Chemostratigraphy and depositional environment of an Ordovician sedimentary section across the Miramichi Group - Tetagouche Group contact, northeastern New Brunswick

Abstract

A thick section of Ordovician sedimentary rocks underlies and overlies felsic to mafic volcanic rocks of the Tetagouche Group, Bathurst Mining Camp. The dark grey quartzose slates and siltstones of the Patrick Brook Formation (Miramichi Group) occur below the volcanic rocks, whereas the dark grey to black slates and siltstones of the Boucher Brook Formation (Tetagouche Group) are intercalated with the volcanic rocks and overlie the sequence. The Miramichi-Tctagouche contact represents the interpreted Gander-Dunnage boundary in northeastern New Brunswick. Distinguishing between these two simitar formations is important for stratigraphic and geo-tectonic interpretations of the Bathurst Mining Camp and for exploration in these sequences. The geochemical composition of a semi-con form able section of rocks from the Boucher Brook (Middle to Late? Ordovician) and Patrick Brook (Early to Middle Ordovician) formations was determined to identify geochemical chemostratigraphic discriminants, as well as to determine the depositional environment in which these were deposited. The high AI2O3 and distinctly higher high-field-strength elements (LREE, Th, HREE, and Y) in the Patrick Brook rocks are characteristic of mature sedimentary rocks and indicate intense chemical weathering (tropical environment) in the source regions, which is consistent with their compositional similarity to Avalon-derived shales analogous to Gander Zone sedimentary rocks. The Boucher Brook slates and siltstones are immature sedimentary rocks based on the preservation of albite and the less coherent trace-element systematics to phyllosilicate indices (AI2O3 and K2O). The Boucher Brook Formation is probably derived from the associated volcanic rocks. The higher Mn and Fe and positive Ce/Ce* anomaly in some Boucher Brook Formation compared to the Patrick Brook rocks indicate that the Boucher Brook rocks in this section were deposited in a transitional anoxic/ oxic environment. The Patrick Brook rocks that immediately precede felsic volcanism and formation of massive sulphide deposits are highly reduced based on C and S contents, which is consistent with the sulphur isotope data. Moderately heavy δ34S values are indicative of SO42- reduction to H2S under anoxic conditions, which is significant in the formation and preservation of massive sulphides in the basal Tetagouche sequence. RÉSUMÉ Une section épaisse de roches sédimentaires de l’Ordovicien est sus-jacente ct sous-jacente à des roches volcanomafiques à volcanofelsiques du groupe de Tetagouche, dans le Camp minier de Bathurst. Des siltstones et des schistes quartzeux gris foncé de la Formation de Patrick Brook (groupe de Miramichi) sont présents au-dessous des roches volcaniques, tandis que des schistes et des siltstones gris foncé à noirs de la formation de Boucher Brook (groupe de Tetagouche) sont intercales dans les roches volcaniques et recouvrent la séquence. La surface de contact de Miramichi-Tetagouche représente ce qu'on interprèts comme la limite de Gander-Dunnage dans le nord-est du Nouveau-Brunswick. Il est important d'établir une distinction entre ces deux formations semblables pour les interprétations stratigraphiques du Camp minier de Bathurst et pour l'exploration dans ces séquences. On a détermine la composition géochimique d'une section semi-concordante de roches de Boucher Brook (Ordovicien moyen à tardif?) et de Patrick Brook (Ordovicien inférieur à moyen) afin de repérer les discriminants chimiostratigraphiques géochimiques ainsi que pour définir le milieu sédimentaire dans lequel ceux-ci ont été deposes. La quantité prononcée d'Al2O3 et la présence distinctement supérieure d'éléments d'intensité de champ élevée (éléments de terres rares légers, Th, éléments de terres rares lourds et Y) dans les roches de Patrick Brook constituent des traits caractérstiques de roches sédimentaires matures; el les témoignent d'une altération climatique chimique intense (milieu tropical) dans les regions d'origine, ce qui est compatible avec la similarité de leur composition avec les schistes en provenance d'Avalon analogues aux roches sédimentaires de la zone de Gander. Les schistes et les siltstones de Boucher Brook sont des roches sédimentaires immatures basées sur la conservation d'albite et la corrélation d'éléments traces moins cohérents avec les indices de phyllosilicates (AI2O3). La Formation de Boucher Brook provient probabtement de roches volcaniques connexes. La proportion supérieure de Mn et de Fe et l’anomalie positive de Ce/Ce* dans certaines parties de la Formation de Boucher Brook révèlcnt que les roches de Boucher Brook de cette section ont été déposées dans un milieu anoxique / oxique de transition. Les roches de Patrick Brook qui ont immédiatement précedé le volcanisme felsique et la formation de gitcs de sulfures massifs ont, à en juger par Icur teneur en C et en S, subi une réduction importante, ce qui correspond aux données isotopiques relatives au soufre. Les valeurs moyennement prononcées de δ34S temoignent d'une réduction du SO42- en H2S dans des conditions anoxiques, un phénomène déterminant dans la formation et la conservation des sulfures massifs dans la séquence basale de Tetagouche. [Traduit par la rédaction