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Abstract
The geochemistry of black shales is useful for identifying geological events such as anoxia, for predicting the proximity of submarine hydrothermal springs and associated mineral deposits, and for indicating the existence of mineral deposits in precursor terrains. In the Miramichi Highlands of New Brunswick, large massive sulfide deposits occur in a mid-Ordovician (Llanvirnian) sequence of fclsic volcanic and sedimentary rocks of the Tetagouche Group, disconformably overlying relatively monotonous quartzosc wacke and grey-green shale of the Miramichi Group. Black shales commonly occur at the boundary between the Miramichi and Tetagouche groups, and in some areas such as at Meductic in the southern Miramichi Highlands, they display high heavy metal values in common with Scandinavian-Caledonide black shales. Like the massive sulphide deposits, the Meductic metalliferous black shales were deposited in a back-arc basin associated with an island-arc system formed during the closing of the proto-Atlantic Ocean and the onset of the Taconian orogeny.
The average Meductic black shale, as deduced from the Bright Eye Brook Formation at the base of the Tetagouche Group, shows high values of V and Ba, moderate enrichment in Nb, Th, Pb, Ti, and Crf and depletion in Sr, Cu and Ni compared to black shale USGS standard SDO-1. Total organic carbon is well above the minimum value for a carbonaceous shale, the highest value (2.35%) corresponding to highest V (3016 ppm) and highest Ba (16,173 ppm). CaO, Fe203 and MnO contents are low, and Si02, K2O and P2O5 contents are relatively high compared to the standard. Chondrite-normalized REE patterns show elevated LREE, fairly flat HREE signatures, a negative Eu anomaly and a slightly positive Cc anomaly. These features are characteristic of marine volcanological dctrital input rather than a hydrothermal regime. Correlation of high V with Ba indicates that conditions were favourable for deposition of both metals. It is postulated that early deposition in an oxic environment (higher than normal MnO) was succeeded by gradual stagnation (increasing levels of V). Concomitant enrichment in Ba under anoxic conditions was linked to a regime of elevated heat flow. This scenario is compatible with the record of sea level fluctuations during the early Palaeozoic.
RESUME
L'analyse g£ochimique des schistes noirs permet de deceler des ph£nomenes g£ologiques comme l'anoxie, qui annonce la proximite de sources hydrothermales sous-marines et de gttes mineraux connexes et qui revele 1'existence de gttes mineraux dans des terrains precurseurs. Dans les hautes terres de Miramichi, au Nouveau-Brunswick, on relevc des gisemcnts de sulfures massifs importants dans une sequence de l'Ordovicien moyen (Llanvirnien) de roches s6dimentaires ct volcanofelsiques du groupe de Tetagouche qui recouvrent de facon dtscordante des wackes quartzeuses relativement monotones et des schistes gris-vert du groupe de Miramichi. On trouve couramment des schistes noirs le long de la frontiere sdparant les groupes de Miramichi ct de Tetagouche; de plus, dans certains secteurs, commc eclui dc Meductic, dans le sud des hautes terres de Miramichi, les schistes noirs affichent, en commun avec dcs schistes noirs scandinaviens-caledoniens, des valcurs clcvies de metaux lourds. A l'instar des gisements de sulfures massifs, les schistes noirs metalliferes de Meductic se sont deposes dans dcs bassins arriere-arcs associes a un systeme d'arcs insulaires forme" lors de la fcrmcturc dc Focean proto-atlantique et au dibut de I'orogenesc taconique.
Les schistes noirs de Meductic moyens, d'apres ce qu'on en d£duit de la Formation de Bright Eye Brook a labase du groupe de Tetagouche, affichent des valeurs elevens de V et de Ba, un enrichissement moyen en Nb, Th,Pb, Ti ct Cr, ainsi qu'une reduction de Sr, de Cu et de Ni, comparativement a la normc SDO-1 du USGS. Lecarbone organique total se situe bien au-dessus dc la valcur minimale d'un schiste charbonneux, la valeur la pluselevee (2,35 %) correspondant aux teneurs les plus elevees en V (3 016 mg/kg) et en Ba (16 173 mg/kg). Lesteneurs en CaO, Fe203 et en MnO sont basses et cellcs en S1O2, K2O et P2O5 sont relativement elevees comparativementaux teneurs normales. Les modeles d'ETR reduits en chondrites affichent des quantites 6levies d'elements deterres rares legers, des signatures d'elements de terres rares lourds passablement uniformes, une anomalie negatived'Eu et une anomalie legerement positive de Ce. Ces traits sont caracteristiques d'un apport detritique volcanologiquemarin ptutdt que d'un regime hydrothermal. La correlation de valeurs elevees de V ct dc B revele que les conditions etaient propices a la sedimentation des deux mitaux. On suppose qu'une sedimentation precoce dans unmilieu oxiquc (presence de MnO superieure a la normalc) a etc suivie par une stagnation graduelle (nivcauxcroissants de V). On a relie l'enrichissement concomitant en Ba dans des conditions anoxiques a un regime deflux thermique eleve. Ce scenario est compatible avec les fluctuations du niveau dc la mer enregistrees au coursdu Paliozolque inferieur. [Traduit par la redaction]
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