Fluid Flow, Water Chemistry, Gas Chemistry and Diagenesis in the Subsurface Triassic in Alberta and British Columbia

ABSTRACT The thermal structure, hydraulic heads and chemical compositions of water and gas were examined and mapped in the Triassic Montney, Halfway and Doig formations of the Western Canada Sedimentary Basin (WCSB) in British Columbia and Alberta. The thermal data show temperature increasing to the southwest, paralleled by decreasing geothermal gradient magnitudes. The distribution of freshwater hydraulic heads suggests potential for fluid flow is from the south and west to the north and east. The distribution of fluid compositions indicate minimal flow. High hydraulic heads and higher than hydrostatic pressures in the west probably reflect low permeability. Water compositional variations in these areas suggest barriers to flow. Uniform fluid compositions in the central region of the Triassic suggest this area has higher permeability and improved fluid communication. Variations in Ca2+, HCO3- and SO2-4 are generally consistent with this interpretation but also reflect the control of lithology, particularly mineral species such as calcite, dolomite and anhydrite. High sulfate and TDS values tend to be associated with the Charlie Lake Formation evaporites. The nonhydrocarbon gases, N2 and He, seem to reflect crustal radiogenic sources. Hydrocarbon gases in the deepest, hottest parts of the Triassic have high DGI values, suggesting either generation from thermally mature sources or thermal alteration of existing wet gas. An area of high gas pressure coincides with low DGI (wet gas), possibly suggesting active gas generation. The distribution of the reactive nonhydrocarbon gases H2S and CO2 suggests that they result from bacterial sulfate reduction, with the Charlie Lake Formation as the sulfate source. Detailed isotopic and chemical analyses are required to confirm these suggestions about the controls on the distribution and origin of the water and its dissolved constituents and the hydrocarbon and nonhydrocarbon gas. RESUMe La structure thermique, les hauteurs piezometriques et les compositions chimiques de l'eau et du gaz ont ete examinees et cartographiees pour le Triassique des formations Montney, Halfway et Doig du Bassin sedimentaire de l'Ouest canadien (WCSB) en Colombie-Britannique et en Alberta. Les donnees thermiques indiquent une temperature croissante vers le sud-ouest, de pair avec une baisse de magnitudes du gradient geothermique. La distribution des hauteurs piezometriques d'eau fraiche suggere la possibilite d'ecoulement de fluide du sud a l'ouest au nord et a l'est. La distribution de compositions de fluide indique un debit minimum. Des hauteurs piezometriques elevees et des pressions hydrostatiques plus elevees pour l'ouest indiquent probablement une faible permeabilite. Des variations de la composition de l'eau pour ces regions suggerent des barrages a l'ecoulement. Les compositions uniformes de fluides dans la region centrale du Triassique suggerent que cette region possede une permeabilite plus elevee et une communication amelioree de fluide. Les variations de Ca2+, HCO-3 et SO2-4 sont generalement compatibles avec cette interpretation, mais reflete egalement le controle de la lithologie, surtout pour les especes minerales comme le calcite, la dolomie et l'anhydrite. Des valeurs elevees de sulphate et de TDS semblent etre associees avec les evaporites de la Formation Charlie Lake. Les gaz non-hydrocarbures, N2 et He, semblent refleter des sources radiogeniques crustales. Les gaz d'hydrocarbures des parties les plus profondes et les plus chaudes du Triassique ont des valeurs DGI elevees, suggerant soit la generation de sources thermiquement matures ou des modifications thermiques de gaz humide. Une region de gaz a haute pression coincide avec un faible DGI (gaz humide), suggerant possiblement la production de gaz naturel actif. La distribution de gaz reactifs non-hydrocarbures H2S et CO2 suggerent qu'ils sont le resultat de reduction de sulfate bacteriel, avec la Formation Charlie Lake comme source de sulfate. Des analyses isotopiques et chimiques detaillees sont necessaires pour confirmer ces suggestions sur les controles de distribution et l'origine de l'eau et de ses composantes dissoutes et les gaz hydrocarbure et non-hydrocarbure. Traduit par Marie-Louise Tomas End_Page 742------------------------