Volume 24, Number 1 (1997)
Articles

The Compaction of Floodplain Sediments: Timing, Magnitude and Implications

G. C. Nadon
Department of Geological Sciences, Ohio University, Athens, Ohio, United States.
D. R. Issler
Geological Survey of Canada, Calgary, Alberta.
Published March 3, 1997
How to Cite
Nadon, G. C., & Issler, D. R. (1997). The Compaction of Floodplain Sediments: Timing, Magnitude and Implications. Geoscience Canada, 24(1). Retrieved from https://journals.lib.unb.ca/index.php/GC/article/view/3931

Abstract

Backstripping techniques for basin and stratigraphic analyses assume that the original porosity of the sediments is known within reasonable limits. Erroneous original porosity assumptions lead to serious errors in stratigraphic sections with a significant proportion of fine-grained material. The present algorithms, which assume initial porosities of between 50% and 70% for muds and 40% to 50% for sands, are only applicable to sediments that were never subaerially exposed. Outcrop data from floodplain deposits show that the differential compaction between sandstones and mud-stones that should be present if those assumptions were correct does not exist. Modern floodplain silts and clays below the liquid limit, i.e., that behave as plastics, have porosities that vary from 34% to 39%, and sands have 27-35% porosity. Sections decompacted using the marine shale and sandstone porosity values overestimate the original thickness of flood plain strata by as much as 31%. These errors mean that the estimates of total basin subsidence in regions, such as proximal foreland basins, are seriously over estimated. The subtle inflections in burial history curves, sometimes used to infer either eustatic or tectonic sea-level fluctuations in these basins, are noise rather than signal. Résumé Les techniques de reconstitution par délitage des unités lithologiques utilisées dans les analyses sédimentologiques ou stratigraphiques de bassin reposent sur l'hypothèse que la porosité initiale des couches sédimentaires est connue avec une précision raisonnable. Les erreurs d'estimation de la porosité initiale entraînent d'importantes erreurs d'évaluation de l'épaisseur des colonnes stratigraphiques qui comportent une proportion significative de dépôts à grains fins. Les algorithmes utilisées présentement et où il est présumé que la fourchette des valeurs de porosité initiale varie entre 50 % et 70 % pour les boues et entre 40 % à 50 % pour les sables, ne sont valides que pour les sédiments n'ayant jamais été exposés à l'air. Les données provenant d'affleurements de sédiments de plaine d'inondation indiquent que la compaction différentielle entre les couches de grès et de polîtes, calculée selon ces hypothèses ne se vérifie pas. Les limons et les argiles des plaines d'inondation actuelles, situés sous la surface de l'eau, c.-à-d. qui se comportent comme des matériaux plastiques, montrent des valeurs de porosité allant de 34 % à 39 %, et des sables dont la porosité varient de 27 % à 35 %. Cela signifie que l'utilisation des valeurs de porosité usuelles lors de reconstitutions sédimentologiques et stratigraphiques, entraînent des surévaluations de l'épaisseur initiale des couches de la plaine d'inondation pouvant atteindre 31 %. Ces erreurs signifient que les estimations de subsidence glo-bale des bassins des régions, telles les bassins de sédimentation d'avant-pays, sont considérablement surévaluées. Les faibles inflexions observés dans la courbe de l'histoire d'enfouissement de bassins sédimentaires, et à partir desquelles on se base parfois pour déduire l'existence de fluctuations eustatiques ou tectoniques pas-sées du niveau de la mer, correspondent à un bruit de fond plutôt qu'à un signal.