Diagenetic fluorapatite and aluminum phosphate–sulphate in the Paleoproterozoic Thelon Formation and Hornby Bay Group, northwestern Canadian Shield

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Abstract

In the northwestern part of the Canadian Shield, fluorapatite and a rare-earth element-bearing hydrated aluminum phosphate–sulphate mineral (APS) occur as cements in continental successions near the base of the Paleoproterozoic Thelon Formation (Thelon Basin) and Hornby Bay Group (Hornby Bay Basin). These minerals occupy interstitial sites, form euhedral crystals, display micro-scale zonation, make up part of an unmetamorphosed paragenetic assemblage, and are distributed in correlative units across thousands of square kilometres, suggesting a diagenetic origin. Stratigraphy, geochronology, and other lines of evidence suggest that the Thelon Formation and Hornby Bay Group containing these phosphatic cements, as well as the Ellice Formation and Athabasca Group, are correlative and may have been originally interconnected. The evidence suggests that the basal Thelon Formation and the Hornby Bay Group underwent similar, and approximately coeval, diagenetic mineral paragenesis. Furthermore, the diagenetic fluids in these different locations must have been remarkably similar, especially those that produced the delicate APS mineral. Compared to phosphatic cements in the Hornby Bay and Thelon basins, unmineralized sandstone in the Athabasca Basin contains “crandallite group” and fluorapatite cements higher in the basin fill sequence (Wolverine Point Formation) in tuffaceous sandstone and as relatively early cement in the paragenetic sequence.

Dans la partie nord-ouest du Bouclier canadien, de la fluorapatite et un minéral hydraté comportant des éléments de terres rares, du phosphate et du sulfate d'aluminium (APS), se trouvent en tant que ciments dans des successions continentales à proximité de la base de la Formation de Thelon (bassin de Thelon) et du Groupe de Hornby Bay (bassin de Hornby Bay) tous deux datant du Paléoprotérozoïque. Ces minéraux se trouvent dans les interstices; ils forment des cristaux automorphes, montrent une zonation à très petite échelle, comprennent une partie d'un assemblage paragénétique non métamorphisé et ils sont distribués dans des unités de corrélation sur des milliers de kilomètres carrés, suggérant une origine diagénétique. D'après la stratigraphie, la géochronologie et d'autres observations, la Formation de Thelon et le Groupe de Hornby Bay contenant ces ciments phosphatés, tout comme la Formation d'Ellice et le Groupe d'Athabasca, seraient en corrélation et pourraient avoir été interconnectés à l'origine. Selon les données, la Formation Thelon basale et le Groupe de Hornby Bay auraient subi une paragenèse minérale diagénétique similaire et approximativement contemporaine. De plus, les fluides diagénétiques dans ces différents endroits devaient être remarquablement similaires, surtout ceux qui ont produit le délicat minéral APS. Par rapport aux ciments phosphatiques des bassins de Hornby Bay et de Thelon, un grès non minéralisé dans le bassin de l'Athabasca contient des ciments de fluorapatite et du « groupe de la crandallite » dans une partie supérieure de la séquence de remplissage du bassin (Formation de Wolverine Point) dans un grès tufacé et en tant que ciment relativement précoce dans la séquence paragénétique.

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