The Ranero Hydrothermal Dolomites (Albian, Karrantza Valley, Northwest Spain): Implications on Conceptual Dolomite Models Les dolomies hydrothermales de Ranero (Albien, vallée de la Karrantza, nord-ouest de l’Espagne) : conséquences sur les modèles génétiques

Abstract

Field characteristics, petrographic and geochemical signatures, as well as some petrophysical aspects of fault-related dolomite bodies in the Ranero area (Karrantza Valley, NW Spain) are presented in this paper. These dolomite bodies are hosted by Albian slope to platform carbonates, which were deposited in the Basque-Cantabrian Basin. Replacive and void-filling dolomite phases – postdating palaeo- and hypogene karstification – are interpreted to have originated from hydrothermal fluid pulses, and are spatially related with faults and fractures. Hydrothermal calcite cements pre- and postdate dolomitization. Mineralogical and geochemical investigations (XRD, ICP-MS/OES, XRF, stable and Sr isotopes) helped in distinguishing various dolomite and calcite phases. Dolomite phases can be grouped into ferroan (early) and non-ferroan (late). Dolomites are generally stoichiometric and exhibit a broad range of depleted δ18O values (–18.7 to –10.5‰ V-PDB), which advocate for multiphase dolomitization and/or recrystallization at relatively high temperatures (150-200°C). The observation that bed-parallel stylolites pre- and post-date dolomites suggests that dolomitization occurred during the Late Albian regional tectonic activity and related fluid expulsions. Based on carbonate chemistry, authigenic silicate chemistry and replacement relationships, two contrasting types of dolomitizing fluids are inferred. Both arguably may have initiated as sulphatedominated brines and/or basin compactional fluids, but they seemingly undergo sulphate reduction in contact with host rocks of contrasting compositions (Fe-rich silicate vs Fe-poor carbonate) thus evolving either to acidic and ferroan (limestone replacive) or to neutral, Fe-poor and sulfidic (Fe-dolomite replacive). Fluid drives are not well constrained by our data, but both fluid types are focused along major faults that cross cut the platform edge and are associated with diapir tectonics. Les modalités de gisement, la pétrographie, la géochimie et certaines caractéristiques pétrophysiques des corps dolomitiques associées aux failles dans la zone de Ranero (vallée de la Karrantza, nord-ouest de l’Espagne) sont présentées dans cette étude. Les corps dolomitiques sont encaissés dans des carbonates de plateforme déposés durant l’Albien dans le Bassin Basque-Cantabrique. Les dolomies sont formées au cours d’épisodes hydrothermaux successifs par remplacement ou précipitation – dans les vides laissés par une karstification superficielle et hypogène – et sont étroitement associées à un ensemble de failles et de fractures. La formation des dolomies est précédée et suivie par des dépôts de calcite hydrothermale. L’étude minéralogique et géochimique (XRD, ICP-MS/OES, XRF, isotopes stables et Sr radiogénique) permet de distinguer plusieurs stades de formation. Les dolomies sont ferreuses (au début) ou non-ferreuses (plus tard). Elles sont presque stoechiométriques et présentent une gamme de compositions isotopiques appauvries en δ18O (–18,7 à –10,5 ‰ V-PDB) qui témoigne de la multiplicité des stades de dolomitisation et de la température élevée des fluides (150-200 °C). La formation de ces dolomies est précédée et suivie par des stylolithisations conformes à la stratification, ce qui suggère un âge fini-Albien des circulations. La chimie des dolomies, celle des silicates authigènes associés et les relations géométriques de remplacement conduisent à postuler l’action de deux types contrastés de fluides dolomitisants. Chacun d’eux est vraisemblablement dérivé de saumures sulfatées et/ou issues de la compaction, mais ils circulent ensuite dans des environnements lithologiques distincts (silicaté riche en Fe vs carbonaté pauvre en Fe) où la réduction thermique des sulfates les fait évoluer vers des propriétés contrastées : soit vers une composition acide et ferreuse (à même de précipiter une dolomie ferreuse par remplacement de calcaire), soit vers une composition pauvre en Fe et riche en S réduit (réactifs avec la dolomie ferreuse). Les moteurs de ces circulations sont peu contraints par nos observations, mais les deux types de fluides sont visiblement drainés par les failles traversant la bordure de la plateforme et qui sont associées aux diapirs.