Carbonate blocks found in muddy sediment off Cape Breton Island, Nova Scotia: pieces of small authigenic carbonate mounds and vents related to hydrocarbon seeps?

Peter Wallace, Matt Harrington, Ryan Cook

Abstract


Carbonate blocks brought up from the seafloor during drag fishing in a small restricted area offshore northern Cape Breton Island are irregularly shaped and range in size from 6 cm3 to > 1 m3. They have smooth to "clinkery", dendritic, or "popcorn-surface" structures, can be layered to massive, and are porous. Many are highly porous and/or eroded. They contain fine-grained siliciclastic material (mud to granule sized) with minor amounts of bioclasts cemented by calcite. Three blocks have vent structures and some have pores lined by fine-grained sparite. Seismic lines in the vicinity of the discovery area show acoustic turbidity, bright spots interpreted to be hydrocarbon seeps, diaper-like structures, and columnar sediment disturbances that reach to bedrock. Outside the immediate area, pock marks occur on the sediment surface. Carbon isotope values from shelly material cemented in the blocks range from δ13C = -9.41 to -35.27 ‰ PDB (Pee Dee Belemnite) with an algae encrustation or bacterial mat yielding -61.38 ‰ PDB. From the isotopic analysis and the seismic interpretation we are confident that these blocks are pieces of carbonate mounds and vents formed by methanogenesis of hydrocarbon from slow seeps on the seafloor, the hydrocarbon originating either within the recent sediment and/or from bedrock, most likely the latter. The ecology of these mounds has not been studied and needs further work in this area of active commercial fishing.

RÉSUMÉ

Les blocs de roches carbonatées repêchées du fond de la mer par des chalutiers dans un petit secteur à accès restreint au large, au nord de l'île du Cap-Breton, sont d'apparence irrégulière et leur taille varie entre 6 cm3 et plus de 1 m3. Ils sont de texture lisse à « scoriacée », sont de nature dendritique et présentent une surface de « maïs éclaté »; les blocs peuvent être stratifiés ou d'apparence massive, et ils sont poreux. Un bon nombre des blocs sont très poreux ou érodés, ou les deux. Ils contiennent du matériau silicoclastique à grain fin (entre la boue et les granules), ainsi que de petites quantités de bioclastes à cimentation calcitique. Trois blocs présentent une structure à orifices, tandis que d'autres ont des pores recouverts de sparite à grain fin. Le profil sismique dans les environs de la découverte indiquent une turbidité acoustique, et présentent des zones claires dont l'interprétation donne à penser qu'il s'agit de suintements d'hydrocarbures, à structure stratiforme, ainsi que des perturbations de sédiments prismatiques qui atteignent le sub-stratum rocheux. À une certaine distance de la découverte, on note des marques de rigoles sur la surface sédimentaire. Les valeurs des isotopes de carbone tirées des matières coquillières cimentées dans les blocs varient entre δ13C = -9.41 et -35.27 ‰ PDB (bélemnites de la formation Pee Dee), et s'accompagnent d'une incrustation algale ou d'une matte bactérienne d'une valeur de -61.38 ‰ PDB. À la lumière de l'analyse isotopique et de l'interprétation sismique, nous sommes relativement certains d'être ici en présence de sections de monticules et d'orifices carbonatés créés par la méthanogénèse d'hydrocarbures, à partir de suintements lents du fond de la mer, les hydrocarbures provenant soit des sédiments récents eux-mêmes, soit du substratum rocheux, cette deuxième explication étant vraisemblablement la plus plausible. L'écologie de ces monticules n'a fait l'objet d'aucune étude, et il faudrait réaliser d'autres travaux dans cette zone où la pêche commerciale est pratiquée.

[Traduit par la rédaction]

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DOI: https://doi.org/10.4138/2783