THE ORPHEUS GRABEN, OFFSHORE NOVA S C O T I A : P A L Y N O L O G Y , ORGANIC. G E O C H E M I S T R Y , MATURATION AND T I M E - TEMPERATURE H I S T O R Y By E R I K LYNGBERG B . S c . , U n i v e r s i t y o f B r i t i s h C o l u m b i a , 1 9 7 9 T h e s i s S u b m i t t e d i n P a r t i a l F u l f i l l m e n t o f T h e R e q u i r e m e n t s f o r t h e D e g r e e o f MASTER OF S C I E N C E I n T h e F a c u l t y o f G r a d u a t e S t u d i e s D e p a r t m e n t o f G e o l o g i c a l S c i e n c e s We a c c e p t t h i s t h e s i s a s c o n f o r m i n g t o t h e r e q u i r e d s t a n d a r d T h e U n i v e r s i t y o f B r i t i s h C o l u m b i a D e c e m b e r 1 9 8 4 © E R I K L Y N G B E R G , 1 9 8 4 In presenting t h i s thesis i n p a r t i a l f u l f i l m e n t of the requirements for an advanced degree at the University of B r i t i s h Columbia, I agree that the Library s h a l l make i t f r e e l y available for reference and study. I further agree that permission for extensive copying of t h i s thesis for scholarly purposes may be granted by the head of my department or by his or her representatives. I t i s understood that copying or publication of t h i s thesis for f i n a n c i a l gain s h a l l not be allowed without my written permission. Department of GEOLOGY The University of B r i t i s h Columbia 1956 Main Mall Vancouver, Canada V6T 1Y3 Date January 2,19 85 DE-6 (3/81) i i A B S T R A C T P a l y n o l o g i c a l b i o s t r a t i g r a p h y a n d m a t u r a t i o n d a t a a r e com-b i n e d t o r e c o n s t r u c t t h e b u r i a l a n d t h e r m a l h i s t o r y o f t h e O r p h e u s G r a b e n , o f f s h o r e N o v a S c o t i a . P a l y n o l o g i c a l a n a l y s i s i n d i c a t e d t h a t , 1 ) - t h e a g e o f s e d i m e n t s i n t h e O r p h e u s G r a b e n r a n g e f r o m U p p e r T r i a s s i c t o T u r o n i a n ( U p p e r C r e t a c e o u s ) w i t h u n c o n f o r m i t i e s o c c u r r i n g i n t w o w e l l s , 2 ) r e c y c l e d p a l y n o m o r p h s a r e u b i q u i t o u s i n t h e w e l l s e x a m i n e d , b u t do n o t o c c u r i n l a r g e n u m b e r s , 3 ) t h e J u r a s s i c s e c t i o n i s d o m i n a t e d by C l a s s o p o l l i s , i n d i c a t i n g an a r i d e n v i r o n -m e n t . T h e C r e t a c e o u s s e c t i o n i s d o m i n a t e d by C y a t h i d i t e s , T a x o d i a c e a p o l l i n i t e s , G l e i c h e n i i d i t e s a n d b i s a c c a t e p o l l e n i n d i c a t i n g w e t t r o p i c a l o r s u b - t r o p i c a l c o n d i t i o n s . M a t u r a t i o n z o n e s w e r e d e t e r m i n e d p r i m a r i l y by s p o r e c o l o u r a n d c o r r e l a t i o n t o v i t r i n i t e r e f l e c t a n c e a n d p y r o l y s i s d a t a . T h e r m a l l y m a t u r e r o c k s o c c u r a s s h a l l o w a s 5 0 0 m i n o n e w e l l . T h e D a w s o n C a n y o n a n d L o g a n C a n y o n F o r m a t i o n s c o n t a i n t h e r i c h e s o i l p r o n e s o u r c e r o c k . E n h a n c e d l e v e l s o f m a t u r i t y w e r e f o u n d t o o c c u r o v e r s a l t s t r u c t u r e s . B u r i a l h i s t o r y d i a g r a m s a r e s h o w n f o r a l l s i x w e l l s d r i l l e d i n t h e O r p h e u s G r a b e n a s w e l l a s b u r i a l d i a g r a m s f o r a b a s i n c r o s s s e c t i o n t h r o u g h t i m e . Two m o d e l s o f T e r t i a r y s u b s i d e n c e a r e c o n s i d e r e d , 1) w i t h m i n i m a l T e r t i a r y d e p o s i t i o n , 2 ) w i t h up t o 2 0 0 0 m o f T e r t i a r y d e p o s i t i o n . i i i T h e t e m p e r a t u r e h i s t o r y o f e a c h w e l l d r i l l e d i n t h e O r p h e u s G r a b e n c a n be i n f e r r e d by c o m b i n i n g t h e T i m e - T e m p e r a t u r e I n d e x a n d m a t u r a t i o n d a t a . Two t e m p e r a t u r e d i s t r i b u t i o n s a r e c o n s i -d e r e d , 1 ) a s i m p l e t e m p e r a t u r e h i s t o r y w i t h g e o t h e r m a l g r a d i e n t s t w i c e t h e p r e s e n t a n d up t o 2 0 0 0 m o f T e r t i a r y d e p o s i t i o n a n d , 2 ) a c o m p l e x T e m p e r a t u r e h i s t o r y w i t h g e o t h e r m a l g r a d i e n t s up t o s i x t i m e s t h e p r e s e n t w i t h m i n i m a l T e r t i a r y d e p o s i t i o n . T h e c o m p l e x t e m p e r a t u r e h i s t o r y y i e l d s T i m e - T e m p e r a t u r e I n d e x v a l u e s t h a t a r e c l o s e r t o t h e o b s e r v e d m a t u r i t y . T h e f u t u r e e x p l o r a t i o n p o t e n t i a l i s d i s c u s s e d , w i t h e n h a n c e d e x p l o r a t i o n o b j e c t i v e s s u g g e s t e d f o r t h e r e g i o n f u r t h e r e a s t w a r d a l o n g t h e a x i s o f t h e O r p h e u s G r a b e n . i v T A B L E OF CONTENTS P a g e ABSTRACT i i T A B L E OF CONTENTS i v L I S T OF F I G U R E S v i i L I S T OF T A B L E S x L I S T OF P L A T E S x i ACKNOWLEDGEMENTS x i i CHAPTER 1 G.EOLOGY OF THE ORPHEUS GRABEN 1 R e g i o n a l S e t t i n g 1 P u r p o s e 1 4 E x p l o r a t i o n H i s t o r y 5 G e o l o g y 7 CHAPTER 2 PALYNOLOGY 13 I n t r o d u c t i o n 13 M e t h o d s 13 R e s u l t s a n d D i s c u s s i o n 16 P a l y n o m o r p h R e c o v e r y 24 R e c y c l e d P a l y n o m o r p h s 24 P a l e o e c o l o g y 30 C o n c l u s i o n s 33 T A B L E OF CONTENTS CONTINUED P a g e CHAPTER 3 ORGANIC GEOCHEMISTRY 34 I n t r o d u c t i o n . .. 34 M e t h o d s 41 T h e r m a l M a t u r i t y b a s e d u p o n S p o r e C o l o u r 41 V i t r i n i t e R e f l e c t a n c e 44 P y r o l y s i s 44 R e s u l t s a n d D i s c u s s i o n 45 M a t u r a t i o n D a t a - T . A . I 45 - V i t r i n i t e R e f l e c t a n c e 55 - P y r o l y s i s 56 - O r g a n i c M a t t e r 57 - P y r o l y s i s a n d O r g a n i c C a r b o n 58 Summary a n d C o n c l u s i o n s 60 CHAPTER 4 A. S U B S I D E N C E AND THERMAL H I S T O R Y OF THE ORPHEUS GRABEN 62 I n t r o d u c t i o n 62 M e t h o d s 63 R e s u l t s a n d D i s c u s s i o n 69 B u r i a l H i s t o r y o f W e l l s . . 69 B a s i n S u b s i d e n c e 82 T e m p e r a t u r e H i s t o r y 87 C o n c l u s i o n s 112 v i T A B L E OF CONTENTS CONTINUED P a g e B. HYDROCARBON P O T E N T I A L OF THE ORPHEUS GRABEN 1 1 3 SUMMARY 116 B I B L I O G R A P H Y 118 A P P E N D I X I S t r u c t u r a l g e o l o g y o f e a c h w e l l 139 A P P E N D I X I I Summary o f s t r a t i g r a p h y .. . 141 A P P E N D I X I I I A. Summary o f some s p o r e - p l a n t a f f i n i t i e s ... 147 B. P a r t i a l l i s t o f r e w o r k e d s p o r e s v i i L I S T OF F I G U R E S F I G U R E P a g e 1. T e c t o n i c e l e m e n t s o f t h e S c o t i a n S h e l f 2 2. O r p h e u s G r a b e n , s h o w i n g w e l l l o c a t i o n s b a s e m e n t f a u l t p a t t e r n s a n d t h e e r o s i o n a l e d g e o f t h e C r e t a c e o u s 3 3. S t r u c t u r a l c r o s s - s e c t i o n o f t h e Sp- Co if. , O r p h e u s G r a b e n 4. Summary o f s t r a t i g r a p h y f o r t h e S c o t i a n B a s i n 8 5. Summary o f p a l y n o l o g i c a l z o n a t i o n f o r t h e e a s t c o a s t o f C a n a d a 15 6. M i c r o p l a n k t o n d i s t r i b u t i o n f o r J^.cofl. J a s o n C-20 ' ' ~ i ^ 7 -7. S p o r e a n d p o l l e n d i s t r i b u t i o n f o r J a s o n C-20 18 8. M i c r o p l a n k t o n d i s t r i b u t i o n f o r H e r c u l e s G-15 19 9. S p o r e a n d p o l l e n d i s t r i b u t i o n f o r H e r c u l e s G-15 20 1 0 . M i c r o p l a n k t o n d i s t r i b u t i o n f o r A r g o F - 3 8 21 1 1 . S p o r e a n d p o l l e n d i s t r i b u t i o n f o r A r g o F - 3 8 22 1 2 . ' S p o r e a n d p o l l e n d i s t r i b u t i o n f o r E u r y d i c e P -36 23 1 3 . Number o f p a l y n o m o r p h s c o u n t e d p e r s a m p l e , J a s o n C-20 25 1 4 . Number o f p a l y n o m o r p h s c o u n t e d p e r s a m p l e , H e r c u l e s G-15 26 v i i i L I S T OF F I G U R E S CONTINUED P a g e 1 5 . N umber o f p a l y n o m o r p h s c o u n t e d ' p e r s a m p l e , A r g o F - 3 8 27 1 6 . N umber o f p a l y n o m o r p h s c o u n t e d p e r s a m p l e , E u r y d i c e P-38 28 1 7 . C o m p a r i s o n o f m a t u r i t y s c a l e s 38 1 8 . L o c a t i o n map - g e o c h e m i c a l d a t a 40 1 9 . M a t u r a t i o n a n d g e o c h e m i c a l d a t a J a s o n C-20 46 19 19 19 19 19 19 a . b. c . d. e . f . T h e r m a l A l t e r a t i o n I n d e x V i t r i n i t e R e f l e c t a n c e % O r g a n i c M a t t e r T y p e P e r c e n t H u m i c t o L i p i d M a t t e r P y r o l y s a b l e H y d r o c a r b o n s O r g a n i c C a r b o n % 20 . M a t u r a t i o n a n d g e o c h e m i c a l d a t a H e r c u l e s G-15 47 20 20 20 20 20 a . b . c . d . e . T h e r m a l A l t e r a t i o n I n d e x V i t r i n i t e R e f l e c t a n c e '% O r g a n i c M a t t e r T y p e P e r c e n t H u m i c t o L i p i d M a t t e r P y r o l y s a b l e H y d r o c a r b o n s % 21 . 21 21 21 21 21 a . b . c . d. e . M a t u r a t i o n a n d g e o c h e m i c a l d a t a A r g o F - 3 8 T h e r m a l A l t e r a t i o n I n d e x V i t r i n i t e R e f l e c t a n c e % O r g a n i c M a t t e r T y p e R a t i o o f H u m i c t o L i p i d M a t t e r P y r o l y s a b l e H y d r o c a r b o n s % 48 22 . T h e r m a l A l t e r a t i o n I n d e x C r o w F-52 49 2 3 . T h e r m a l A l t e r a t i o n I n d e x F o x 1-22 50 2 4 . M a t u r a t i o n a n d g e o c h e m i c a l d a t a E u r y d i c e P-36 51 24 24 24 24 24 a . b. c . d. e. T h e r m a l A l t e r a t i o n I n d e x V i t r i n i t e R e f l e c t a n c e % O r g a n i c M a t t e r T y p e P e r c e n t H u m i c t o L i p i d M a t t e r P y r o l y s a b l e H y d r o c a r b o n s % L I S T OF F I G U R E S CONTINUED P a g e 2 5 . I s o p l e t h s o f T . A . I . - O r p h e u s G r a b e n 53 26 a . B u r i a l h i s t o r y d i a g r a m J a s o n C-20 ( s l o w T e r t i a r y s u b s i d e n c e ) 70 26 b. " " " H e r c u l e s G-15 71 26 c . " 11 A r g o F - 3 8 72 26 d. " C r o w F-52 73 26 e . 11 ' F o x 1-22 74 26 f . 11 " 11 E u r y d i c e P-38 75 27 a . " " 11 J a s o n C-20 ( T e r t i a r y d e p o s i t i o n w i t h u p l i f t ) 76 27 b . 11 11 11 H e r c u l e s G-15 77 27 c . 11 11 " A r g o F-38 78 27 d . " C r o w F-52 79 27 e . " " " F o x F-22 80 27 f . " " 11 E u r y d i c e P-38 81 28 a . O r p h e u s G r a b e n 2 0 0 Ma S u b s i d e n c e H i s t o r y 83 28 b . 144 Ma 84 28 c . " " 66 Ma 85 28 d. " " P r e s e n t d a y 86 29 a . S i m p l e T e m p e r a t u r e H i s t o r y J a s o n C-20 89 29 b . " " " H e r c u l e s G-15 90 29 c . " " " A r g o F - 3 8 91 29 d . " 11 11 C r o w F-52 92 29 e . *' 11 " F o x 1-22 93 29 f . " " " E u r y d i c e P-38 94 30 a . G o m p l e x T e m p e r a t u r e H i s t o r y J a s o n C-20 95 30 b . " " " H e r c u l e s G - 1 5 96 30 c . " " " A r g o F - 3 8 97 30 d. " " " C r o w F-52 98 30 e . " " " F o x 1-22 99 30 f . " " " E u r y d i c e P - 3 8 100 31 a T e m p e r a t u r e D i s t r i b u t i o n - G r a b e n c r o s s - s e c t i o n 2 0 0 Ma 104 ( S i m p l e T e m p e r a t u r e H i s t o r y ) 31 b. 1! It 11 144 Ma 1 0 5 31 c . 1! ! ! M 66 Ma 106 31 d . 11 11 I I P r e s e n t 1 0 7 32 a T e m p e r a t u r e D i s t r i b u t i o n - G r a b e n c r o s s - s e c t i o n ( C o m p l e x T e m p e r a t u r e H i s t o r y ) 2 0 0 Ma 1 0 8 32b . i i I I i i 1 4 4 Ma 1 0 9 3 2 c . i i i i i i 66 Ma 1 1 0 X L I S T OF T A B L E S T a b l e I . Summary o f p a l y n o m o r p h r e c o v e r y ( i n c l u d e s s p o r e s : p o l l e n , m i c r o p l a n k t o n ) . T a b l e I I . C o m p a r i s o n o f T . A . I . t o V i t r i n i t e R e f l e c t a n c e w i t h a s s o c i a t e d s p o r e c o l o u r s a n d m a t u r a t i o n z o n e s . T a b l e I I I . C o m p a r i s o n o f d e p t h s t o d i f f e r e n t m a t u r i t y z o n e s , T a b l e I V . V a l u e s o f n f o r d i f f e r e n t t e m p e r a t u r e i n t e r v a l s . T a b l e V. C o r r e l a t i o n o f T . T . I . t o T . A . I . a n d v i t r i n i t e r e f l e c t a n c e . T a b l e V I . C o m p a r i s o n o f p o s s i b l e i n i t i a l g e o t h e r m a l g r a d i e n t s t o p r e s e n t g e o t h e r m a l g r a d i e n t s . T a b l e V I I . C o m p a r i s o n o f c a l c u l a t e d T . T . I . t o o b s e r v e d m a t u r i t y f o r t w o d i f f e r e n t t e m p e r a t u r e h i s t o r i e s P a g e 29 42 52 65 66 88 102 x i L I S T OF P L A T E S P A 8 E P l a t e I 152 P l a t e I I 154 P l a t e I I I 1 5 6 P l a t e I V 158 x i i ACKNOWLEDGEMENTS I w i s h t o t h a n k D r . G.E. R o u s e f o r h i s e n c o u r a g e m e n t , d i r e c -t i o n , s u p p o r t a n d a d v i c e t h r o u g h o u t t h i s p r o j e c t , D r . R . L . C h a s e a n d D r . R.M. B u s t i n f o r u s e f u l d i s c u s s i o n s , a n d D r . W.H. M a t h e w s a n d D r . J.W. M u r r a y f o r c r i t i c a l r e a d i n g o f t h e m a n u s c r i p t . T h i s t h e s i s was s u p p o r t e d by S h e l l C a n a d a R e s o u r c e s L t d . who p r o v i d e d d r a f t i n g s e r v i c e s , p a l y n o l o g y s l i d e s , a n a l y t i c a l o r g a n i c g e o c h e m i s t r y d a t a a n d w e l l l o g d a t a . My a p p r e c i a t i o n a l s o e x t e n d s t o S h e l l G e o l o g i s t s , G.W. G r a f f ( M a n a g e r , E a s t C o a s t E x p l o r a t i o n ) , M.M. G i v e n ( O r g a n i c g e o c h e m i s t r y ) , A . P . A u d r e t s c h a n d F.R. P o e l t l ( P a l y n o l o g y ) , A.W. Rupp ( T h e s i s C o - o r d i n a t o r ) , a n d R . L . M c K e l l a r ( G e o l o g i s t ) f o r u s e f u l c o m m e n t s a n d d i s c u s s i o n . 1 CHAPTER 1 GEOLOGY OF THE ORPHEUS GRABEN R e g i o n a l S e t t i n g : T h e S c o t i a n S h e l f i s t h e s o u t h e r n m o s t o f t h r e e m a j o r c o n t i -n e n t a l s h e l v e s l o c a t e d o f f t h e e a s t c o a s t o f C a n a d a . T h e o t h e r t w o a r e t h e G r a n d B a n k s , e a s t o f N e w f o u n d l a n d a n d , t h e L a b r a d o r S h e l f e a s t o f L a b r a d o r ( J a n s a a n d Wade, 1 9 7 5 a ) . T h e S c o t i a n S h e l f e x t e n d s 1 0 0 0 km n o r t h e a s t w a r d f r o m t h e N o r t h e a s t C h a n n e l , s e p a r a t i n g t h e S c o t i a n S h e l f f r o m t h e G e o r g e s B a n k , t o t h e L a u r e n t i a n C h a n n e l , s e p a r a t i n g t h e S c o t i a n S h e l f f r o m t h e G r a n d B a n k s . T h e S c o t i a n S h e l f i s up t o 4 0 0 km i n w i d t h . F i g u r e 1 d e p i c t s t h e t e c t o n i c f r a m e w o r k o f t h e S c o t i a n S h e l f . The t w o m a j o r t e c t o n i c e l e m e n t s a r e t h e L a H a v e P l a t f o r m , a r e g i o n o f r e l a t i v e l y t h i n s e d i m e n t a r y c o v e r a n d t h e S c o t i a n B a s i n , t h e m a j o r d e p o c e n t r e ( J a n s a a n d Wade, 1 9 7 5 a ) . T h e S c o t i a n B a s i n i s f u r t h e r d i v i s i b l e , on t h e b a s i s o f b a s e m e n t f a u l t i n g i n t o g r a b e n s a n d h a l f g r a b e n s ( M c l v e r , 1 9 7 2 ) . T h e s e s u b - b a s i n s a r e t h e , S a b l e , A b e n a k i , a n d t h e O r p h e u s ( G i v e n , 1 9 7 7 ) . T h e s t u d y a r e a o f t h i s t h e s i s i s t h e O r p h e u s S u b - b a s i n , l o c a t e d on t h e n o r t h e a s t c o r n e r o f t h e S c o t i a n S h e l f b e t w e e n l a t i t u d e s 45° 2 0 ' N , a n d 45°40'N a n d l o n g i t u d e s 58° W a n d 61° W ( F i g . 2 ) . T h e O r p h e u s S u b - b a s i n p l u n g e s e a s t f r o m C h e d a b u c t o B a y on t h e N o v a S c o t i a n m a i n l a n d t o t h e L a u r e n t i a n C h a n n e l ( J a n s a a n d Wade, 1 9 7 5 a ) . S t r u c t u r a l l y t h e b a s i n i s a g r a b e n , b o u n d e d by t h e 1 \ 7\ | NE W F O U N J 2 L A N D f\( I CANSO RIDGE » c \ G R A N D B A N K S A R A B L E • W ft/4—' / 100 2 00 J 1 K I L O M E T E R S 3 Mild Ridfl* NEWFOUNDLANU r t 300 km' 4 4 8 4 66 62 F i g . 1 T e c t o n i c elements o f the S c o t i a n S h e l f ( a f t e r J a n s a and Wade,1975). I n s e t : R e l a t i o n s h i p between the Orpheus Graben and t h e Newfoundland F r a c t u r e zone ( a f t e r W i l s o n and W i l l i a m s , 1 9 7 9 ) t o 3 F i g . 2 Orpheus G r a b e n , showing w e l l l o c a t i o n s , b a s e m e n t f a u l t p a t t e r n s , a n d t h e e r o s i o n a l edge o f t h e - C r e t a c e o u s 4 C a n s o R i d g e t o t h e s o u t h a n d t h e S c a t a r i e R i d g e t o t h e n o r t h . The g r a b e n i s o u t l i n e d by a d i s c o n t i n o u s s e r i e s o f s u b p a r a l l e l f a u l t s , d e t e c t e d i n t h e b a s e m e n t r o c k s by s e i s m i c m e t h o d s . Some o f t h e s e f a u l t s c u r v e i n t o t h e b a s i n ( o b t a i n e d f r o m s e i s m i c s t r u c t u r e maps p r o v i d e d by S h e l l C a n a d a R e s o u r c e s L t d . ) . S e i s m i c a l l y , t h e O r p h e u s G r a b e n i s d i v i s i b l e i n t o a n e a s t a n d w e s t r e g i o n , s e p a r a t e d by a n a r e a o f w eak s e i s m i c r e f l e c t i o n a n d a l a c k o f m a j o r s e d i m e n t a r y s t r u c t u r e s . S e d i m e n t a r y t h i c k n e s s e s e x c e e d 9000m ( 3 0 0 0 0 ' ) a l o n g t h e a x i s o f t h e g r a b e n . P u r p o s e The u l t i m a t e o b j e c t i v e o f t h e t h e s i s i s t o r e c o n s t r u c t t h e s u b s i d e n c e a n d t h e r m a l h i s t o r y o f e a c h w e l l a n d t h e g r a b e n a s a w h o l e by c o m b i n i n g t h e b i o s t r a t i g r a p h y w i t h t h e m a t u r a t i o n d a t a . To a c h i e v e t h i s , t h e f o l l o w i n g i m m e d i a t e o b j e c t i v e s w e r e e s t a b l i s h e d : 1. ) T h e p a l y n o l o g i c a l b i o s t r a t i g r a p h y a n d z o n a t i o n o f f o u r w e l l s , A r g o F - 3 8 , H e r c u l e s G - 1 5 , J a s o n C-20 a n d E u r y d i c e P - 3 8 ; 2. ) s i g n i f i c a n c e o f r e c y c l e d p a l y n o m o r p h s ; 3. ) p a l e o e c o l o g i c a l r e c o n s t r u c t i o n s , b a s e d u p o n i n t e r p r e t a -t i o n o f p a l y n o m o r p h a s s e m b l a g e s ; 4. ) m a t u r a t i o n h i s t o r y o f s i x w e l l s f r o m m i c r o s c o p i c a n d g e o c h e m i c a l a n a l y s i s ; 5. ) t h e c h a r a c t e r a n d r i c h n e s s o f t h e o r g a n i c m a t t e r u s i n g m i c r o s c o p i c a n d a n a l y t i c a l m e t h o d s . 5 E x p l o r a t i o n H i s t o r y O f f s h o r e d r i l l i n g a c t i v i t y on t h e e a s t c o a s t o f C a n a d a b e g a n i n 1 9 6 7 when Amoco C a n a d a a n d I m p e r i a l O i l d r i l l e d T o r s C o v e D52 t o 1 4 5 3 m ( 4 7 6 7 ' ) on t h e G r a n d B a n k s . On t h e S c o t i a n S h e l f , d r i l l i n g b e g a n a y e a r l a t e r when M o b i l O i l C a n a d a c o m p l e t e d S a b l e I s l a n d N o . l d r i l l e d t o 4 6 0 4 m ( 1 5 1 0 5 ' ) . To S e p t e m b e r 1 9 8 4 a p p r o x i m a t e l y 95 w e l l s h a v e b e e n d r i l l e d o f f s h o r e N o v a S c o t i a . T h e O r p h e u s G r a b e n was f i r s t t e s t e d i n J a n u a r y 1 9 7 1 when S h e l l C a n a d a R e s o u r c e s d r i l l e d S h e l l A r g o F - 3 8 ( F i g . 2 ) . S u b s e -q u e n t l y 5 m o r e w e l l s w e r e d r i l l e d w i t h i n t h e O r p h e u s G r a b e n ( F i g . 2 ) : S h e l l C r o w F - 5 2 , A p r i l 1 9 7 1 on t h e C a n s o R i d g e ; S h e l l F o x 1 - 2 2 , May 1 9 7 1 on t h e C a n s o R i d g e ; S h e l l E u r y d i c e P - 3 6 , O c t o b e r 1 9 7 1 ; U n i o n e t a l . H e r c u l e s G - 1 5 , A u g u s t 1 9 7 4 ; a n d U n i o n e t a l . J a s o n , J u l y 1 9 7 4 . O b j e c t i v e r e s e r v o i r s w e r e c o n s i d e r e d t o be J u r a s s i c l i m e s t o n e s a n d d o l o m i t e s a n d J u r a s s i c - C r e t a c e o u s s a n d s t o n e s . T h e o b j e c t i v e s w e r e s i t u a t e d o v e r s a l t d i a p i r s i n t h e g r a b e n w h e r e a s a b a s e m e n t h i g h a n d s t r a t i g r a p h i c p i n c h o u t p r o -v i d e d p o s s i b l e t r a p s on t h e C a n s o R i d g e ( F i g . 3 ) . A l l s i x t e s t s f a i l e d t o e n c o u n t e r h y d r o c a r b o n s , r e s u l t i n g i n t h e a b a n d o n m e n t o f t h e O r p h e u s r e g i o n a s an a c t i v e e x p l o r a t i o n a r e a . T h e s t r u c t u r a l g e o l o g y f o r e a c h w e l l i s s u m m a r i z e d i n A p p e n d i x I . 7 G e o l o g y M c l v e r ( 1 9 7 2 ) , J a n s a a n d Wade ( 1 9 7 5 a , 1 9 7 5 b ) , a n d G i v e n ( 1 9 7 7 ) , p r e s e n t e d t h e m o s t c o m p l e t e d i s c u s s i o n s o f t h e s t r a t i -g r a p h y o f t h e S c o t i a n S h e l f . A more s p e c i f i c d i s c u s s i o n o f s t r a t i g r a p h y was g i v e n by E l i u k ( 1 9 7 8 ) . A s u m m a r y o f t h e s t r a t i g r a p h y i s p r e s e n t e d i n F i g 4. M c l v e r ( 1 9 7 2 ) f i r s t p r o p o s e d t h e s t r a t i g r a p h i c n o m e n c l a t u r e f o r t h e M e s o z o i c - C e n o z o i c s e c t i o n on t h e S c o t i a n S h e l f , c o n s i s t i n g o f 12 f o r m a t i o n s a n d 3 g r o u p s . J a n s a a n d Wade ( 1 9 7 5 a ) a d d e d t h e E u r y d i c e F o r m a t i o n , w h i l e G i v e n ( 1 9 7 7 ) c l e a r e d up some o f t h e s t r a t i g r a p h i c p r o b l e m s a n d e s t a b l i s h e d t h e M o h i c a n F o r m a t i o n . T h e s t r a t i g r a p h y o f t h e O r p h e u s G r a b e n i s d e s c r i b e d i n m o r e d e t a i l i n A p p e n d i x I I . Th e b a s e m e n t r o c k s o f t h e S c o t i a n S h e l f a r e c o m p o s e d o f t h e C a m b r i a n - O r d o v i c i a n Meguma G r o u p , a s e r i c i t i c s c h i s t t h a t was o r i g i n a l l y a q u a r t z m e t a w a c k e t u r b i d i t e s e q u e n c e d e p o s i t e d a s a d e e p s e a f a n c o m p l e x ( S c h e n k , 1 9 7 8 ) on a s u b s i d i n g o c e a n c r u s t . T h e Meguma r o c k s h a v e a s o u r c e a r e a t o t h e s o u t h e a s t a n d a r e i n f e r r e d t o h a v e b e e n d e p o s i t e d on t h e e a s t e r n s i d e o f t h e p r o t o -A t l a n t i c O c e a n , o f f t h e c o a s t o f N o r t h w e s t e r n A f r i c a ( S c h e n k , 1 9 7 1 ) . D u r i n g t h e D e v o n i a n A c a d i a n O r o g e n y t h e Meguma r o c k s w e r e j u x t a p o s e d a g a i n s t t h e r o c k s o f t h e A v a l o n Z o n e by t r a n s c u r r e n t f a u l t i n g w h i c h f o l l o w e d f o l d i n g , f a u l t i n g , a n d m e t a m o r p h i s m i n t h e U p p e r S i l u r i a n . T h e G l o o s c a p f a u l t s y s t e m s e p a r a t e s t h e Meguma G r o u p f r o m t h e A v a l o n Z o n e ( S c h e n k , 1 9 7 8 ) . AGE SCOTIAN BASIN TERTIARY C NEOG PLIOCENE MIOCENE LAURENTIAN FM : esperanto < ^ beds U J O TERTIARY C PALEOGENE O L I G O C E N E ff; 1— manhasset w < beds TERTIARY C PALEOGENE E O C E N E 0 I Z 0 nashwauk 2 ^ beds TERTIARY C PALEOGENE PALEOCENE CRETACEOUS z < z o z ul MAESTRICHTIAN -naiKonomet txdl CRETACEOUS CAMPANIAN WYANDOT F M CRETACEOUS SANTONIAN DAWSON C A N Y O N F M CRETACEOUS CONIACIAN CRETACEOUS T UPON IAN Petrel Mbr CRETACEOUS CENOMANIAN CRETACEOUS E ALBIAN L O G A N C A N . I] 2 M I C M A C j j 1 Baccaro 5 " -F M \ < M b r £ QJ. JURASSIC KIMMERIDGIAN JURASSIC OXFOROIAN JURASSIC M CALLOVIAN £ui > U.,..-.Ubf LU < < Scatane Mbr i > JURASSIC BATHONIAN MOH ICAN F M JURASSIC BAJOCIAN JURASSIC E TOAOCIAN >^ IROQUOIS FM JURASSIC JURASSIC 5 A R G O F M JURASSIC H 6 T T ANGI AN TRIASSIC L RHAETIAN TRIASSIC NORIAN ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 7 T r ? TRIASSIC CARNIAN TRIASSIC M LAOlNiAN TRIASSIC AN iSi AN TRIASSIC E SCYTHIAN . F i g . 4 S t r a t i g r a p h i c column f o r the S c o t i a n Basin ( a f t e r F u r c e l l e t . al.,1979) 9 I n t r u s i o n o f g r a n i t e s i n t o t h e Meguma G r o u p o c c u r r e d i n t h e L a t e ? D e v o n i a n a s a c o n s e q u e n c e o f t h e A c a d i a n O r o g e n y ( S c h e n k , 1 9 7 8 ; K i n g e t a l . , 1 9 7 5 ) . T h e c o l l i s i o n b e t w e e n t h e N o r t h A m e r i c a n p l a t e a n d A f r i c a n p l a t e r e s u l t e d i n a d o m i n a n t n o r t h e a s t - s o u t h w e s t s t r u c t u r a l g r a i n . T h e a s s o c i a t e d r i g h t l a t e r a l s h e a r ( U c h u p i e t a l . , 1 9 7 6 ) was r e a c t i v a t e d l a t e r d u r i n g c o n t i n e n t a l b r e a k u p . M i s s i s s i p p i a n t o T r i a s s i c s t r a t a h a v e n o t b e e n e n c o u n t e r e d i n a n y o f t h e w e l l s d r i l l e d on t h e S c o t i a n S h e l f , a l t h o u g h C a r b o n i f e r o u s s t r a t a o c c u r on t h e G r a n d B a n k s ( J a n s a a n d Wade, 1 9 7 5 a ) . T h i s h i a t u s i s p r o b a b l y r e l a t e d t o t h e l a t e s t p h a s e o f t h e H e r c y n i a n O r o g e n y w h i c h c o n t i n u e d i n t e r m i t t e n t l y f r o m t h e C a r b o n i f e r o u s t o t h e P e r m i a n ( J a n s a a n d Wade, 1 9 7 5 a ; S h e r w i n , 1 9 7 2 ) . R i f t i n g on t h e A t l a n t i c m a r g i n i s c o n s i d e r e d t o h a v e b e g u n a r o u n d 180 Ma. ( M c W h a e , 1 9 8 1 ; K i n g e t a l . , 1 9 7 5 ; P i t m a n , 1 9 7 8 ; B a l l y a n d S n e l s o n , 1 9 8 0 ) a l t h o u g h e a r l i e r d a t e s , 190 Ma. ( R o y d e n a n d K e e n . , 1 9 8 0 a ) a n d l a t e r d a t e s , 176 Ma. ( P u r c e l l e t a l . , 1 9 7 9 ) , 1 7 5 Ma. ( V a n H o u t e n , 1 9 7 7 ; S c l a t e r e t a l . , 1 9 7 7 ) h a v e b e e n c i t e d . T h e b r e a k u p r e s u l t e d i n t h e d e v e l o p m e n t o f t h e T r i a s s i c N e w a r k S y s t e m ( U c h u p i e t a l . , 1 9 7 6 ) , a s e r i e s o f T r i a s s i c r i f t v a l l e y s t h a t e x t e n d e d f r o m F l o r i d a t o N o v a S c o t i a , ( B a l l a r d a n d U c h u p i , 1 9 7 2 ) . A s i m i l a r s e r i e s o f b a s i n s f o r m e d on t h e A f r i c a n m a r g i n ( L e h r n e r a n d De R u i t e r , 1 9 7 7 ) . 1 0 As t h e A f r i c a n P l a t e m o v e d away f r o m t h e N o r t h A m e r i c a n p l a t e d u r i n g a n d a f t e r t h e T r i a s s i c , a n o r t h w e s t - s o u t h e a s t t r a n s f o r m f a u l t e d m a r g i n d e v e l o p e d on t h e A t l a n t i c m a r g i n . T h e O r p h e u s G r a b e n i s a c o n s e q u e n c e o f t h e r i f t i n d u c e d r e a c t i v a t i o n o f t h e p r e - e x i s t i n g s t r u c t u r a l l y w e a k f a u l t z o n e b e t w e e n t h e Meguma a n d A v a l o n p l a t f o r m . T h e O r p h e u s G r a b e n p r o b a b l y c o n n e c t s t h e n o r t h e a s t - s o u t h w e s t t r e n d i n g T r i a s s i c r i f t b a s i n s o f t h e A m e r i c a n c o n t i n e n t a l m a r g i n v i a t h e G l o o s c a p f a u l t s y s t e m t o t h e N e w f o u n d l a n d f r a c t u r e z o n e ( F i g . l ) , ( K i n g , 1 9 7 5 , W i l s o n a n d W i l l i a m s , 1 9 7 9 ) . T h e N e w f o u n d l a n d f r a c t u r e z o n e d e f i n e d t h e n o r t h e r n l i m i t o f t h e A t l a n t i c O c e a n d u r i n g t h e e a r l y J u r a s s i c . E a r l y r e d b e d s e d i m e n t a t i o n ( E u r y d i c e F o r m a t i o n ) was p r o b a b l y r e s t r i c t e d t o s t r u c t u r a l l y l o w a r e a s ( M c l v e r , 1 9 7 2 ) , f o l l o w i n g a p e r i o d o f b e v e l l i n g w h i c h may h a v e p e n e p l a i n e d t h e b a s e m e n t ( G i v e n , 1 9 7 7 ) . A s r i f t i n g p r o g r e s s e d , a w e s t e r n e x t e n s i o n o f t h e T e t h y s i n v a d e d t h e A t l a n t i c B a s i n . R e s t r i c t e d m a r i n e c o n d i t i o n s e n s u e d , r e s u l t i n g i n e v a p o r i t e d e p o s i t i o n o f t h e A r g o F o r m a t i o n . F u r t h e r w i d e n i n g o f t h e b a s i n d e s t r o y e d t h e r e s t r i c t e d m a r i n e c o n d i t i o n s i n t h e e a r l y J u r a s s i c , a l l o w i n g c a r b o n a t e s o f t h e I r o q u o i s F o r m a t i o n t o be d e p o s i t e d ( E v a n s , 1 9 7 8 ) . T h e M i d d l e J u r a s s i c t r a n s g r e s s i o n , f o l l o w i n g c o n t i n e n t a l c l a s t i c d e p o s i t i o n o f t h e M o h i c a n F o r m a t i o n , p r o d u c e d a c a r b o n a t e s h e l f c o m p l e x f a c i n g a d e e p w a t e r b a s i n , t h e W e s t e r n B a n k G r o u p ( G i v e n , 1 9 7 7 ) . T h e C a n s o R i d g e was p r o b a b l y e m e r g e n t u n t i l t h e M i d d l e J u r a s s i c ( J a n s a a n d Wade, 1 9 7 5 a ) . 11 By t h e e a r l y C r e t a c e o u s , t h e d e l t a i c c o m p l e x o f t h e M i s s i s a u g a F o r m a t i o n h a d p r o g r a d e d o v e r t h e c a r b o n a t e s a s a r e g r e s s i v e p u l s e r e s u l t i n g f r o m t h e r e j u v e n a t i o n o f c o n t i n e n t a l s o u r c e a r e a s ( G i v e n , 1 9 7 7 ) . T h e A v a l o n u p l i f t was a r e s u l t o f t h e s e p a r a t i o n o f t h e G r a n d B a n k s f r o m t h e E u r o p e a n P l a t e d a t e d a s e a r l y C r e t a c e o u s ( H a w o r t h , 1 9 7 5 ; J a n s a a n d Wade, 1 9 7 5 b ) ; a n d 90 Ma ( B a l l y a n d S n e l s o n , 1 9 8 0 ) . A m a r i n e t r a n s g r e s s i o n b e g a n i n t h e A l b i a n , r e s u l t i n g i n t h e d e p o s i t i o n o f s h a l l o w t o m a r g i n a l m a r i n e s a n d , s i l t a n d s h a l e s e q u e n c e s , t h e L o g a n C a n y o n F o r m a t i o n ( J a n s a a n d Wade, 1 9 7 5 b ) . A r e s t r i c t e d m a r i n e t o n o n - m a r i n e s h a l e , ( G i v e n , 1 9 7 7 ) , t h e N a s k a p i F o r m a t i o n , i n some p l a c e s s e p a r a t e s t h e M i s s i s a u g a F o r m a t i o n f r o m t h e L o g a n C a n y o n ( M c l v e r , 1 9 7 2 ) . D e p o s i t i o n o f t h e m a r g i n a l m a r i n e t o i n n e r n e r i t i c s h a l e s a n d m u d s t o n e s ( D a w s o n C a n y o n F o r m a t i o n ) f o l l o w e d by o u t e r n e r i t i c t o u p p e r b a t h y a l c h a l k d e p o s i t i o n ( W y a n d o t F o r m a t i o n ) m a r k e d t h e t r a n s g r e s s i v e c u l m i n a -t i o n ( G i v e n , 1 9 7 7 ) . I n t h e O r p h e u s G r a b e n , d e p o s i t i o n c o n t i n u e d a s a n a l l u v i a l p l a i n e n v i r o n m e n t f r o m t h e U p p e r J u r a s s i c t o t h e C e n o m a n i a n ( J a n s a a n d Wade, 1 9 7 5 b ) . T e r t i a r y d e p o s i t s c o n s i s t o f m u d s t o n e s w i t h i n c r e a s e d s a n d c o n t e n t i n t h e u p p e r h a l f o f t h e s e c t i o n , t h e B a n q u e r e a u F o r m a t i o n o f M c l v e r , ( 1 9 7 2 ) i n d i c a t i n g a s h a l l o w i n g o f w a t e r d e p t h . T h e W y a n d o t a n d B a n q u e r e a u F o r m a t i o n s may be p r e s e n t i n t h e O r p h e u s G r a b e n a l t h o u g h s a m p l e c u t t i n g s a n d m e c h a n i c a l l o g s 12 w e r e n o t c o l l e c t e d f r o m t h e u p p e r p a r t o f t h e w e l l s t o p r o v e o r d i s p r o v e t h i s h y p o t h e s i s ( H a r d y , 1 9 7 5 ) . Q u a t e r n a r y d e p o s i t i o n c o n s i s t e d o f g l a c i o m a r i n e s e d i m e n t s . 13 C HAPTER 2j_ PALYNOLOGY I n t r o d u c t i o n : D i t c h - c u t t i n g a n d s i d e w a l l - c o r e s a m p l e s f r o m f o u r w e l l s , A r g o F - 3 8 , J a s o n C - 2 0 , H e r c u l e s G-15 a n d E u r y d i c e P - 3 6 , d r i l l e d i n t h e O r p h e u s G r a b e n w e r e a n a l y z e d p a l y n o l o g i c a l l y . The o l d e s t s e d i m e n t s a r e p r o b a b l e U p p e r T r i a s s i c - J u r a s s i c s e d i m e n t s i n E u r y d i c e P - 3 6 ; t h e y o u n g e s t a r e U p p e r C r e t a c e o u s , T u r o n i a n , i n A r g o F - 3 8 . M a j o r M i d d l e - J u r a s s i c u n c o n f o r m i t i e s w e r e f o u n d i n E u r y d i c e P-36 a n d H e r c u l e s G - 1 5 . T h e n u m b e r o f s p e c i e s o f p a l y n o m o r p h s i d e n t i f i e d i n e a c h w e l l a r e : # d i n o f l a g e l l a t e s # s p o r e s / p o l l e n J a s o n C-20 69 105 H e r c u l e s G-15 8 65 A r g o F - 3 8 59 102 E u r y d i c e P-36 0 24 M e t h o d s : T h e p a l y n o l o g i c a l s l i d e s f o r e a c h o f t h e w e l l s i n t h e O r p h e u s G r a b e n w e r e p r o v i d e d by S h e l l C a n a d a R e s o u r c e s L t d . M o s t s l i d e s w e r e 9 m t o 30 m ( 3 0 ' t o 1 0 0 ' ) c o m p o s i t e s a m p l e s f r o m d i t c h c u t t i n g s , a l t h o u g h i n some w e l l s , s i d e w a l l c o r e a n d c o n v e n -t i o n a l c o r e s a m p l e s w e r e a v a i l a b l e . Two h u n d r e d p a l y n o m o r p h s , i f 1A p r e s e n t , w e r e c o u n t e d p e r s l i d e . T h r e e h u n d r e d a n d e i g h t y s l i d e s w e r e e x a m i n e d . E a c h w e l l was z o n e d a n d d a t e d u s i n g m i c r o p l a n k t o n a s s e m b l a g e s , f i r s t o c c u r r e n c e s o f s p e c i e s , o r k n o w n p a l y n o l o g i c a l r a n g e s . T h e p a l y n o l o g i c a l z o n a t i o n i s b a s e d on W i l l i a m s ( 1 9 7 5 ) , W i l l i a m s a n d B r i d e a u x ( 1 9 7 5 ) , B u j a k a n d W i l l i a m s ( 1 9 7 7 ) , B u j a k a n d W i l l i a m s ( 1 9 7 8 ) , a n d B a r s s , B u j a k a n d W i l l i a m s ( 1 9 7 9 ) . A s u m m a r y o f t h e a s s e m b l a g e z o n e s a n d e q u i v a l e n t s t a g e s e s t a b l i s h e d f o r t h e S c o t i a n s h e l f a r e s h o w n i n F i g . 5. T h e r e a r e t e n z o n e s i n t h e J u r a s s i c , c o m p r i s i n g o n e p e a k z o n e a n d n i n e a s s e m b l a g e z o n e s . I n t h e C r e t a c e o u s t h e r e a r e e l e v e n z o n e s ; t w o p e a k z o n e s a n d n i n e a s s e m b l a g e z o n e s . I d e n t i f i c a t i o n o f r e c y c l e d p a l y n o m o r p h s was b a s e d u p o n t h e p a l y n o m o r p h i d e n t i f i c a t i o n a n d g e n e r a l l y d a r k e r c o l o u r a n d / o r e v i d e n c e o f e r o s i o n . The o c c u r r e n c e o f r e w o r k e d s p o r e s , t h e n u m b e r o f p a l y n o m o r p h s c o u n t e d p e r s a m p l e i n t e r v a l a n d t h e p e r c e n t a g e o f s p o r e s a n d d i n o f l a g e l l a t e s p e r s a m p l e i n t e r v a l w e r e a l s o p l o t t e d . F o r s e v e r a l s p e c i e s o f s p o r e s a n d p o l l e n , p e r c e n t f r e q u e n c y d i a g r a m s a r e u s e d t o i l l u s t r a t e p o s s i b l e p a l e o e c o l o g i c a l r e l a t i o n s h i p s among t h e f l o r a s . 1 5 Maastrichtian Dlnogymnium euclaensls Zone Campanlan Odontochlna operculata Zone Saneonian Cordosphaeridium truncigerum Zone (0 LATE Coniacian Oligosphaeridium pulcherrlnum Zone ACEOU Turonlan Surculosphaerldlum longifurcatum Zone ACEOU Cenomanian Cleistosphaeridium polypes Zone IET Albian Spinldinium c f . S. vestitum - IJuloai^fiSzine 6 3 Eucommildites minor Zone LL o Aptlan Subtlllaphaera perluclda-Systematophora schinde-w o l f i l Zone EARLY Barrenlan Doldyx anaphrissa Zone Hauterlvian Ctenldodinlum elegantulum Zone Valanginian Phoberocysta neocomlca Zone Berriasian Portlandlan Ctenldodinlum panneum Zone LATE Klmmeridgian Gonyaulacysta cladophora Zone Oxfordlan Gonyaulacysta jurasslca Zone RASSIC Callovlan Valensiella v emlculata Zone RASSIC MIDDLE Bathonian Gonyaulacysta f l l a p l c a t a Zone RASSIC Bajocian Mancodinium semltabulatum Zone • " 3 - J Aalenlan Toarc ian Nannoceratopsls g r a c i l i s Zone PIiensbachian EARLY Echinitosporites c f . E. i l l a c o i d e s Zone Sinemurian Cycadopites subgranulosus Zone Hettanglan Classopollis meyerlana Zone LATE TRIASSIC to I O 8 o a; / O § CO X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X? F i g . 5 Summary of p a l y n o l o g i c a l z o n a t i o n f o r the east c o a s t of Canada ( a f t e r Barss et.al.,1979) Right column, an 'X' i n d i c a t e s those zones observed i n the w e l l examined. 1 6 R e s u l t s a n d D i s c u s s i o n T h e p a l y n o m o r p h r a n g e c h a r t s f o r t h e f o u r w e l l s a r e p r e s e n t e d on F i g u r e s 6 t o 1 2 . E a c h w e l l , e x c e p t f o r E u r y d i c e P-36 f r o m w h i c h o n l y s p o r e s w e r e r e c o v e r e d , h a s t w o r a n g e c h a r t s , o n e f o r m i c r o p l a n k t o n a n d o n e f o r s p o r e s a n d p o l l e n . T h e z o n a t i o n i s i n d i c a t e d on t h e f i g u r e s w i t h t h e s t a g e s on b o t h t h e h o r i z o n t a l a n d v e r t i c a l s c a l e s . An 'X' d e n o t e s t h e p r e s e n c e o f a p a r t i c u l a r p a l y n o m o r p h a t a p a r t i c u l a r d e p t h , r a t h e r t h a n a b u n d a n c e . Some s p e c i e s w e r e p a r t i c u l a r l y a b u n d a n t , a n d p e r c e n t a g e f r e q u e n c y d i a g r a m s w e r e c o m p i l e d f o r t h e s e s p e c i e s . I n t h e O r p h e u s G r a b e n , many o f t h e s p e c i e s u s e d t o d e f i n e z o n e s by B a r s s e t a l . ( 1 9 7 9 ) w e r e p r e s e n t , t h o u g h w i t h some e x c e p t i o n s . F i g u r e 5 c o m p a r e s z o n a t i o n o f B a r s s e t a l . ( 1 9 7 9 ) t o t h e f o u r w e l l s i n t h i s s t u d y . K e y s p e c i e s r e p r e s e n t i n g B e r r i a s i a n t o B a r r e m i a n a n d T o a r c i a n t o B a j o c i a n s t a g e s w e r e n o t o b s e r v e d . T h e B e r r i a s i a n t o B a r r e m i a n i n t e r v a l i n t h e O r p h e u s G r a b e n was n o n - m a r i n e due t o t h e r e g r e s s i v e M i s s i s a u g a d e l t a , s o d i n o f l a g e l l a t e s r e p r e s e n t i n g t h e s e s t a g e s w o u l d p r o b a b l y n o t o c c u r . H o w e v e r t h e s e c o n d C l a s s o p o l l i s c l a s s o i d e s p e a k o b s e r v e d i n A r g o F -38 a n d J a s o n C-20 i n d i c a t e s a L o w e r C r e t a c e o u s a g e . C h a l o n e r ( 1 9 6 2 ) n o t e d a s i m i l i a r d o u b l e m a x i m a f o r C l a s s o p o l l i s . T h e f i r s t maximum o c c u r r e d i n t h e E a r l y J u r a s s i c ( L i a s s i c ) , t h e s e c o n d i n t h e e a r l y C r e t a c e o u s ( P u r b e c k i a n - B e r r i a s i a n ) ( V a n E y s i n g a , 1 9 7 8 ) . 17 F i g . 6 See b-a-e4c~«-p'ere-te'et. CRETACEOUS JURASSIC DEPTH m (ft ) 2 CC o u. I £L O CC o z UJ t-CO >-(O (1000) • 5 0 0 - -o cc o o o CO I to 3 o UJ o < Ul cc o 0l 3 CO liJ < t-uj tr o (2000) 1000 - -(40001 • T.D. ' 1082m (3549) FIG. 8 MICR0PLANKT0N DISTRIBUTION FOR UNION et al HERCULES 6-15 I-24K 20 F i g . 9 See b-a-&k—-p-©«4ee"t 21 Sypec'.cOi, C o f i e c f i ' o o s F i g . 10 See b-a-e-k—p-e-e^ c-e-t. 22 F i g . 11 See b a e-k—p-e-e-k-et. 23 F i g . 12 See b-a^k—p^e4&et 24 D e p o s i t i o n d u r i n g t h e T o a r c i a n t o B a j o c i a n a g e s i n t h e O r p h e u s G r a b e n o c c u r r e d u n d e r c o n t i n e n t a l t o f l u v i a l d e l t a i c c o n d i t i o n s . A g a i n , t h e k e y d i n o f l a g e l l a t e s w o u l d n o t be e x p e c t e d u n d e r t h o s e e n v i r o n m e n t a l c o n d i t i o n s . O t h e r c h a r a c t e r i s t i c p a l y n o m o r p h s t h a t c o u l d be u s e d f o r d a t i n g t h i s i n t e r v a l w e r e n o t o b s e r v e d . P a l y n o m o r p h R e c o v e r y : T h e n u m b e r o f p a l y n o m o r p h s ( s p o r e s , p o l l e n , a n d m i c r o p l a n k t o n ) c o u n t e d f o r e a c h s a m p l e i n t e r v a l f o r t h e f o u r w e l l s i s p l o t t e d on F i g u r e s 13 t o 1 6 . T h e r e c o v e r y o f p a l y n o m o r p h s f o r e a c h f o r m a t i o n i s s u m m a r i z e d on T a b l e I . R e c y c l e d P a l y n o m o r p h s : T h e i d e n t i f i c a t i o n o f r e c y c l e d p a l y n o -m o r p h s c o u l d be p o t e n t i a l l y v a l u a b l e f o r i n d i c a t i n g t h e p r e s e n c e o f h o s t s t r a t a a t d e p t h o r o f p r e s u m a b l y c l o s e s t r a t i g r a p h i c o u t l i e r s , e i t h e r n e a r s h o r e , o n s h o r e , o r o f f s h o r e t h a t c o u l d h a v e c o n t r i b u t e d t h e r e c y c l a n t s by e r o s i o n a n d r e d e p o s i t i o n . T h e r e c y c l e d p a l y n o m o r p h s a r e p l o t t e d by G e o l o g i c P e r i o d o f o r i g i n v s d e p t h on t h e r i g h t h a n d s i d e o f F i g u r e s 7, 9, 1 1 , a n d 1 2 . T h e n u m b e r o f r e c y c l e d p a l y n o m o r p h s i s l o w , c o n s t i t u t i n g a t b e s t o n l y a f e w s p e c i m e n s p e r s l i d e . A p a r t i a l l i s t o f r e c y c l e d s p o r e s i s g i v e n i n A p p e n d i x I I I . T h e m o s t common r e w o r k e d s p o r e was L y c o s p o r a s p . ( C a r b o n i f e r o u s ) . OEPTH mill I 1PERCENTAGE POLLEN SPORES vi. MICRO-PLANKTON FIG. 13 UNION et al JASON C-20 UWI 300 C20 4330039300 26 (1000) -1 0 0 0 -(4000) FIG. 14 UNION et al HERCULES G-15 UWI 300 GI5 4540058450 I-24IH FIG 15 S H E L L ARGO F-38 UWI 300 F 38 4330056450 FIG 16 SHELL EURYDICE P-36 UWI 300 P36 4530060000 29 T a b l e J. Summary of Palynomorph R e c o v e r y ( i n c l u d e s : p o l l e n , s p o r e s , m i c r o p l a n k t o n ) S p o r e s P o l l e n , and M i c r o p l a n k t o n R e c o v e r e d F o r m a t i o n E u r y d i c e Argo I r o q u o i s M o h i c a n MicMac Upper C a r b o n a t e Member of MicMac M i s s i s a u g a N a s k a p i Logan Canyon Dawson Canyon Poor F a i r Good E x c e l l e n t M i c r o p l a n k t o n P r e s e n t 0-50 50-100 100-150 150+ No No No Very Few Yes Yes A Yes V e r y Few Yes Yes 1 Most i n t e r v a l s b a r r e n , o c c a s s i o n a l s p o r e r i c h i n t e r v a l s 2 In s h a l e y i n t e r b e d s . 3 G e n e r a l l y more s p o r e s a t base of f o r m a t i o n t h a n a t t o p . 4 In upper p a r t of s e c t i o n . x * V a r i a b l e 30 P a l e o e c o l o g y The o c c u r r e n c e of d i n o f l a g e l l a t e s p r o b a b l y i n d i c a t e s m a r i n e or a t l e a s t b r a c k i s h c o n d i t i o n s ( a l t h o u g h a few modern f r e s h w a t e r d i n o f l a g e l l a t e s a r e k n o w n ) . The main m a r i n e i n t e r v a l s a r e t h e f o l l o w i n g . A rgo F-38 B a t h o n i a n - K i m m e r i d g i a n s t a g e s , Lower C r e t a c e o u s t o T u r o n i a n . J a s o n C-20 B a t h o n i a n s t a g e t o J u r a s s i c -C r e t a c e o u s b o u n d a r y A p t i a n s t a g e t o Upper C r e t a c e o u s H e r c u l e s A p t i a n t o A l b i a n s t a g e s . The p e r c e n t a g e f r e q u e n c y d i a g r a m s i n d i c a t e t h e v e g e t a t i v e c h a n g e s t h r o u g h t i m e and can be u s e d t o r e c o n s t r u c t p a l e o e c o l o g i c a l as w e l l as p a l e o c l i m a t i c p a r a m e t e r s . A p p e n d i x I I I shows s p o r e s p e c i e s and p o s s i b l e p l a n t a f f i n i t i e s . The p e r c e n t a g e f r e q u e n c y d i a g r a m s can be d i v i d e d i n t o two main z o n e s : a Lower J u r a s s i c - Lower C r e t a c e o u s p a l y n o f l o r a d o m i n a t e d by C l a s s o p o l l i s s p e c i e s ; and a C r e t a c e o u s p a l y n o f l o r a d o m i n a t e d by C y a t h i d i t e s a u s t r a l i s ( P l a t e 3, F i g . 2 7 . ) , T a x o d i a c e a e p o l l e n i t e s h i a t u s , G l e i c h e n i i d i t e s s e n o n i c u s ( P l a t e 3, F i g . 2 8 ) , and b i s a c c a t e s . The C l a s s o p o l l i s zone i s d o m i n a t e d by t h e two s p e c i e s C l a s s o p o l l i s m e y e r i a n a ( P l a t e 2, F i g . 13; T r i a s s i c — Lower J u r a s s i c ) and C l a s s o p o l l i s c l a s s o i d e s ( Lower J u r a s s i c - Lower C r e t a c e o u s ) . The c hange f r o m C l a s s o p o l l i s m e y e r i a n a t o C l a s s o p o l l i s c l a s s o i d e s i s n e a r t h e E u r y d i c e Fm. - A r g o Fm. 31 b o u n d a r y . T h i s change p r o b a b l y r e p r e s e n t s a s u c c e s s i o n a l change i n r e s p o n s e t o c h a n g i n g t e r r e s t r i a l c l i m a t i c c o n d i t i o n s , f r o m t h e a r i d d e s e r t e n v i r o n m e n t a t t h e t i m e of t h e E u r y d i c e F o r m a t i o n ( J a n s a and Wade, 1975b) t o a more m a r i n e , t h o u g h s t i l l d r y e n v i r o n m e n t , c o n d u c i v e t o f o r m a t i o n of e v a p o r i t e s d u r i n g d e v e l o p m e n t of t h e Argo F o r m a t i o n . S.K. S r i v a s t a v a ( 1 9 7 6 ) c o n c l u d e d t h a t C l a s s o p o l l i s - p r o d u c i n g p l a n t s were members of t h e c o n i f e r f a m i l y C h e i r o l e p i d a c e a e t h a t o c c u p i e d u p l a n d s s l o p e s and l o w l a n d s n e a r t h e c o a s t . The o c c u r r e n c e of C y c a d o p i t e s s p . ( P l a t e 2, F i g . 1 1 , 1 2 ) i n t h e E u r y d i c e w e l l and i t s a b s e n c e i n t h e o t h e r w e l l s s u g g e s t s t h a t t h e p l a n t s p r o d u c i n g C y c a d o p i t e s p o l l e n may have p r e f e r r e d a more i n l a n d t e r r e s t r i a l e n v i r o n m e n t . O t h e r s p o r e s o c c u r r i n g i n t h e O r p h e u s r e g i o n d u r i n g t h e J u r a s s i c have a f f i n i t e s t o t h e P t e r i d o p h y t a and C o n i f e r o p h y t a ( A p p e n d i x I I I ) . I n A r g o F-38 and J a s o n C-20 t h e r e i s a s e c o n d i n c r e a s e i n C l a s s o p o l l i s a f t e r t h e main C l a s s o p o l l i s z o n e . C h a l o n e r ( 1 9 6 2 ) s u g g e s t e d t h a t t h e d o u b l e maximum of C l a s s o p o l l i s may have been c a u s e d by f a v o u r a b l e c l i m a t i c c o n d i t i o n s t h a t o c c u r r e d t w i c e , or by maxima of two d i s t i n c t p a r e n t p l a n t s w i t h n e a r l y i d e n t i c a l p o l l e n . The C r e t a c e o u s i s marked by a l a r g e i n c r e a s e i n t h e number of s p o r e and p o l l e n s p e c i e s , most w i t h a f f i n i t i e s t o t h e P t e r i d o p h y t a ( r e f e r t o F i g u r e s 7, 9, 11, 13 and A p p e n d i x I I I f o r s p o r e a f f i n i t i e s ) . F o u r p o l l e n and s p o r e t y p e s d o m i n a t e t h e C r e t a c e o u s s e c t i o n G y a t h i d i t e s a u s t r a l i s , T a x o d i a c e a e p o l l e n i t e s 32 h i a t u s , G l e i c h e n i i d i t e s s e n o n i c u s and b i s a c c a t e p o l l e n . T a x o d i a c e a e p o l l e n i t e s - p r o d u c i n g t r e e s ( e g . T a x o d i u m ) p r o b a b l y o c c u p i e d the s t r a n d l i n e i n a swamp-like e n v i r o n m e n t s i m i l a r to t h a t s u g g e s t e d by Kedves (1960) f o r the P a l e o c e n e of E u r o p e . In the Orpheus Graben r e g i o n t h e r e was p r o b a b l y an o s c i l l a t i o n among C y a t h i d i t e s , G l e i c h e n i i d i t e s , T a x o d i a c e a e p o l l e n i t e s , and b i s a c -c a t e p o l l e n . The t r e e f e r n s r e p r e s e n t i n g C y a t h i d i t e s p r o b a b l y a l t e r n a t e d w i t h T a x o d i a c e a e p o l l e n i t e s - p r o d u c i n g t r e e s i n dominance, i n r e s p o n s e to changes i n sea l e v e l . F e r n s p r o d u c i n g G l e i c h e n i i d i t e s sp. p r o b a b l y o c c u p i e d c l e a r a r e a s , based on the r e p o r t by Andrews and P e a r s e l l (1941) of n e a r l y pure s t a n d s of G l e i c h e n i i d i t e s c o l o r a d e n s i s . B i s a c c a t e p o l l e n was p r o b a b l y blown and/or r a f t e d i n t o t h e b a s i n from u p l a n d l o c a t i o n s . The dominance of the s c h i z a c a e c e o u s s p o r e s i n d i c a t e s t h a t a w e l l d e v e l o p e d p t e r i d p o p h y t e e c o s y s t e m e x i s t e d d u r i n g the C r e t a c e o u s i n t h e v i c i n i t y of the Orpheus G r a b e n . Modern s c h i z a e c e o u s s p o r e s a r e g e n e r a l l y r e s t r i c t e d to w e t t e r t r o p i c a l and s u b t r o p i c a l e n v i r o n m e n t s . The e n v i r o n m e n t d u r i n g the C r e t a c e o u s was p r o b a b l y s i m i l a r , w i t h the s c h i z a e c e o u s f e r n s f o r m i n g the u n d e r s t o r y and a l s o o c c u p y i n g c l e a r a r e a s w i t h G l e i c h e n i i d i t e s sp. The a p p e a r a n c e of p o l l e n such as V i t r e i s p o r i t e s ( c a y t o n i a n seed f e r n s ) and E u c o m m i i d i t e s ( C o n i f e r o p h y t a ) ( P l a t e 4, F i g . 41) may i n d i c a t e the a p p e a r a n c e of a s p e c i f i c e n v i r o n m e n t f o r a s h o r t d u r a t i o n , or be a r e s p o n s e to c h a n g i n g r e g i o n a l c l i m a t i c c o n d i t i o n s . 33 CONCLUSIONS 1. P a l y n o l o g i c a l a n a l y s i s i n d i c a t e s t h a t t h e age of s e d i m e n t s i n t h e Orpheus b a s i n r a n g e f r o m Upper T r i a s s i c t o T u r o n i a n , w i t h u n c o n f o r m i t i e s o c c u r r i n g i n E u r y d i c e P-38 and H e r c u l e s G-15. 2. The number of p a l y n o m o r p h s r e c o v e r e d v a r i e s w i t h t h e f o r m a t i o n . F o r e x a m p l e , t h e I r o q u o i s , M i c M a c , Logan Canyon and Dawson Canyon F o r m a t i o n s , have c o n s i s t e n t l y g r e a t e r numbers of p a l y n o m o r p h s . 3. R e c y c l e d p a l y n o m o r p h s a r e u b i q u i t o u s i n t h e w e l l s e x a m i n e d , but do n o t o c c u r i n l a r g e numbers. 4. The J u r a s s i c s e c t i o n i s d o m i n a t e d by C l a s s o p o l l i s s p e c i e s , w h e r e a s t h e C r e t a c e o u s s e c t i o n i s d o m i n a t e d by C y a t h i d i t e s , T a x o d i a c e a p o l l i n i t e s , G l e i c h e n i i d i t e s , and b i s a c c a t e p o l l e n . 5. The J u r a s s i c c l i m a t e was p r o b a b l y a r i d , c h a n g i n g t o wet t r o p i c a l o r s u b t r o p i c a l i n t h e e a r l y C r e t a c e o u s . 6. C r e t a c e o u s T a x o d i a c e a e p o l l e n i t e s p o l l e n o s c i l l a t e d w i t h C y a t h i d i t e s s p o r e s i n a c o a s t a l e n v i r o n m e n t w i t h s c h i z a e c e o u s and G l e i c h e n i i d i t e s f e r n s f o r m i n g t h e d o m i n a n t u n d e r s t o r y and open - a r e a p l a n t s . 34 CHAPTER 3^ GEOCHEMISTRY I n t r o d u c t i o n T h e o r g a n i c m a t t e r d e p o s i t e d i n s e d i m e n t s a n d t h e l e v e l o f i t s t h e r m a l m a t u r i t y a r e i m p o r t a n t f a c t o r s w h i c h c o n t r o l t h e g e n e r a t i o n o f h y d r o c a r b o n s . I f t h e m a t u r a t i o n l e v e l a n d t h e t y p e a n d q u a n t i t y o f o r g a n i c m a t t e r a r e i d e n t i f i e d , t h e n i t i s p o s s i b l e t o d e t e r m i n e t h o s e l i t h o f a c i e s i n w h i c h h y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n h a s t a k e n p l a c e . T h e r m a l m a t u r a t i o n o f o r g a n i c m a t t e r i s a f u n c t i o n o f t w o f a c t o r s : 1) t h e g e o t h e r m a l g r a d i e n t a n d ; 2) b u r i a l h i s t o r y , e s p e c i a l l y t h e maximum b u r i a l a n d t h e d u r a t i o n o f t h i s b u r i a l . T h e r m a l d i a g e n e s i s w i l l r e s u l t i n c h a n g e s i n t h e p r o p e r t i e s o f t h e o r g a n i c m a t t e r t h a t c a n be a s s e s s e d by b o t h v i s u a l a n d a n a l y t i c a l m e t h o d s . F o r e x a m p l e , s p o r e s a n d p o l l e n w i l l b e c o m e d a r k e r , p r o g r e s s i v e l y c h a n g i n g i n c o l o u r f r o m y e l l o w t o b r o w n t o b l a c k . T h e T h e r m a l A l t e r a t i o n I n d e x ( T . A . I . ) a s s i g n s n u m e r i c a l v a l u e s t o t h e c o l o u r c h a n g e s , p e r m i t t i n g a n a s s e s s m e n t o f t h e l e v e l o f o r g a n i c m a t u r i t y f o r a g i v e n h o r i z o n . V i t r i n i t e r e f l e c t a n c e i s a q u a n t i t a t i v e m e a s u r e o f t h e l e v e l o f t h e r m a l m a t u r i t y . T h e r e f l e c t a n c e o f t h e m a c e r a l v i t r i n i t e i n c r e a s e s w i t h i n c r e a s i n g l e v e l s o f c o a l i f i c a t i o n ( t h e r m a l d i a g e n e s i s ) . H e n c e t h e m e a s u r e m e n t o f t h e r e f l e c t a n c e o f v i t r i n i t e p r o v i d e s a n a n a l y t i c a l m e a s u r e m e n t o f t h e r m a l m a t u r i t y t h a t c a n be c o m p a r e d t o T . A . I . 35 The p y r o l y s i s t e c h n i q u e s , gas c h r o m a t o g r a p h y and fl a m e i o n i z a t i o n , a r e a n a l y t i c a l t e c h n i q u e s t h a t c h a r a c t e r i z e the t y p e of h y d r o c a r b o n , measure t h e l e v e l of m a t u r i t y and p r o v i d e an e s t i m a t e of the r i c h n e s s of t h e o r g a n i c m a t t e r , i e . , p e r c e n t a g e of o r g a n i c c a r b o n . O r g a n i c m a t t e r i s d i v i s i b l e i n t o f o u r b a s i c g r o u p s of m a c e r a l s : Type I or A l g i n i t e : f o r example t h e a l g a B o t r y o c o c c u s s p . Type I I or E x i n i t e : f o r example, d i n o f l a g e l l a t e s , s p o r e s , p o l l e n , c u t i c l e ; Type I I I or V i t r i n i t e , which i n c l u d e s wood and humic m a t t e r ; and Type IV or I n e r t i n i t e , which i n c l u d e s f u s i n i t e and s e m i f u s i n i t e The term, "amorphous m a t t e r " , i s a s s i g n e d to o r g a n i c m a t t e r t h a t l a c k s form. The t y p e of o r g a n i c m a t t e r p r e s e n t w i l l d e t e r m i n e the t y p e of h y d r o c a r b o n t h a t can be g e n e r a t e d from a s o u r c e r o c k at an a p p r o p r i a t e l e v e l of m a t u r i t y . In a t h e r m a l l y mature zone a s o u r c e r o c k c o n t a i n i n g a h i g h component of a l g i n i t e i s h i g h l y o i l pr o n e ; a s o u r c e r o c k c o n t a i n i n g h i g h e x i n i t e i s a l s o o i l p r o n e , w i t h some gas p o s s i b l e ; and a s o u r c e r o c k w i t h h i g h amounts of v i t r i n i t e i s m o s t l y gas prone w i t h some c o n d e n s a t e p o s s i b l e ( T i s s o t and W e l t e , 1 978). I n e r t i n i t e has m i n i m a l p o s s i b i l i t i e s 36 f o r d r y g a s g e n e r a t i o n . When a m o r p h o u s m a t t e r i s p r e s e n t , i t i s o f t e n d i f f i c u l t t o d e t e r m i n e t h e o r i g i n a l s o u r c e o f t h e a m o r p h o u s c o m p o n e n t . I f t h e a m o r p h o u s m a t t e r o r i g i n a t e s f r o m a l g a l m a t t e r o r e x i n i t e i t w i l l be o i l p r o n e , b u t i f t h e a m o r p h o u s m a t t e r i s a r e s u l t o f d e g r a d a t i o n o f v i t r i n i t i c m a t t e r t h e n i t w i l l be g a s p r o n e . I n c r e a s i n g l e v e l s o f m a t u r i t y w i l l c a u s e c h a n g e s i n t h e g e n e r a t e d h y d r o c a r b o n s . I f o i l was g e n e r a t e d i n i t i a l l y , p r o g r e s s i v e i n c r e a s e i n d e p t h o f b u r i a l a n d t e m p e r a t u r e w i l l c a u s e i t t o f i r s t b r e a k down i n t o w e t g a s a n d c o n d e n s a t e , a n d t h e n i n t o d r y g a s ( T i s s o t a n d W e l t e , 1 9 7 8 ) . ( O i l p r o n e o r g a n i c m a t t e r w i l l g e n e r a t e h y d r o c a r b o n s a t l o w e r l e v e l s o f t h e r m a l d i a g e n e s i s t h a n g a s p r o n e o r g a n i c m a t t e r , T i s s o t a n d W e l t e , 1 9 7 8 ; S n o w d o n a n d P o w e l l , 1 9 8 2 ) . T h e i n t e r v a l b e t w e e n t h e l i m i t s a t w h i c h o i l f i r s t b e g i n s t o be g e n e r a t e d a n d no l o n g e r c a n be g e n e r a t e d ( t h e o i l d e a d l i n e ) , i s c a l l e d t h e o i l w i n d o w ( P u s e y , 1 9 7 3 ) . T h e g a s d e a d l i n e i s r e a c h e d when g a s c a n no l o n g e r be g e n e r a t e d o r p r e s e r v e d . F o r t h e S c o t i a n B a s i n , s e v e r a l a u t h o r s h a v e c o m p l e t e d s t u d i e s o f t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e o r g a n i c m a t t e r , t h o u g h n o t s p e c i f i c a l l y i n t h e O r p h e u s G r a b e n ( R o b b i n s a n d R h o d e h a m e l , 1 9 7 6 ; H a c q u e b a r d , 1 9 7 4 ; B u j a k e t a l . , 1 9 7 7 a , 1 9 7 7 b ; C a s s s o u e t a l . , 1 9 7 7 ; P u r c e l l e t a l . , 1 9 7 7 ; P o w e l l a n d S n o w d o n , 1 9 7 9 ; R o y d e n a n d K e e n , 1 9 8 0 ; P o w e l l , 1 9 8 2 ) . 37 A S h e l l T e c h n i c a l R e p o r t ( 1 9 7 2 ) s u g g e s t e d t h a t f o r t h e p l a t f o r m a r e a o f t h e S c o t i a n B a s i n m o s t o f t h e s e c t i o n i s i m m a t u r e , w i t h a L e v e l o f M a t u r i t y ( L . O . M . ) o f 10 ( V i t r i n i t e r e f l e c t a n c e = 0 . 8 3 % ) b e i n g r e a c h e d i n o n l y t h e d e e p e r t e s t s , ( s e e F i g u r e 17 f o r c o m p a r i s o n o f t h e v a r i o u s m a t u r i t y s c a l e s t h e o n s e t o f m a t u r i t y o c c u r s a t a v i t r i n i t e r e f l e c t a n c e o f 0 . 5 % ) . No d e p t h s t o m a t u r i t y w e r e g i v e n . G e o t h e r m a l g r a d i e n t s w e r e u s e d by R o b b i n s a n d R h o d e h a m e l ( 1 9 7 6 ) t o p r e d i c t t h e p e t r o l e u m p o t e n t i a l o f t h e S c o t i a n B a s i n . A p p r o x i m a t e g e o t h e r m a l g r a d i e n t s w e r e g i v e n f o r 35 w e l l s i n c l u d i n g 4 d r i l l e d i n t h e O r p h e u s G r a b e n . F o r A r g o F - 3 8 a n d E u r y d i c e P-36 t h e g r a d i e n t was 1 4 . 4 ° C / K m , ( 0 . 8 ° F / 1 0 0 ) f o r C r o w F-52 5.4° C/Km ( 0 . 3 ° F / 1 0 0 1 ) , a n d f o r F o x 1-22 25.2° C/Km (1.4° F / 1 0 0 ' ) . T h e a v e r a g e g e o t h e r m a l g r a d i e n t f o r t h e S c o t i a n B a s i n was 21.6°C/Km ( 1 . 2 " F / 1 0 0 ' ) w i t h t h e o n s e t o f m a t u r i t y a t 2 4 0 0 m ( 7 8 7 4 ' ) . The o p t i m u m d e p t h f o r p e t r o l e u m o c c u r r e n c e was 3 6 5 0 m ( 1 1 9 7 5 1 ) . H a c q u e b a r d ( 1 9 7 4 ) p r o d u c e d a c o m p o s i t e c o a l i f i c a t i o n c u r v e f o r t h e M a r i t i m e s b a s e d u p o n v i t r i n i t e r e f l e c t a n c e . T h e d e p t h t o t h e o i l w i n d o w , b e t w e e n v i t r i n i t e r e f l e c t a n c e 0 . 5 % t o 1.0%. was 2 4 5 0 ni ( 8 0 0 0 ' ) t o 4 0 0 0 m. ( 1 3 1 0 0 ' ) . B u j a k e t a l . ( 1 9 7 7 a ; 1 9 7 7 b ) d i s c u s s e d t h e o r g a n i c t y p e a n d t h e r m a l m a t u r i t y u s i n g t h e t h e r m a l a l t e r a t i o n i n d e x ( T . A . I . ) f o r t h e e a s t c o a s t o f C a n a d a . T h e y c o n c l u d e d t h a t t h e o n s e t o f o i l g e n e r a t i o n was d e e p e r t h a n s u g g e s t e d by R o b b i n s a n d R h o d e h a m e l ASTM COAL RANK Vitrinite Reflectance X Jones and Edison (1978) Staplin(1977 Dow (1977) Bu+ajc et a: U 3 7 . 7 ) Raynaud & bert<1976) Waplea (1980) Lyngberg this thesis Maturation zones Peat Ugnlte iubbltumlnousp' High fa-Volltlle a Bituminous Med ium Voli t i l e Bituminous Low Volitlle Bituminous Semi-Anthracite Anthracite 0.5 TAX 1.5 -2.3 -llowlsh* 5 >range 1.0--1.5-- reddish brown 2.0 -• dark brown 2.5 -• dark 3.8 brownish black 3.0 -' 3.5 -• TAI. Pa}? 2.0-1 yellow ^ amber +2 5— yellow oranglsh2 8 -brown reddish 3,0 — brown TAI. yellow orange deep red brown to±3,0-brown 3.5 3.6 3.7 -dark brown ±3.5- brown brown- , black to±3.7-black black 3.9 - black 4.0. h l n r k 4 _ J L black (opaque) 4.0 TAX yellow brown black 3-4-LDM. 10 U 12-14-16-18-TAX 2.25-2.5 -2.75-3.Q -3.25-3.5 -TAX yellow yellow y 5 with orange orange brown 2.75-brown with„ red 3.0 deep red brown , to brown 3.25 3.5 . - onset of o i l generation peak o i l generation end of o i l generation wet gas & condensate 3.75- brown-black 3.75-dry gas 4.0 black 4.Q gas deadline F i g . 17 Comparison of V i t r i n i t e R e f l e c t a n c e to Thermal A l t e r a t i o n Indices (T.A.I.),spore c o l o u r , L e v e l of Maturity(L.O.M.),and maturation zones 39 ( 1 9 7 6 ) , a n d t h a t t h e o r g a n i c t y p e g e n e r a l l y h a d p o o r h y d r o c a r b o n g e n e r a t i v e p o t e n t i a l . One w e l l , P r i m r o s e N-50 ( F i g . 1 8 ) , d r i l l e d on a s a l t d i a p i r , h a d an a n o m a l o u s l y h i g h e r T. A. I.. i n d i c a t i n g m a t u r a t i o n a t a s h a l l o w e r d e p t h . C a s s o u e t a l . ( 1 9 7 7 ) s t u d i e d t h e m a t u r a t i o n a n d s u b s i d e n c e h i s t o r y f o r a n u m b e r o f w e l l s on t h e e a s t c o a s t , i n c l u d i n g s i x on t h e S c o t i a n S h e l f . T h e t o p o f t h e o i l w i n d o w f o r t h e s i x S c o t i a n S h e l f w e l l s r a n g e d f r o m 1 2 0 0 m ( 4 0 0 0 ' ) t o 2 6 0 0 m ( 8 5 0 0 ' ) , w i t h an a v e r a g e d e p t h o f 1 9 0 0 m ( 6 2 0 0 ' ) . T h e a g e o f t h e s e d i m e n t s a t t h e t o p o f t h e o i l w i n d o w was L o w e r C r e t a c e o u s . T h e y c o r r e l a t e d t h e m o n t m o r i l l i t e - i l l i t e t r a n s i t i o n w i t h b a s e m e n t s u b s i d e n c e a n d t o t h e t o p o f t h e o i l w i n d o w . U s i n g f o u r d i f f e r e n t m a t u r a t i o n i n d i c a t o r s : s p o r e c o l o u r , l i g h t g a s a n a l y s i s , C-15 e x t r a c t d a t a a n d t h e 65° C i s o t h e r m , P u r c e l l e t a l . ( 1 9 7 9 ) c a l c u l a t e d t h e d e p t h t o m a t u r i t y f o r n i n e w e l l s i n t h e S a b l e a n d A b e n a k i B a s i n s ( F i g . 1 8 ) . L i g h t g a s a n a l y s i s ( w h e n C I - C4 e x c e e d s 5 0 % o f w e t g a s e s ) i n d i c a t e d a m a t u r i t y a t 2 2 0 0 m ( 7 2 0 0 ' ) a d e p t h s i m i l a r t o t h a t o f t h e 65° C i s o t h e r m . S p o r e c o l o u r i n d i c a t e d " m a r g i n a l l y m a t u r e " a t a n a v e r a g e o f 3 5 0 0 m ( 1 1 5 0 0 ' ) a n d " f u l l y m a t u r e " a t 4 6 0 0 m ( 1 5 1 0 0 ' ) . Gas c h r o m a t o g r a p h y p r o d u c e d s l i g h t l y d e e p e r m a t u r a t i o n z o n e s . T h e c o n c l u s i o n was t h a t t h e o n s e t o f m a t u r a t i o n b e g a n a t a d e p t h o f 2 2 0 0 m ( 7 2 0 0 ' ) , w i t h t h e " f u l l y m a t u r e " z o n e a b o u t 2 0 0 0 m d e e p e r . T h e a v e r a g e g e o t h e r m a l g r a d i e n t f o r t h e 9 w e l l s was 2.35 C / 1 0 0 m (1.3° F / 1 0 0 ' ) . F i g . 18 L o c a t i o n of S h e l l Primrose N-50 o 41 T h e m a t u r i t y z o n e s o f P u r c e l l e t a l ( 1 9 7 9 ) w e r e g i v e n v i t r i n i t e r e f l e c t a n c e v a l u e s 0 . 5 % R. f o r 2 2 0 0 m ( 7 2 0 0 ' ) m a r g i n a l l y m a t u r e , a n d f u l l y m a t u r e 0 . 7 % R. a t 4 2 0 0 m ( 1 3 8 0 0 ' ) by P o w e l l a n d S n o w d o n ( 1 9 7 9 ) . R o y d e n a n d K e e n ( 1 9 8 0 ) c a l c u l a t e d t h e s t r a t i g r a p h i c p a l e o t e m p e r a t u r e d i s t r i b u t i o n f o r t h e S c o t i a n B a s i n f o r v a r i o u s t i m e s . P a l e o t e m p e r a t u r e e s t i m a t e s o b t a i n e d by t h e i r m o d e l l i n g p r e d i c t e d v i t r i n i t e r e f l e c t a n c e v a l u e s h i g h e r t h a n t h o s e m e a s u r e d . The m a t u r i t y o f t h e V e r r i l C a n y o n F o r m a t i o n , t h e b a s i n w a r d e q u i v a l e n t o f t h e M i s s i s a u g a F o r m a t i o n a n d A b e n a k i F o r m a t i o n , was d e t e r m i n e d by P o w e l l ( 1 9 8 2 ) . A l o n g t h e s h e l f e d g e , t h e b a s a l p a r t s o f t h e C r e t a c e o u s s e c t i o n w e r e m a t u r e f o r o i l g e n e r a t i o n . M e t h o d s T h e r m a l M a t u r i t y b a s e d u p o n S p o r e C o l o u r T h e T h e r m a l A l t e r a t i o n I n d e x r a n g e s f r o m 1 t o 5 b u t i n r e a l i t y i s - o n l y u s e f u l b e t w e e n 2.0 t o 4.0. B e l o w 2.0 t h e c o l o u r c h a n g e s a r e t o o s u b t l e t o d i s c e r n , w h i l e a b o v e 4.0 t h e s p o r e s a r e b l a c k . N u m e r o u s T . A . I , s c a l e s a r e a v a i l a b l e ( F i g . 1 7 ) . F o r t h i s s t u d y a m o d i f i e d v e r s i o n o f t h e J o n e s a n d E d i s o n ( 1 9 7 8 ) T . A . I , s c a l e was u s e d ( T a b l e I I ) , s i n c e , t h e i r s c a l e h a s b e e n c o r r e l a t e d t o b o t h m a t u r i t y z o n e s a n d v i t r i n i t e r e f l e c t a n c e v a l u e s ( W a p l e s , 1 9 8 0 ) . 42 T a b l e IT. C o m p a r i s o n o f T . A . I , t o V i t r i n i t e R e f l e c t a n c e w i t h A s s o c i a t e d S p o r e C o l o u r s a n d M a t u r a t i o n Z o n e s T h e r m a l V i t r i n i t e S p o r e M a t u r a t i o n Z o n e A l t e r a t i o n R e f l e c t a n c e C o l o u r I n d e x (%) 2 . 25 2.5 2. 75 3.0 3 . 25 3.5 3. 75 4.0 0. 40 0.50 0.77 1.15 1. 33 1 . 50 2. 25 4.0 y e l l o w y e l l o w w i t h o r a n g e b r o w n o r a n g e r e d b r o w n d a r k r e d b r o w n d a r k b r o w n b r o w n b l a c k b l a c k o n s e t o f o i l g e n e r a t i o n 2.9 = p e a k o i l g e n e r a t i o n o i l d e a d l i n e , w e t g a s a n d c o n d e n s a t e d r y g a s g a s d e a d l i n e 43 T h e r e i s g e n e r a l a g r e e m e n t on t h e v a l u e s f o r t h e s e z o n e s , e x c e p t f o r t h e o n s e t o f o i l g e n e r a t i o n . W a p l e s ( 1 9 8 0 ) , Dow ( 1 9 7 7 ) a n d G r e t n e r a n d C u r t i s ( 1 9 8 2 ) , p l a c e t h e t o p o f t h e o i l w i n d o w a t a v i t r i n i t e r e f l e c t a n c e o f 0 . 6 5 % . w h i l e V a s s o v i c h e t a l . ( 1 9 6 9 ) , B o s t i c k ( 1 9 7 9 ) M i d d l e t o n ( 1 9 8 2 ) a n d o t h e r s p l a c e i t a t 0 . 5 % . Some c o n s i d e r t h a t h y d r o c a r b o n s c a n be g e n e r a t e d a t v i t r i n i t e r e f l e c t a n c e s a s l o w a s 0 . 3 % ( C a n n o n a n d C a s s o u , 1 9 8 0 ) o r 0 . 4 5 % ( S n o w d o n a n d P o w e l l , 1 9 8 2 ) f r o m some t y p e s o f k e r o g e n . S i n c e c o l o u r d e t e r m i n a t i o n i s s u b j e c t i v e , i t i s i m p o r t a n t f o r e a c h o p e r a t o r t o s t a n d a r d i z e t h e p r o c e d u r e t o p r o d u c e c o n s i s t e n t a n d r e p e a t a b l e r e s u l t s . F o l l o w i n g s p o r e i d e n t i f i c a t i o n , i n t h i s i n v e s t i g a t i o n , t h e c o l o u r was n o t e d a n d p l a c e d w i t h i n i n c r e m e n t s 0 . 2 5 , f o r e x a m p l e 2.5 t o 2.75 o r a s s i g n e d a p l u s / m i n u s v a l u e , f o r e x a m p l e , 3.0 +_ 0 . 1 2 . T h e l i m i t s o f human c o l o u r p e r c e p t i o n p r e v e n t f i n e r s u b d i v i s i o n s . T h e c o l o u r s a s s i g n e d w e r e c h e c k e d a g a i n s t t h e v e r b a l c o l o u r d e s c r i p t i o n s , g i v e n a b o v e , a n d a g a i n s t a S h e l l C a n a d a R e s o u r c e s L t d . c o l o u r c h a r t . The l i g h t e s t c o l o u r e d p a r t o f t h e s p o r e w a l l was u s e d f o r c o l o u r d e t e r m i n a t i o n , e x c e p t f o r a T . A . I . o f 2.5 w h e r e t h e p r e s e n c e o f a n o r a n g e t i n g e w o u l d d e t e r m i n e t h e o n s e t o f h y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n . C o n s i s t e n c y was f u r t h e r e n s u r e d by u s i n g t h e same s p o r e s p e c i e s f o r t h e same s t r a t i g r a p h i c i n t e r v a l s i n a l l s i x w e l l s . C l a s s o p o l l i s s p . was u s e d f o r t h e J u r a s s i c a n d L o w e r C r e t a c e o u s s e c t i o n s , w h e r e a s C y a t h i d i t e s a u s t r a l i s was u s e d i n t h e C r e t a c e o u s s e c t i o n . F o r s e c t i o n s w h e r e n o n e o f t h e a b o v e 44 s p o r e s w e r e p r e s e n t , T . A . I , v a l u e s w e r e a s s i g n e d t o o t h e r s p o r e s a n d p o l l e n , p r o v i d e d t h e y w e r e n o t r e c y c l e d a n d d i d n o t h a v e o v e r l y t h i c k o r t h i n e x i n e s . T h e m a c e r a l s p r e s e n t f o r e a c h i n t e r v a l w e r e p l a c e d by v i s u a l i d e n t i f i c a t i o n i n t o o n e o f f o u r g r o u p s . 1 ) a m o r p h o u s , 2 ) e x i n i t e , 3 ) v i t r i n i t e , 4 ) i n e r t i n i t e . A p e r c e n t a g e v a l u e , b a s e d u p o n t h e a r e a o c c u p i e d by e a c h m a c e r a l , was a s s i g n e d e a c h m a c e r a l g r o u p by r e f e r e n c e t o p e r c e n t e s t i m a t i o n c h a r t s . V i t r i n i t e R e f l e c t a n c e T h e n u m b e r o f v i t r i n i t e r e f l e c t a n c e v a l u e s o b t a i n e d a r e p r o p o r t i o n a l t o t h e a m o u n t o f v i t r i n i t e c o n t a i n e d i n t h e s a m p l e . F o r m o s t s a m p l e s , i n s u f f i c i e n t v i t r i n i t e was p r e s e n t t o p r o v i d e an a c c u r a t e r e a d i n g . F o r t h e O r p h e u s G r a b e n , c o n c e n t r a t i o n o f t h e v i t r i n i t e by p h y s i c a l s e p a r a t i o n o f t h e o r g a n i c m a t t e r was n e c e s s a r y . T h e s a m p l e s w e r e m o u n t e d a n d p o l i s h e d s o no s c r a t c h e s w e r e v i s i b l e a t 7 5 0 X m a g n i f i c a t i o n . S t a n d a r d p r o c e d u r e s w e r e f o l l o w e d t h r o u g h o u t t h e r e s t o f t h e d e t e r m i n a t i o n . P y r o l y s i s - G a s C h r o m a t o g r a p h y , F l a m e I o n i z a t i o n T h e e m p l o y e d d i s c u s s e d g a s c h r o m a t o g r a p h y a n d by S h e l l C a n a d a R e s o u r c e s f l a m e i o n i z a t i o n t e c h n i q u e s a r e p r o p r i e t a r y a n d c a n n o t be 45 R E S U L T S AND D I S C U S S I O N The g e o c h e m i c a l a n d m a t u r a t i o n d a t a a r e p r e s e n t e d f o r e a c h w e l l on F i g u r e s 19 t o 2 4 . C u r v e s w e r e d r a w n on a b e s t f i t b a s i s p r o v i d e d t h e r e was e n o u g h d a t a . S h e l l C a n a d a p r o v i d e d t h e v i t r i n i t e a n d p y r o l y s i s a n a l y s i s d a t a . M a t u r a t i o n D a t a T h e r m a l A l t e r a t i o n I n d e x The T . A . I . p r o f i l e s f o r e a c h w e l l s h o w a g r a d u a l c h a n g e i n s p o r e c o l o u r w i t h d e p t h i n d i c a t i n g an i n c r e a s e i n t h e r m a l m a t u r i t y . T h e i n d i v i d u a l v a l u e s a r e n o t a s i m p o r t a n t a s t h e p r o f i l e f o r d e t e r m i n i n g m a t u r a t i o n z o n e s . T a b l e I I I i s a c o m p i l a t i o n o f t h e d e p t h t o d i f f e r e n t m a t u r a t i o n l e v e l s b a s e d u p o n s p o r e c o l o u r . T h e d e p t h t o a g i v e n m a t u r a t i o n z o n e i s n o t c o n s i s t e n t o v e r t h e b a s i n . T h e o n s e t o f o i l g e n e r a t i o n , T . A . I . = 2 . 5 c a n be a s s h a l l o w a s 5 0 0 m ( 1 6 0 0 ' ) i n A r g o F - 3 8 t o 1 1 5 0 m ( 3 8 0 0 ' ) i n C r o w F - 5 2 . F o r p e a k o i l g e n e r a t i o n , t h e d e p t h v a r i e s f r o m 9 0 0 m ( 2 9 5 0 ' ) i n H e r c u l e s t o 2 1 0 0 m ( 6 9 0 0 ' ) i n A r g o . F i g u r e 25 i s a s t r u c t u r a l c r o s s s e c t i o n o f t h e O r p h e u s G r a b e n w i t h i s o p l e t h s o f T . A . I , v a l u e s , s h o w i n g v a r i a t i o n i n d e p t h t o g i v e n T . A . I , v a l u e s . One n o t e w o r t h y f e a t u r e i s t h a t n e a r s a l t d i a p i r s t h e T . A . I , v a l u e s a r e e l e v a t e d . E n h a n c e d l e v e l s o f m a t u r i t y o v e r s a l t s t r u c t u r e s h a s a l s o b e e n d o c u m e n t e d on t h e S c o t i a n S h e l f by 46 Q>pa.c.AoA C o l W c J r l © n $ F i g . 19 S e e bti ok- —p-o-e-k-e-t. 47 F i g . 20 S e e l>a-e-k—p'O-e-k-e-t. 48 F i g . 21 S e e b-a^&k—p-e-e-k-et. X t -0. 0-r-500-1000-1500-IROQUOIS EURYDICE FN BASEMENT" 0)0 u T s T H E R M A L A L T E R A T I O N I N D E X FIG. 22 THERMAL ALTERATION INDEX PROFILE SHELL CROW F~52 E x 0-o 5 0 0 -CRETACEOUS CRETACEOUS ; NOVA SCOTIA GP. Z 4 s -J CRETACEOUS ; NOVA SCOTIA GP. CRETACEOUS MAC FM 1000-1—I—I—I—I—I—I—I 1 2 3 4 T H E R M A L ALTERATION INDEX FIG. 23THERMAL ALTERATION INDEX PROFILE SHELL FOX 1-22 I-24IL 51 F i g . 24 S e e b-a-e-k—-p-0-eJoe t . 52 T A B L E I I I COMPARISON OF DEPTHS TO D I F F E R E N T M A TURITY ZONES W e l l Name T . A . I . ( a n d E q u i v a l e n t V i t r i n i t e R e f l e c t a n c e V a l u e s % ) 2.5 ( 0 . 5 % ) 2.9 ( 1 .0%) 3.25 ( 1 . 3 % ) E u r y d i c e 8 0 0 m ( 2 6 0 0 ' ) 1 5 5 0 m ( 5 1 0 0 ' ) 2 1 0 0 m ( 6 9 0 0 ' ) F o x 5 5 0 m ( 1 8 0 0 ' ) - -C r o w 1 1 0 0 m ( 3 6 0 0 ' ) - -A r g o 5 0 0 m ( 1 6 5 0 ' ) 2 1 0 0 m ( 6 9 0 0 * ) 2 6 0 0 m ( 8 5 5 0 * ) H e r c u l e s - 9 0 0 m ( 2 9 5 0 ' ) J a s o n 8 0 0 m ( 2 6 0 0 ' ) 1 7 5 0 m ( 5 7 5 0 ' ) 2 2 5 0 m ( 7 4 0 0 ' ) W h e r e 2.5 = o n s e t o f o i l g e n e r a t i o n 2.9 = p e a k o i l g e n e r a t i o n 3.25 = o i l d e a d l i n e Orpheus Graben - Present Day 10 X Vertical Exaggeration EURYDICE I FOX —I CROW I ARGO I HERCULES I JASON DATUM! Seo Level NOVA SCOTIA GROUP Onset of Oil Generation Peak Oil Generation Oil Deadline UPPER CARBONATE MEMBER MIC MAC FM. ARGO FM EURYDICE FM. BASEMENT Fig. 25 Cross Sections of the Orpheus Graben showing Isopleths of T.A.I, a n d Vitrinite Reflectance 54 R a s h i d a n d M c A l a r y ( 1 9 7 7 ) , who s u g g e s t e d t h a t i n c r e a s e i n m a t u r i t y was a r e s p o n s e t o t h e t h e r m a l a n d p r e s s u r e e f f e c t s o f t h e s a l t s t r u c t u r e . K e e n ( 1 9 8 3 ) m o d e l e d t h e t e m p e r a t u r e h i s t o r y o f t w o s a l t d i a p i r s on t h e S c o t i a n S h e l f a n d c o n c l u d e d t h a t t h e t h e r m a l e f f e c t s w i t h i n t h e s a l t i t s e l f w e r e n o t e n o u g h t o c a u s e a s i g n i f i c a n t i n c r e a s e i n m a t u r i t y . R a t h e r , K e e n p o s t u l a t e d t h a t t h e m i g r a t i o n o f h o t f l u i d s up t h e s i d e s a n d a c r o s s t h e t o p o f t h e d i a p i r w o u l d m o s t l i k e l y c a u s e a s i g n i f i c a n t i n c r e a s e i n t h e r m a l m a t u r i t y . A n o t h e r o p i n i o n was e x p r e s s e d by P o w e l l a n d S n o w d o n ( 1 9 7 9 ) a n d G r e t n e r ( 1 9 8 1 ) who s u g g e s t e d t h a t t h e h i g h t h e r m a l c o n d u c t i v i t y o f s a l t w o u l d f o c u s t h e g e o t h e r m a l h e a t t o w a r d s t h e h i g h s i n t h e s t r u c t u r e . I n a d d i t i o n , t h e o v e r l y i n g s e d i m e n t s may i n s u l a t e t h e t o p o f t h e s a l t c a u s i n g an i n c r e a s e i n t e m p e r a t u r e . T h i s l a s t o p i n i o n may i n f a c t a c c o u n t f o r s l i g h t i n c r e a s e i n s p o r e c o l o u r a t o r n e a r t h e t o p o f t h e s a l t i n E u r y d i c e P-36 ( F i g . 2 4 a ) . A v o l c a n i c u n i t o c c u r s i n 3 w e l l s , A r g o ( 1 3 6 6 m - 1 3 7 6 m, 4 4 8 1 ' - 4 5 1 4 * ) , H e r c u l e s ( 7 5 7 . 5 m - 776 m, 2 4 8 5 ' - 2 5 4 6 ' ) a n d J a s o n ( 1 3 6 6 m - 1 3 7 6 m, 4 4 8 1 ' - 4 5 1 4 ' ) . Th e m a t u r a t i o n p r o f i l e i s n o t d e f l e c t e d a b o v e t h e v o l c a n i c u n i t , b u t i m m e d i a t e l y b e l o w i t t h e r e i s a n o t a b l e d a r k e n i n g o f s p o r e c o l o u r . B e l o w t h e v o l c a n i c u n i t i n H e r c u l e s G-15 t h e r e i s a n i n c r e a s e i n T . A . I . t o 3.0 f r o m 2.75 ( F i g . 2 0 a ) , i n A r g o a n i n c r e a s e t o 3.0 - 3.25 f r o m 2.5 ( F i g . 2 1 a ) , a n d i n J a s o n t h e r e i s a n i n c r e a s e i n T . A . I . t o 3.0 f r o m 2.75 ( F i g . 1 9 a ) . T h e v o l c a n i c u n i t was p r o b a b l y a s u r f a c e f l o w . 55 O n l y t h e u n d e r l y i n g r o c k w o u l d t h e n h a v e b e e n a f f e c t e d by t h e h e a t . Dow ( 1 9 7 7 ) i l l u s t r a t e d a s i m i l a r e f f e c t , u s i n g v i t r i n i t e r e f l e c t i v e v a l u e s f r o m a w e l l i n t h e D e l a w a r e B a s i n i n T e x a s . Dow ( 1 9 7 7 ) f o u n d t h a t c o n t a c t m e t a m o r p h i s m a f f e c t s m a t u r i t y o f t h e r o c k a b o v e a n d b e l o w t h e d y k e t o a maximum o f 2X t h e t h i c k n e s s o f t h e i n t r u s i v e . E n h a n c e d t h e r m a l m a t u r i t y r e s u l t i n g f r o m p r o x i m i t y t o c r y s t a l l i n e b a s e m e n t r o c k s p r o b a b l y a c c o u n t s f o r t h e m o r e r a p i d i n c r e a s e i n m a t u r i t y n e a r t h e b a s e m e n t - s e d i m e n t c o n t a c t . f o r F o x 1 - 2 2 , C r o w F - 52 a n d A r g o F - 3 8 . T h i s i s p r o b a b l y a r e s u l t o f t h e d i f f e r e n c e i n t h e r m a l c o n d u c t i v i t y b e t w e e n t h e b a s e m e n t c r y s t a l l i n e r o c k s a n d t h e o v e r l y i n g s e d i m e n t s . V i t r i n i t e R e f l e c t a n c e : O n l y a f e w v i t r i n i t e r e f l e c t i v e v a l u e s w e r e o b t a i n e d ( p r o v i d e d by S h e l l ) , s o i t was n o t p o s s i b l e t o r e c o n s t r u c t a m a t u r a t i o n p r o f i l e b a s e d u p o n v i t r i n i t e r e f l e c t a n c e . T h e m a i n r e a s o n f o r t h i s i s a g e n e r a l p a u c i t y o f v i t r i n i t e c o n t a i n e d i n t h e s a m p l e s f r o m t h e w e l l s . T h e v i t r i n i t e v a l u e s t h a t w e r e o b t a i n e d came f r o m t h e M i s s i s a u g a o r L o g a n C a n y o n f o r m a t i o n s , a t t h e t o p o f t h e s e c t i o n . The v i t r i n i t e r e f l e c t a n c e r e s u l t s a r e s i m i l a r t o t h e e q u i v a l e n t T . A . I . v a l u e s , a l t h o u g h t h e v i t r i n i t e t e n d s t o i n d i c a t e a l e s s m a t u r e c o n d i t i o n . T h e same v i t r i n i t e v a l u e s w e r e o b t a i n e d f r o m s a m p l e s s p a c e d up t o 1 0 0 0 m ( 3 2 8 0 ' ) a p a r t i n some w e l l s . I n A r g o F - 3 8 ( F i g . 2 1 b ) a s a m p l e a t 1 5 9 8 m 56 ( 5 2 4 3 ' ) was 0 . 1 4 % l o w e r i n r e f l e c t a n c e t h a n t h e o t h e r t w o v a l u e s a t 1 4 7 8 m ( 4 8 4 9 ' ) a n d 734 m ( 2 4 0 8 ' ) . T h e s e r e s u l t s c o u l d r e s u l t f r o m c a v i n g , m i s i d e n t i f i c a t i o n o f m a c e r a l s , o x i d a t i o n o f m a c e r a l s , o r v a r i a t i o n i n c o m p o s i t i o n o f m a c e r a l s . The t w o d e c i m a l a c c u r a c y o f v i t r i n i t e r e f l e c t a n c e m e a s u r e m e n t s i s d e c e p t i v e s i n c e t h e v i t r i n i t e v a l u e i s a n a v e r a g e o f s e v e r a l m e a s u r e m e n t s ( J o n e s a n d E d i s o n , 1 9 7 8 ) . D u r i n g t h e c o u r s e o f p a l y n o l o g i c a l e x a m i n a t i o n i t was n o t e d t h a t i n some s a m p l e s t h e p a l y n o m o r p h s w e r e o b v i o u s l y c a v e d - i n f r o m a b o v e . I t w o u l d be i m p o s s i b l e t o d e t e r m i n e t h e a m o u n t s o f m a c e r a l s t h a t a l s o r e s u l t e d f r o m c a v i n g - i n . A s o l u t i o n t o t h i s p r o b l e m w o u l d be t o u s e s i d e w a l l c o r e s f o r v i t r i n i t e r e f l e c t a n c e , b u t t h e p r o b l e m o f d e a r t h o f v i t r i n i t e w o u l d r e m a i n . P y r o l y s i s I n E u r y d i c e P - 3 6 , e n o u g h p y r o l y s i s d a t a w e r e a v a i l a b l e t o p r o d u c e a c u r v e . b y l i n e a r r e g r e s s i o n t h r o u g h t h o s e d a t a p o i n t s o b v i o u s l y n o t b a s e d on c a v e d m a t e r i a l ( F i g . 2 4 b ) . C o m p a r i s o n o f t h e T . A . I . c u r v e ( F i g . 2 4 a ) t o t h e p y r o l y s i s c u r v e f o r E u r y d i c e P-36 ( F i g . 2 4 b ) s h o w s t h a t t h e same m a t u r a t i o n z o n e s o c c u r a t s i m i l a r d e p t h s . T h e o n s e t o f o i l g e n e r a t i o n , T . A . I = 2.5 v i t r i n i t e r e f l e c t a n c e = 0 . 5 % , o c c u r s a t t h e same d e p t h , 8 0 0 m ( 2 6 0 0 ' ) ; p e a k o i l g e n e r a t i o n T . A . I . = 2 . 9 , v i t r i n i t e r e f l e c t a n c e = 1 . 0 % i s a t a p p r o x i m a t e l y 1 6 0 0 m ( 5 2 5 0 ' ) ; w h e r e a s t h e o i l d e a d l i n e T . A . I . = 3 . 2 5 , v i t r i n i t e r e f l e c t a n c e =1.3 o c c u r s a t 2 2 0 0 m ( 7 2 0 0 ' ) . 57 O r g a n i c M a t t e r T h e d i s t r i b u t i o n o f m a c e r a l t y p e s f o r t h e f o u r w e l l s i n d i c a t e s t h e t y p e s o f o r g a n i c m a t e r i a l p r e s e n t i n e a c h f o r m a t i o n , ( F i g u r e s 1 9 c , 2 0 c , 2 1 c , 2 4 c ) . O v e r a l l t h e r e d o e s n o t a p p e a r t o be a n o v e r l y r i c h i n t e r v a l . V i t r i n i t e a n d i n e r t i n i t e d o m i n a t e , w i t h l o c a l a b u n d a n c e s o f e x i n i t e a n d a m o r p h o u s m a t t e r . I n some c a s e s t h e a r e a u n d e r a p e a k i s a r e s u l t o f a r e l a t i v e l y t h i c k s a m p l e i n t e r v a l r a t h e r t h a n f r o m c o n c e n t r a t i o n i n p a r t i c u l a r h o r i z o n s . T h e t y p e o f o r g a n i c m a t t e r i s r e l a t e d t o d e p o s i t i o n a l e n v i r o n m e n t , w h i c h i s i l l u s t r a t e d i n t h e O r p h e u s G r a b e n . F o r e x a m p l e , t h e o r g a n i c m a t t e r i n t h e r e d b e d s o f t h e E u r y d i c e F o r m a t i o n F i g . 2 1 c , 2 4 c , i s p r i m a r i l y i n e r t i n i t e . A g a i n , t h e p u r e s a l t i n t e r v a l s o f t h e o v e r l y i n g A r g o F o r m a t i o n c o n t a i n l a r g e l y v i t r i n i t e a n d i n e r t i n i t e , w i t h e x i n i t e - r i c h i n t e r v a l s c o n f i n e d t o t h e s h a l e y i n t e r b e d s . T h e I r o q u o i s d o l o m i t e , f o r m e d d u r i n g a t r a n s g r e s s i v e p h a s e , c o n t a i n s s i g n i f i c a n t a m o u n t s o f e x i n i t e w i t h some v i t r i n i t e r i c h i n t e r v a l s . T h e M o h i c a n F o r m a t i o n ( F i g . 2 1 c ) c o n s i s t s o f c o n t i n e n t a l e l a s t i c s a c c o m p a n i e d by r e l a t i v e l y h i g h a m o u n t s o f i n e r t i n i t e . F r o m t h e B a t h o n i a n t o t h e K i m m e r i d g i a n a s l o w r e g i o n a l t r a n g r e s s i o n o c c u r r e d , w h i c h i s r e f l e c t e d i n t h e i n c r e a s e d n u m b e r s o f d i n o f l a g e l l a t e c y s t s d e p o s i t e d d u r i n g t h i s i n t e r v a l . T h e M i c M a c F o r m a t i o n , d e p o s i t e d i n a c o a s t a l p l a i n e n v i r o n m e n t , c o n t a i n s h i g h e r a m o u n t s o f e x i n i t e a n d a m o r p h o u s m a t t e r w h i c h p e a k a t t h e t o p o f t h e M i c M a c F o r m a t i o n . 58 T h e e a r l y C r e t a c e o u s M i s s i s a u g a a n d L o g a n C a n y o n F o r m a t i o n s a r e l a r g e l y a l l u v i a l p l a i n d e p o s i t s . - T h e l o w e r p a r t o f t h e M i s s i s a u g a F o r m a t i o n i s d o m i n a t e d by v i t r i n i t e a n d i n e r t i n i t e . T h e s l o w r e g i o n a l t r a n s g r e s s i o n w h i c h b e g a n i n t h e A p t i a n r e s u l t e d i n i n c r e a s e d a m o u n t s o f e x i n i t e a n d a m o r p h o u s m a t t e r b e i n g i n c o r p o r a t e d i n t o t h e u p p e r M i s s i s a u g a , L o g a n C a n y o n a n d D a w s o n C a n y o n F o r m a t i o n s . T h e G e o l o g i c a l S u r v e y o f C a n a d a Open F i l e 7 1 4 ( B a r s s e t a l . , 1 9 8 0 ) c o n t a i n s s i m i l a r t h o u g h m o r e g e n e r a l d i a g r a m s f o r t h e E u r y d i c e , H e r c u l e s a n d A r g o w e l l s . T h e r e s u l t s a r e s i m i l a r i n t h a t t h e same u n i t s t e n d t o h a v e c o m p a r a b l e i n c r e a s e s a n d d e c r e a s e s i n t y p e s o f o r g a n i c m a t t e r . P y r o l y s i s a n d O r g a n i c C a r b o n C o m p a r i s o n o f t h e p e r c e n t l i p i d - h u m i c ( F i g . 1 9 d , 1 9 e , 2 0 d , 2 0 e , 2 1 d , 2 1 e , 2 4 d , 2 4 e ) a n d p y r o l y s a b l e h y d r o c a r b o n s t o t h e m a c e r a l a n a l y s i s ( F i g . 1 9 c , 2 0 c , 2 1 c , 2 4 c ) y i e l d e d some c o m p a r a b l e r e s u l t s , b u t l a c k o f d a t a f o r t h e a n a l y t i c a l t e c h n i q u e h i n d e r e d d i r e c t c o m p a r i s o n . F o r J a s o n C - 2 0 , a p e r c e n t o r g a n i c c a r b o n p r o f i l e ( F i g . 1 9 f ) was p l o t t e d f r o m G e o l o g i c a l S u r v e y o f C a n a d a O p e n F i l e 6 9 4 . T h e p e r c e n t o r g a n i c c a r b o n i s o v e r 6% i n t h e l o w e r L o g a n C a n y o n F o r m a t i o n , t h e n t a p e r s o f f t o l e s s t h a n 1% a t t h e b a s e o f t h e M i s s i s a u g a F o r m a t i o n . I n t h e M i c M a c , c a r b o n a t e member o f t h e M i c M a c , a n d M o h i c a n F o r m a t i o n s , o r g a n i c 59 c a r b o n i s a s h i g h a s 3%. T h e m i n i m u m a m o u n t o f o r g a n i c c a r b o n n e e e d e d f o r a a r o c k t o be a s o u r c e r o c k f o r h y d r o c a r b o n s i s 0 . 5 % o r g a n i c c a r b o n ( T i s s o t a n d W e l t e , 1 9 7 8 ; H u n t , 1 9 7 9 ) . C o m p a r i s o n o f t h e o r g a n i c m a t t e r , s p e c i f i c a l l y e x i n i t e p e a k s , t o t h e p e r c e n t o r g a n i c c a r b o n p e a k s s h o w s t h a t t h e e x i n i t e p e a k s g e n e r a l l y m i r r o r t h e p e r c e n t o r g a n i c c a r b o n p r o f i l e , a l -t h o u g h some p e a k s do n o t c o r r e l a t e . 60 SUMMARY AND C O N C LUSIONS 1. Th e f o r m a t i o n s c a n be c l a s s i f i e d by t h e o r g a n i c m a t t e r t h e y c o n t a i n . . F o r e x a m p l e t h e E u r y d i c e , t h e A r g o a n d l o w e r p a r t o f t h e M i s s i s a u g a F o r m a t i o n s , a r e c h a r a c t e r i z e d by l a r g e i n e r t i n i t e a n d v i t r i n i t e c o m p o n e n t s . The I r o q u o i s a n d M i c M a c F o r m a t i o n s c o n t a i n h i g h e r a m o u n t s o f e x i n i t e a n d a m o r p h o u s m a t t e r . T h e l o w e r p a r t s o f t h e D a w s o n C a n y o n a n d L o g a n C a n y o n F o r m a t i o n s c o n t a i n t h e h i g h e s t a m o u n t s o f e x i n i t e a n d a m o r p h o u s m a t t e r a n d c o u l d be a g o o d o i l - p r o n e s o u r c e r o c k s . H o w e v e r , f o r t h e w e l l s i n t h i s s u r v e y , t h e D a w s o n C a n y o n i s t h e r m a l l y i m m a t u r e a n d t h e L o g a n C a n y o n m a r g i n a l l y m a t u r e ; h e n c e t h e r e i s l i t t l e p r o b a b i l i t y o f h y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n . I n t h e t h e r m a l l y m a t u r e z o n e s o f t h e M i c M a c F o r m a t i o n t h e r e a r e g r e a t e r a m o u n t s o f o i l -p r o n e o r g a n i c m a t t e r r a t h e r t h a n g a s - p r o n e o r g a n i c m a t t e r , w h i c h c o u l d h a v e a c t e d a s s o u r c e f o r o i l . I n t h e m a t u r e z o n e s v i t r i n i t e a n d i n e r t i n i t e a r e m o s t common, so g a s w o u l d be t h e h y d r o c a r b o n m o s t l i k e l y t o h a v e b e e n g e n e r a t e d . 2. T h e T h e r m a l A l t e r a t i o n I n d e x i s a u s e f u l t o o l t o d e t e r m i n e m a t u r a t i o n z o n e s i n t h e a b s e n c e o f o t h e r m a t u r a t i o n i n d i c a t o r s . T h e a d v a n t a g e s a r e t h a t i t i s a q u i c k t e c h n i q u e , a n d c a n d e t e c t r e c y c l i n g a n d d o w n - h o l e c a v i n g o f o r g a n i c m a t t e r . T h e d i s a d v a n t a g e s a r e t h a t i t i s s u b j e c t i v e , a n d r e q u i r e s s t a n d a r d i z a t i o n o f p r o c e d u r e s t o e n s u r e m e a n i n g f u l r e s u l t s . 61 3. O v e r s a l t f e a t u r e s e n h a n c e d l e v e l s o f m a t u r i t y o c c u r . The r e s u l t i s t h a t i n t h e O r p h e u s G r a b e n m o r e m a t u r e r o c k s o c c u r a t s h a l l o w e r d e p t h s t h a n t h e r e s t o f t h e S c o t i a n S h e l f . 4. M a t u r a t i o n b a s e d on p y r o l y s i s p r o v i d e s a c h e c k f o r m a t u r i t y d e t e r m i n a t i o n b a s e d u p o n s p o r e c o l o u r . I n t h e O r p h e u s w e l l s , t h e d e p t h s t o e q u i v a l e n t m a t u r i t y z o n e s a r e s i m i l a r . The m a t u r e z o n e s b e g i n a s s h a l l o w a s 5 0 0 m d e p t h , w i t h p e a k o i l g e n e r a t i o n b e g i n n i n g a t 9 0 0 m i n o n e w e l l . 5. U s e d t o g e t h e r , s p o r e c o l o u r , v i t r i n i t e r e f l e c t a n c e , a n d p y r o l y s i s c a n s e r v e a s c h e c k s on e a c h o t h e r a n d c a n p r e v e n t e r r o n e o u s i n t e r p r e t a t i o n s . 62 CHAPTER 4 A^ S U B S I D E N C E AND THERMAL H I S T O R Y OF THE ORPHEUS GRABEN I n t r o d u c t i o n T h e m a t u r a t i o n p r o f i l e o f a w e l l , o b t a i n e d f r o m s p o r e c o l o u r , v i t r i n i t e r e f l e c t a n c e o r o t h e r m e t h o d s , i s p a r t l y a r e f l e c t i o n o f t h e t h e r m a l h i s t o r y t h a t t h e w e l l h a s u n d e r g o n e . T h e h i g h e s t t e m p e r a t u r e s r e a c h e d w i l l a f f e c t t h e o r g a n i c m a t t e r t h e m o s t . T h e c h a n g e s i n t h e o r g a n i c m a t t e r r e s u l t i n g f r o m e l e v a t e d t e m p e r a t u r e s a r e i r r e v e r s i b l e , s o t h a t a d e c r e a s e i n t h e g e o t h e r m a l g r a d i e n t w i l l n o t be r e c o r d e d . I n t h i s c h a p t e r , t h e s u b s i d e n c e h i s t o r y f o r t h e s i x w e l l s i n t h e O r p h e u s r e g i o n i s r e c o n s t r u c t e d , a n d p r o b a b l e g e o t h e r m a l h i s t o r y f o r e a c h w e l l d e t e r m i n e d by c o m b i n i n g m a t u r a t i o n p r o f i l e s w i t h t h e L o p a t i n m e t h o d a s r e f i n e d by W a p l e s ( 1 9 8 0 ) . T h e L o p a t i n m e t h o d d e t e r m i n e s t h e m a t u r i t y by c o m b i n i n g t h e e f f e c t s o f t e m p e r a t u r e a n d t i m e t o p r o d u c e a T i m e - T e m p e r a t u r e I n d e x ( T . T . I . ) . W a p l e s ( 1 9 8 0 ) h a s c o r r e l a t e d t h e t e m p e r a t u r e t i m e i n d e x t o o t h e r i n d i c a t o r s o f m a t u r a t i o n . F o r t h e S c o t i a n S h e l f , p o s s i b l e t e m p e r a t u r e d i s t r i b u t i o n s t h r o u g h t i m e h a v e b e e n d e t e r m i n e d u s i n g t h e o r e t i c a l m e t h o d s by K e e n ( 1 9 7 9 ) a n d R o y d e n a n d K e e n ( 1 9 8 0 ) . I s s l e r ( 1 9 8 4 ) , r e c a l i b r a t e d t h e T i m e -T e m p e r a t u r e I n d e x f o r t h e S c o t i a n S h e l f . 63 M e t h o d s To c a l c u l a t e t h e T e m p e r a t u r e - T i m e I n d e x , t h e b u r i a l h i s t o r y a n d t h e t e m p e r a t u r e h i s t o r y o r m a t u r i t y m u s t be k n o w n . The b u r i a l h i s t o r y was d e t e r m i n e d f o r t h e s i x w e l l s by c o m b i n i n g t h e p a l y n o l o g i c z o n a t i o n w i t h t h e a b s o l u t e t i m e s c a l e o f P a l m e r ( 1 9 8 3 ) , a n d t i m e - d e p t h p l o t s w e r e c o n s t r u c t e d . F o r u n i f o r m i t y o f c o n s t r u c t i o n , t h e T r i a s s i c - J u r a s s i c b o u n d a r y i s a s s u m e d t o be t h e o n s e t o f s u b s i d e n c e . F o r t h o s e w e l l s t h a t d i d n o t r e a c h b a s e m e n t (Meguma G r o u p ) , d e p t h t o b a s e m e n t i s e s t i m a t e d f r o m s e i s m i c p r o f i l e s . P a l e o b a t h y m e t r y was n o t p l o t t e d s i n c e s e d i m e n t a t i o n i n t h e O r p h e u s r e g i o n o c c u r r e d u n d e r e i t h e r c o n t i n e n t a l o r s h a l l o w m a r i n e c o n d i t i o n s ( G i v e n , 1 9 7 7 ; J a n s a a n d Wade, 1 9 7 5 b ) . O n c e t h e t i m e - d e p t h p l o t s a r e c o m p l e t e , a s u b s u r f a c e t e m p e r a t u r e g r i d i s s p e c i f i e d . I f t h e p r e s e n t d a y g e o t h e r m a l g r a d i e n t f o r a w e l l i s a s s u m e d t o h a v e r e m a i n e d c o n s t a n t t h r o u g h t i m e , t h e t e m p e r a t u r e g r i d t h e n c o n s i s t s o f a s e r i e s o f e q u a l l y s p a c e d l i n e s o f c o n s t a n t d e p t h ( W a p l e s , 1 9 8 0 ) . S i n c e t h e L o p a t i n m e t h o d a s s u m e s t h a t t h e r a t e o f c h e m i c a l r e a c t i o n a p p r o x i m a t e l y d o u b l e s f o r e v e r y 10°C i n c r e a s e i n t e m p e r a t u r e , t h e m o s t c o n v e n i e n t s p a c i n g o f i s o t h e r m s i s 10°C. 64 T h e T i m e - T e m p e r a t u r e I n d e x i s c a l c u l a t e d u s i n g t h e e x p r e s s s i o n : n max T . T . I . = Tn ( W a p l e s , 1 9 8 0 ) n m i n w h e r e n = i n i t i a l t e m p e r a t u r e - 100 10 n max, = h i g h e s t a n d l o w e s t t e m p e r a t u r e i n t e r v a l s n m i n , e n c o u n t e r e d . 2 = r e p r e s e n t s a d o u b l i n g o f t h e r e a c t i o n r a t e w i t h e v e r y 10 C i n c r e a s e i n t e m p e r a t u r e . Tn = a m o u n t o f t i m e ( M a ) s p e n t i n e a c h 10 C i n t e r v a l . T a b l e I V s h o w s t h e n v a l u e s f o r d i f f e r e n t t e m p e r a t u r e n i n t e r v a l s . T h e m a t u r i t y i s o b t a i n e d by s u m m i n g t h e p r o d u c t o f 2 a n d t h e a m o u n t o f t i m e ( i n m i l l i o n s o f y e a r s ) s p e n t i n e a c h 10 C t e m p e r a t u r e i n t e r v a l . T a b l e V ( W a p l e s , 1 9 8 0 ) s h o w s t h e c o r r e l a t i o n s among T . T . I . , T . A . I , a n d v i t r i n i t e r e f l e c t a n c e . I s s l e r s ( 1 9 8 4 ) r e c a l i b r a t i o n o f t h e T i m e - T e m p e r a t u r e I n d e x was n o t u s e d i n t h i s s t u d y . T h e d a t a a r e b a s e d u p o n 15 w e l l s d r i l l e d i n t h e S c o t i a n B a s i n , a n d a r e s p e c i f i c t o t h e S c o t i a n B a s i n . T h e s e 15 w e l l s a r e a t o r n e a r t h e i r b u r i a l a n d t h e r m a l m a ximums ( I s s l e r , 1 9 8 4 ) . T h e O r p h e u s G r a b e n h a s u n d e r g o n e d i f f e r e n t b u r i a l a n d t h e r m a l h i s t o r i e s ; h e n c e W a p l e s ' ( 1 9 8 0 ) m o r e g e n e r a l T . T . I , v a l u e s w e r e u s e d . 65 T A B L E I V V A L U E S OF n FOR D I F F E R E N T T EMPERATURE I N T E R V A L S ( A F T E R WAPLES 1 9 8 0 ) H Y P O T H E T I C A L C A L C U L A T I O N OF T I M E TEMPERATURE INDEX ( S H E L L FOX 1-22 MICMAC FORMATION) TEMPERATURE n I N T E R V A L °C' n 2 T ( m . y . ) T . T . I . 4 0 - 5 0 -6 0 . 0 1 5 6 12 0.19 5 0 - 6 0 -5 0 . 0 3 1 3 1 0 + 7 0.53 6 0 - 7 0 -4 0 . 0 6 2 5 10 0.63 7 0 - 8 0 -3 0 . 1 2 5 0 8 0 - 9 0 -2 0.25 T . T . I . = 1 . 3 5 9 0 - 1 0 0 -1 0. 50 1 0 0 - 1 1 0 0 1. 00 1 1 0 - 1 2 0 1 2 . 00 1 2 0 - 1 3 0 2 4.00 1 3 0 - 1 4 0 3 8. 00 1 4 0 - 1 5 0 4 1 6 . 0 0 66 T A B L E V C O R R E L A T I O N OF T I M E TEMPERATURE I N D E X TO T . A . I . AND V I T R I N I T E R E F L E C T A N C E ( A F T E R W A P L E S , 1 9 8 0 ) T i m e - T e m p e r a t u r e T h e r m a l A l t e r a t i o n V i t r i n i t e R e f l e c t a n c e I n d e x I n d e x (%) <1 2.25 O.A 3 2.5 0.5 10 2.6 0.6 20 2.7 0.7 30 2 . 75 0. 77 AO 2 . 8 0. 85 75 2.9 1.00 110 3.0 1. 15 130 3.1 1. 22 160 3.2 1.30 1 7 0 3. 25 1. 33 180 3.3 1. 36 2 3 0 3. A 1. A2 3 0 0 3.5 1. 50 5 0 0 3.6 1. 75 9 0 0 3. 75 2.0 2 3 0 0 0 A.O A.O 67 I f t h e t e m p e r a t u r e h i s t o r y i s n o t k n o w n , b u t t h e o r g a n i c m a t u r i t y i s , t h e n t h e t h e r m a l h i s t o r y c a n be m o d e l e d t o d e t e r m i n e t h e t e m p e r a t u r e d i s t r i b u t i o n t h r o u g h t i m e t h a t w i l l b e s t f i t t h e o b s e r v e d m a t u r i t y . M o d e l l i n g t h e t e m p e r a t u r e h i s t o r y o f t h i s s u b s i d i n g b a s i n r e q u i r e s t h a t a m o d e l o f p a s s i v e c o n t i n e n t a l m a r g i n f o r m a t i o n be s p e c i f i e d . T h r e e m o d e l s h a v e b e e n p r o p o s e d t o e x p l a i n s u b s i d i n g b a s i n s , ( M i d d l e t o n a n d F a l v e y , 1 9 8 3 ) : 1) c o o l i n g o f t h e l i t h o s p h e r e b e f o r e a n d a f t e r b r e a k u p ( S l e e p , 1 9 7 1 ; T u r c o t t e a n d A h e r n , 1 9 7 7 ) ; 2 ) e x t e n s i o n o f t h e l i t h o s p h e r e w i t h c o o l i n g ( M a c k e n z i e , 1 9 7 8 ) ; 3 ) d e e p c r u s t a l m e t a m o r p h i s m a n d c o o l i n g ( F a l v e y , 1 9 7 4 ) . F o r t h e e a s t c o a s t o f N o r t h A m e r i c a , e x t e n s i o n w i t h s u b s e q u e n t a t t e n u a t i o n o f t h e l i t h o s p h e r e ( R o y d e n a n d K e e n , 1 9 8 0 ; H e l l i n g e r a n d S c l a t e r , 1 9 8 3 ; S a w y e r e t a l . , 1 9 8 2 ) i s c o n s i d e r e d t o be t h e m o s t l i k e l y m e c h a n i s m f o r r i f t i n g a n d c o n t i n e n t a l b r e a k u p . The e x t e n s i o n m o d e l p r e d i c t s t h a t t h i n n i n g o f t h e l i t h o s p h e r e c r e a t e s a t h e r m a l a n o m a l y by t h e p a s s i v e u p w e l l i n g o f t h e h o t a s t h e n o s p h e r e c l o s e t o t h e s u r f a c e ( S a w y e r e t a l . , 1 9 8 2 ) . The r e s u l t i s t h a t t h e g e o t h e r m a l g r a d i e n t b e c o m e s s t e e p e r , w i t h a b r o a d b a s e d t h e r m a l a n o m a l y o c c u r r i n g u n d e r t h e s h e l f ( H e l l i n g e r a n d S c l a t e r , 1 9 8 3 ) . The t h e r m a l a n o m a l y may c a u s e c h a n g e s i n e l e v a t i o n b e f o r e a n d d u r i n g r i f t i n g . F o l l o w i n g r i f t i n g t h e r m a l 68 d e c a y o c c u r s ( c o o l i n g ) , t h e l i t h o s p h e r e t h i c k e n s a n d s u b s i d e n c e b e g i n s . S e d i m e n t l o a d i n g w i l l e n h a n c e s u b s i d e n c e . I t i s e s s e n t i a l t o know t h e t i m e o f t h e o n s e t o f r i f t i n g , t h e d u r a t i o n o f r i f t i n g a n d t h e r a t e o f t h e r m a l d e c a y t o t h e p r e s e n t i n o r d e r t o m o d e l t h e t e m p e r a t u r e h i s t o r y o f t h e b a s i n . T h e o n s e t o f r i f t i n g a l o n g t h e W e s t e r n A t l a n t i c i s c o n s i d e r e d t o be a t 1 9 0 Ma. by R o y d e n a n d K e e n ( 1 9 8 0 ) , w h e r e a s S a w y e r e t a l . ( 1 9 8 2 ) s u g g e s t e d 2 0 0 Ma. R i f t i n g c o n t i n u e d f o r 25 Ma. a c c o r d i n g t o S a w y e r e t a l . ( 1 9 8 2 ) , o r 1 5 - 2 0 Ma. ( R o y d e n a n d K e e n , 1 9 8 0 ) . T h e i n i t i a t i o n o f r i f t i n g c a n be t a k e n a s t h e p e a k t h e r m a l p o i n t ( M i d d l e t o n a n d F a l v e y , 1 9 8 3 ) . F o r t h e B a l t i m o r e C a n y o n , s o u t h o f t h e S c o t i a n S h e l f , S a w y e r e t a l . ( 1 9 8 2 ) s u g g e s t e d t h e r m a l s u b s i d e n c e b e g a n a b o u t 1 7 5 Ma. w i t h t h e r m a l " e q u i l i b r i u m b e i n g e s t a b l i s h e d by t h e e n d o f t h e J u r a s s i c ( c a 140 M a ) . R o y d e n a n d K e e n ( 1 9 8 0 ) s u g g e s t e d t h e m o s t r a p i d c h a n g e s i n t e m p e r a t u r e o c c u r r e d i n t h e J u r a s s i c a n d C r e t a c e o u s . F o r t h e t e m p e r a t u r e m o d e l i n g i n t h i s p a p e r t h e o n s e t o f r i f t i n g i s c o n s i d e r e d t o be 200 Ma., ( w i t h an a s s o c i a t e d t h e r m a l p e a k ) a n d t h e r m a l d e c a y b e g i n n i n g a f t e r 2 0 - 3 0 Ma. By t h e e a r l y T e r t i a r y , t h e t h e r m a l g r a d i e n t s w o u l d p r o b a b l y h a v e b e e n s i m i l a r t o t h o s e p r e s e n t l y m e a s u r e d i n t h e O r p h e u s G r a b e n ( 2 0 C/km, 1.1 F / 1 0 0 ' ) . S u r f a c e t e m p e r a t u r e i s a s s u m e d t o be 10 C. T h e o b s e r v e d m a t u r i t y i s p l o t t e d on t h e d e p t h o f b u r i a l d i a g r a m a l o n g w i t h t h e p r e s e n t d a y g e o t h e r m a l g r a d i e n t . T h e t e m p e r a t u r e d i s t r i b u t i o n t h r o u g h t i m e i s m o d e l e d by c a l c u l a t i o n 69 o f t h e T . T . I . f o r s p e c i f i c m a t u r a t i o n h o r i z o n s i n t h e c o n t e x t o f t h e t h e r m a l m o d e l . O n c e t h e t h e r m a l a n d b u r i a l h i s t o r y o f e a c h w e l l h a s b e e n d e t e r m i n e d , t h e n t h e t h e r m a l a n d b u r i a l h i s t o r y f o r t h e b a s i n c a n be p l o t t e d f o r d i f f e r e n t p e r i o d s o f t i m e . S e v e r a l f a c t o r s w i l l a f f e c t t h e s p a c i n g a n d l o c a t i o n o f i s o t h e r m s . C o n d u c t i v i t y c o n t r a s t s b e t w e e n t h e b a s e m e n t a n d o v e r l y i n g s e d i m e n t s a n d b e t w e e n t h e s a l t a n d o v e r l y i n g s e d i m e n t s s h o u l d a f f e c t t h e s p a c i n g o f i s o t h e r m s . I n t h e s a l t , i s o t h e r m s a r e i n t e r p r e t e d t o be f a r t h e r a p a r t . I n s e d i m e n t s o v e r l y i n g t h e s a l t , a t h e r m a l a n o m a l y w i l l o c c u r s o t h e i s o t h e r m s w i l l be s p a c e d c l o s e r t o g e t h e r . T h e h i g h t h e r m a l d i f f u s i t y o f s a l t may p o s t p o n e t h e r m a l d e c a y . R E S U L T S AND D I S C U S S I O N B u r i a l H i s t o r y o f W e l l s The b u r i a l h i s t o r i e s f o r t h e w e l l s d r i l l e d i n t h e O r p h e u s G r a b e n a r e p r e s e n t e d i n F i g u r e s 26 a - f a n d 27 a - f . E x c e p t - f o r E u r y d i c e P-38 a n d H e r c u l e s G-15 w h e r e s a l t m o v e m e n t h a s c r e a t e d an u n c o n f o r m i t y , d e p o s i t i o n was c o n t i n u o u s . T h e E u r y d i c e a n d H e r c u l e s w e l l s a r e s i t u a t e d on t h e a x i s o f t h e b a s i n o v e r t h e t h i c k e s t p a r t o f t h e s a l t . D i a p i r i s m i n t h e m i d d l e J u r a s s i c e x h u m e d t h e I r o q u o i s F o r m a t i o n a l l o w i n g a l o c a l i z e d u n c o n f o r m i t y t o o c c u r i n t h e s e t w o w e l l s . 70 L 0 C ^ C4\ '•ON - u o o o l - 5 0 0 .(2000) \ MISS r(l000) - 1 0 0 0 c *»80N4rE 4R0O "EMBER .(4000> M4C - 1 5 0 0 . IASON l i t t l e p. 2 S a UNION tot ^ a S S Umxn<3 Buriax ^ = i t i ° n 71 AGE (Mo) P R O J E C T E D B A S E M E N T 1500 (5000) 7500 H25000) Fig. 26b UNION etal HERCULES G-15 B u r i a l h i s t o r y a s s u m i n g l i t t l e T e r t i a r y d e p o s i t i o n -(26000) 1-8000 12 C R E T 91 a* 3 e *Z O — * ~ A G E ( M a ) Fig. 29c SHELL ARGO F-38 Temperature d i s t r i b u t i o n s t h r ough t i m e , assuming the s i m p l e model w i t h some 2000m o f T e r t i a r y d e p o s i t i o n 4 0 ° r 2 . 7 3 ( 0 . 7 ? ) - 3 0 (I 15) - 3 . 2 S (1 .33) • S 3 ( l 3 0 ) (16000) 92 A G E (Mo ) Fig.29d SHELL CROW F-52 Temperature d i s t r i b u t i o n s t h r ough time,assuming t h e s i m p l e model w i t h some 2000m o f T e r t i a r y d e p o s i t i o n 93 m t i m e , assuming t h e s i m p l e model w i t h some 2000m o f T e r t i a r y d e p o s i t i o n 94 2 0 0 J U R A S S I C 180 160 A G E ( M a ) C R E T A C E O U S 120 100 T E R T I A R Y 4 0 0 -(13000 ) 4 0 0 0 ui a U J 4