Comparison of diagenetic fluids in the Proterozoic Thelon and Athabasca Basins, Canada: implications for protracted fluid histories in stable intracratonic basins.

The Paleoproterozoic Thelon Basin, located on the border between Nunavut and the Northwest Territories of Canada, is a contemporaneous analog of the uranium-rich Paleoproterozoic Athabasca Basin in Canada. Early diagenesis resulted in precipitation of extensive hematite on the surfaces of detrital quartz grains throughout the Thelon Formation and minor hydroxy-phosphate in veins locally. Continued diagenesis then resulted in syntaxial quartz cementation of detrital quartz at 130°C from fluids having ca. 17 wt.% equivalent NaCl, similar to the Athabasca Basin. Cementation of this type is most pronounced in fine-grained sequences in the Thelon Basin. A period of extensive desilicification during continued burial was followed by formation, at ca. 200°C, of peak-diagenetic illite having Ar–Ar ages of ca. 1400–1690 Ma in the Thelon Formation. This illite was associated with fluids with δ[sup 18] O and δD values of ca. 6‰ and –50‰, respectively, similar to those during peak diagenesis of the Athabasca Basin. Although the timing, salinity, and isotopic composition of the peak-diagenetic fluids in the Thelon and Athabasca Basins are similar, the peak-diagenetic mineral assemblage in the Athabasca Formation is dickite and illite, with minor dravite and goyasite rather than simply illite. Consequently, the fluids at peak diagenesis, which in the Athabasca Basin are synchronous with formation of world-class unconformity-type uranium deposits, had different compositions in each basin. Post-peak diagenesis in the Thelon Basin was quite distinct from that in the Athabasca Basin in that illite was replaced in the central portion of the basin by K-feldspar and then sudoite, which crystallized from saline brines at ca. 1000 Ma and 100°C. Evidence for later infiltration of these brines is absent in the Athabasca Basin, although uranium mobilization at ca. 900 Ma from fluids having the same characteristics as those at peak diagenesis was pronounced in the Athabasca Basin. Recent incursion of meteoric waters along reactivated structures into the Athabasca Basin has variably affected hydrous and uraniferous minerals, but evidence for this is lacking in the Thelon Basin. The Thelon Basin reflects less intensive fluid–rock interaction in its early history than that recorded in the basal units of the Athabasca Basin.Le bassin de Thelon (Paléoprotérozoïque), situé sur la frontière entre le Nunavut et les Territoires du Nord-Ouest du Canada, est l'analogue contemporain du bassin riche en uranium d'Athabasca (Paléoprotérozoïque), au Canada. Une diagenèse précoce a fait précipiter une grande quantité d'hématite sur les surfaces des grains de quartz détritique à travers toute la Formation de Thelon et, localement, une faible quantité d'hydroxy-phosphate dans les veines. La poursuite de la diagenèse a ensuite résulté en la cémentation quartzique par surcroissance du quartz détritique à 130 ºC à partir de fluides qui avaient environ 17 % (poids) d'équivalent NaCl, semblable au bassin d'Athabasca. La cémentation de ce type est le plus prononcé dans les séquences à grains fins du bassin de Thelon. Une période de désilicification extensive, au cours d'un enfouissement continu, a été suivie de la formation d'illite au sommet de la diagenèse, à environ 200 ºC; les âges Ar–Ar de l'illite sont d'environ 1400–1690 Ma dans la Formation de Thelon. Cette illite était associée à des fluides ayant des valeurs de δ[sup 18] O et δD d'environ 6‰ et – 50 ‰ respectivement, semblables a celles présentes durant le sommet de la diagenèse du bassin d'Athabasca. Bien que la séquence, la salinité et la composition isotopique des fluides au sommet de la diagenèse dans les bassins de Thelon et d'Athabasca soient semblables, l'assemblage minéralogique du sommet de la diagenèse dans la Formation de l'Athabasca consiste en dickite et en illite avec de la dravite et de la goyasite plutôt que simplement de l'illite. Par conséquent, les fluides au sommet de la diagenèse, lesquels dans le bassin d'Athabasca sont synchrones à la formation de dépôts d'uranium de classe mondiale et de type discordance, ont des compositions différentes dans chaque bassin. Dans le bassin de Thelon, la diagenèse après le sommet a été assez différente de celle dans le bassin d'Athabasca en ce que l'illite dans la partie centrale du bassin a été remplacée par un feldspath-K puis par de la sudoïte, qui a cristallisé à partir de saumures vers 1000 Ma et à 100 ºC. Il n'existe aucune preuve d'une infiltration postérieure de ces saumures dans le bassin de l'Athabasca, bien que la mobilisation de l'uranium, vers 900 Ma et à partir de fluides ayant les mêmes caractéristiques, ait été forte dans le bassin de l'Athabasca. Une récente incursion d'eaux météoriques dans le bassin de l'Athabasca, le long de structures réactivées, a affecté les minéraux hydratés et uranifères à divers degrés, mais il n'y a pas d'évidence de cela dans le bassin de Thelon. Le bassin de Thelon reflète une interaction fluide–roche moins intense au début de son histoire que celle enregistrée dans les unités à la base du bassin de l'Athabasca.[Traduit par la Rédaction] [ABSTRACT FROM AUTHOR]