Cleavages developed in mudstone during early diagenesis and deformation: Weldon Formation, Carboniferous (Tournaisian), south-eastern New Brunswick, Canada

Adrian Francis Park
2010 Atlantic geology  
The Weldon Formation of the Lower Carboniferous (Tournaisian) Sussex Group of southeastern New Brunswick consists of red mudstone intervals interbedded with red siltstone and fine-grained sandstone. Some of the mudstone intervals exceed 50 m in thickness and are deformed in such a way as to render bedding ambiguous. At two localities south of Moncton, these thick mudstone intervals carry two fracture cleavages that are almost perpendicular to each other, and perpendicular to bedding. In the
more » ... bedding. In the Weldon Creek section these cleavages are particularly well preserved, and a clear timing relationship can be established. The second cleavage crenulates and transposes the first, which typically carries a slicken lineation where lithons are deformed by crenulation. Thin section and scanning electron microscope images reveal that these cleavages are defined by microveins of calcite, gypsum, and montmorillonitic clays with hematite and vivianite, and that there is some evidence for silica dissolution. At Belliveau Village, these two cleavages are largely disrupted by layer-parallel shear planes in the limb of the Belliveau syncline, indicating that they predated folding. The presence of primary diagenetic gypsum, primary carbonate cement in interbedded sandstone, and low equivalent vitrinite reflectance (%R) values in underlying oil shale (0.65-0.77) indicate that these cleavages formed below 100 °C during diagenesis rather than under anchizone conditions. Their presence reflects a bulk shortening parallel to bedding prior to fold development, and layer-parallel deformation during folding progressively destroyed them. These early cleavages are not precursors to slaty cleavage, and are essentially ephemeral features, though they could provide another anisotropy on which later cleavages might nucleate. RÉSUMÉ La formation de Weldon du Carbonifère inférieur (Tournaisien) du Groupe de Sussex, dans le sud-est du Nouveau-Brunswick se compose d'intervalles de mudstone dans des stratifications de siltite rouge et de grès à grain fin. Certains de ces intervalles de mudstone ont plus de 50 m d'épaisseur et présentent une déformation telle que le litage semble ambigu. Dans deux localités au sud de Moncton, ces intervalles épais de mudstone comportent deux schistosités de fracture se présentant pratiquement à la perpendiculaire, l'une par rapport à l'autre, et également à la perpendiculaire de la stratification. Dans la section du ruisseau Weldon, ces schistosités sont particulièrement bien préservées et on peut en déduire très nettement une corrélation de périodicité. La deuxième schistosité donne lieu à une crénulation reportée à partir de la première schistosité, laquelle comprend une linéation de glissement classique dont les lithons ont été déformés par crénulation. Les images de lame mince et de MEB (microscope électronique à balayage) indiquent que ces schistosités se caractérisent par de petits filonnets de calcite, de gypse, et d'argiles de montmorillonite assortis d'hématite et de vivianite, et on peut également observer des traces de dissolution de silice. Au village de Belliveau, ces deux schistosités sont altérées de manière importante par des plans de cisaillement parallèles au litage dans le flanc du pli synclinal Belliveau, ce qui porte à croire que les schistosités sont antérieures à la formation du synclinal. La présence de gypse diagénétique primaire, de ciment carbonaté primaire dans le grès intercalaire, et d'une réflectance de vitrinite de faible équivalence (%R) dans le schiste bitumineux sous-jacent (0.65-0.77) semble indiquer que la formation de ces schistosités s'est opérée à une température inférieure à 100 °C au cours de la diagénèse, plutôt que pendant l'anchizone. Cette présence rend compte d'un raccourcissement des matières meubles parallèlement au litage, survenu avant la formation du synclinal, et d'une déformation parallèle au litage pendant la formation du synclinal, ce phénomène ayant entraîné leur destruction graduelle. Ces premières schistosités ne sont pas des indices d'un clivage ardoisier, car il s'agit pour l'essentiel de formations de nature éphémère, qui pourraient néanmoins produire une autre anisotropie susceptible de donner lieu à la nucléation d'autres schistosités. [Traduit par la redaction] Park -Cleavages developed in mudstone during diagenesis and deformation Fig. 3. Photographs of the Weldon Creek locality. (a) Bedding (S 0 ) and the two cleavages, S a and S b in mudstone. Hammer shaft = 25 cm. (b) S a and S b cleavages and their intersection, forming L a b in mudstone. Both cleavages are perpendicular to bedding. Lens cap = 50 mm diameter. (c) S b cleavage, with crenulation of S a cleavage in mudstone. Hammer shaft = 25 cm. (d) Bedding (S 0 ) and the S b cleavage in mudstone. Apparent folding of bedding is a surface cut effect, all bedding here dips uniformily into the plane of the photograph. Field assistant for scale (1.8 m). (e) Enclaves of S a cleavage, with L s slickenside lineation preserved in lithons that are defined by the S b cleavage. Note the curvature of the S a surface and L s lineation. Lens cap = 50 mm. (f) Bedding (S 0 ) defined by siltstone layer in mudstone. S b cleavage is strongly expressed in the mudstone. Notice that there is no offset of the bedding by S b . The offsetting fractures picked out by arrowheads are a later feature. Coin = 2.4 cm diameter. atlantic geology . volume 45 . 2009 208
doi:10.4138/atlgeol.2009.010 fatcat:e4qw3fap2ngorjjk5lao4gosqq