Empirical Calibration for Dolomite Stoichiometry Calculation: Application on Triassic Muschelkalk- Lettenkohle Carbonates (French Jura) Calibration empirique pour le calcul de la stoechiométrie de la dolomite : application aux carbonates triasiques du Muschelkalk-Lettenkohle (Jura français)

Abstract

This study concerns an approach for dolomite quantification and stoichiometry calculation by using X-ray diffractometry coupled with cell and Rietveld refinements and equipped with a newly substantial database of dolomite composition. A greater accuracy and precision are obtained for quantifying dolomite as well as other mineral phases and calculating dolomite stoichiometry compared to the classical “Lumsden line” and previous methods. The applicability of this approach is verified on dolomite reference material (Eugui) and on Triassic (Upper Muschelkalk-Lettenkohle) carbonates from the French Jura. The approach shown here is applicable to bulk dolostones as well as to specific dolomite cements and was combined with petrographical and isotopic analyses. Upper Muschelkalk dolomites were formed during burial dolomitization under fluids characterized by increased temperature and variable isotopic composition through burial. This is clear from their Ca content in dolomites which gradually approaches an ideal stoichiometry (from 53.16% to 51.19%) through increasing dolomitization. Lettenkohle dolostones consist of near-ideal stoichiometric (51.06%Ca) and well-ordered dolomites associated with anhydrite relicts. They originated through both sabkha and burial dolomitization. This contribution gives an improved method for the characterization of different dolomite types and their distinct traits in sedimentary rocks, which allows a better evaluation of their reservoir potential. Cette étude propose une approche pour la quantification de la dolomite et le calcul de sa stoechiométrie grâce à l’utilisation de la diffraction des rayons X couplée aux affinements de maille et de Rietveld et complétée par de nombreuses données issues de la littérature. Elle permet d’obtenir une meilleure justesse et précision pour la quantification de la dolomite (et des autres phases minérales) ainsi que pour le calcul de sa stoechiométrie par rapport à l’équation de Lumsden et de méthodes antérieures. L’approche proposée est vérifiée grâce à l’analyse d’un échantillon référence de dolomite (Eugui) et appliquée à des roches carbonatées du Trias (Muschelkalk supérieur-Lettenkohle) du Jura français. Elle est combinée à une étude pétrographique et isotopique et peut être appliquée tant aux roches qu’aux ciments dolomitiques. Les dolomies du Muschelkalk supérieur se sont formées au cours d’une dolomitisation d’enfouissement associée à des fluides dont la température augmente et ayant une composition isotopique variable au cours de l’enfouissement. Outre la pétrographie, ceci est également mis en évidence par le pourcentage de Ca calculé dans les dolomites, qui atteint progressivement une stoechiométrie idéale (de 53,16 % à 51,19 %) parallèlement au développement de la dolomitisation. Les dolomites du Lettenkohle montrent une stoechiométrie proche d’une stoechiométrie idéale (51,06 % Ca), sont ordonnées et associées à de l’anhydrite. Leur formation est liée à deux étapes de dolomitisation : de type sabkha et d’enfouissement. Cette étude permet ainsi une meilleure caractérisation des différents types de dolomites dans les roches sédimentaires et par conséquent une meilleure détermination de leur potentiel en tant que réservoir.