes démontrent la modification diagénétique de ces carbonates, bien que des attributs chimiques tels que des isotopes du Sr et du C sont presque dans leur état originel dans certaines lithologies. Des dolomies inférieures, virtuellement identiques à la plupart des roches couvertures Marinoën à travers le monde, faisaient partie d'un événement de précipitation global à similarité remarquable. Les calcaires supérieurs représentent un phénomène plus local, ils se sont déposés lors d'une élévation du niveau de la mer dans une mer aragonitique qui retrouvait son équilibre après une glaciation globale. Les rapports [sup 87] Sr/[sup 86] Sr et des valeurs δ[sup 13] O variables selon le faciès sédimentaire à carbonate indiquent que les deux unités ont dû se former relativement rapidement, avant un ruissellement fluvio-glaciaire significatif, ou que l'influence de ce ruissellement sur la chimie de l'eau de mer le long des plates-formes continentales était minimale. La roche couverture de carbonate se serait donc formée en deux étapes. (1) au cours de la fonte initiale de la glace marine accompagnée d'un renversement océanique et d'une remontée d'eau, avant le relèvement de la marge continentale, et (2) au cours des étapes initiales de remontée du niveau de la mer lors de la déglaciation du continent. Alors qu'elles confirment une précipitation brève mais extensive de carbonate d'un océan hautement perturbé par la glaciation globale, les roches présenteraient aussi des évidences que cet événement n'a pas affecté de façon permanente la chimie de l'océan néoprotérozoïque tardif ni la biosphère marine qui s'y trouvait.[Traduit par la Rédaction]
- Subjects
CANADA; CARBONATES; MOUNTAINS; LANDFORMS; ROCKS
- Publication
Canadian Journal of Earth Sciences, 2001, Vol 38, Issue 8, p1229
- ISSN
0008-4077
- Publication type
Article
- DOI
10.1139/e01-046