Definition of Allomembers and their Facies Assemblages in the Viking Formation, Willesden Green Area, Alberta

ABSTRACT Over 500 well logs and 153 cores have been used to map three erosion surfaces in the Viking Formation in the area of Garrington, Ferrier, Willesden Green, Crystal, Gilby and Joffre. These erosion surfaces (Viking erosion surfaces VE2, VE3 and VE4), or bounding discontinuities, allow the definition of five informal allomembers (A through E) in the main Willesden Green study area. Allomembers A and B contain regionally extensive, sandier-upward successions of bioturbated mudstones and sandstones. The VE2 erosion surface cuts into allomembers A and B, and is characterized at Willesden Green by two channel segments that trend southwest-northeast and south-southeast-north-northwest. The channels are up to 11 m deep, and are at the same stratigraphic level as the 30 m deep channel at Crystal. Allomember C forms the channel fill, and comprises estuarine mudstones and sandstones, crossbedded sandstones, and clast supported conglomerates. Allomember D contains sandstones and mudstones dominated by wave-formed sedimentary structures - both small ripples and hummocky cross-stratification. This allomember becomes thicker and sandier southward, and passes into a thick, swaley cross-stratified clean sandstone at Garrington and Caroline. These sandstones are truncated by the VE4 erosion surface, which rises stratigraphically southward, with at least 16 m of relative relief. Allomember E, between VE4 and the Base of Fish Scales marker, contains interbedded black mudstones and thin tongues of conglomerate and granule sandstone. The sandier-upward successions in allomembers A and B are interpreted as aggrading, marine, open-shelf deposits. A lowering of relative sea level resulted in the incision of fluvial drainage. A subsequent rise of relative sea level resulted in the VE 3 ravinement surface, with river channels backfilling as estuaries. Allomember D was deposited from a northward-prograding wave-dominated shoreface, but deposition was terminated by another fall of relative sea level. The VE4 surface was probably cut subaerially, but was modified by erosive marine transgression. A conglomeratic lag was formed on the surface, and pauses in transgression allowed the deposition of the coarse tongues in allomember E. Continued transgression resulted in the deposition of the black shales in allomember E. This detailed allostratigraphy establishes the relative stratigraphic positions of the economic producing facies in the Caroline-Garrington, Ferrier-Willesden Green, and Crystal areas. It also forms the basis for an interpretation of Viking depositional environments in the context of fluctuations of relative sea level. RESUME Plus de 500 diagraphies de forage et 153 carottes ont ete utilisees afin de cartographier trois surfaces d'erosion dans la formation Viking dans la region de Garrington, Ferrier, Willesden Green, Crystal, Gilby et Joffre. Ces surfaces d'erosion (surfaces d'erosion Viking VE2, VE3 et VE4), ou discontinuites limites, permettent de definir cinq allomembres informels (A jusqu'a E) dans la region etudiee principale de Willesden Green. Les allomembres A et B renferment des successions de schistes argileux et de gres bioturbes qui s'etendent a l'echelle regionale et deviennent plus sableux vers le haut. La surface d'erosion VE2 recoupe les allomembres A et B, et se distingue a Willesden Green par deux segments de chenal orientes en direction sud-ouest\nord-est et sud-sud-est\nord-nord-ouest. Les chenaux ont jusqu'a 11 m de profondeur, et sont situes au meme niveau stratigraphique que le chenal d'une profondeur de 30 m qui se trouve a Crystal. L'allomembre C forme le remblai du chenal, et est compose de schistes argileux et de gres estuariens, de gres a stratifications entrecroisees, et de conglomerats soutenus par les fragments. L'allomembre D renferme des schistes argileux et des gres ou dominent les traits End_Page 123------------------------ formes par la vague - tant les stratifications entrecroisees a petite echelle que celles formees de creux et de bosses. Cet allomembre devient plus epais et sableux en direction sud, et devient un epais gres propre forme de basfonds dans la region de Garrington et de Caroline. Ces gres sont tronques par la surface d'erosion VE4, qui s'eleve stratigraphiquement en direction sud, accusant au moins 16 m de relief relatif. L'allomembre E, situe entre VE4 et le marqueur Base of Fish Scales, renferme des schistes argileux noirs interstratifies avec de minces langues de conglomerat et de gres forme de granules. Les successions devenant plus sableuses vers le haut dans les membres A et B sont interpretees comme etant des depots d'alluvionnement marins formes sur des hauts-fonds exposes a la libre circulation. Une baisse du niveau marin relatif entraina l'erosion par un reseau de drainage fluviatile. Une hausse subsequente du niveau marin relatif eut pour resultat la surface de ravinement VE3, les chenaux fluviatiles etant maintenant remblayes de depots estuariens. L'allomembre D fut depose a partir d'une zone infratidale progressant vers le nord et dominee par la vague, mais la sedimentation fut terminee par une autre baisse du niveau marin relatif. La surface VE4 fut probablement affectee par l'erosion subaerienne, mais fut modifiee par une trangression marine erosive. Un residu de deflation conglomeratique fut depose sur la surface, et des temps d'arret dans la transgression permirent la sedimentation des langues a gros grain dans l'allomembre E. La continuation de la transgression aboutit a la sedimentation des schistes argileux noirs dans l'allomembre E. Cette allostratigraphie detaillee etablit les positions stratigraphiques relatives des facies producteurs a valeur economique dans les regions de Caroline-Garrington, Ferrier-Willesden Green et Crystal. Elle etablit aussi la base pour une interpretation des milieux sedimentaires de la formation Viking dans le contexte des fluctuations du niveau marin relatif. Traduit par Marc Charest.