Vergleich von marokkanischen Kreide-Küstenaufschlüssen und Tiefseebohrungen (DSDP): Stratigraphie, Paläoenvironment und Subsidenz an einem passiven Kontinentalrand

Zusammenfassung

Wegen seiner guten Aufschlüsse in Küstenbecken bietet Marokko im Vergleich zu anderen Stellen rings um den Nordatlantik beste Voraussetzungen, die mesozoische und insbesondere kretazische Entwicklung am Kontinentalrand zu verfolgen und eine Verbindung zwischen ozeanischer und küstennaher Sedimentation und Stratigraphie herzustellen. Die Kreidesedimente der von S nach N aufeinander folgenden Küstenbecken von Tarfaya, Agadir, Essaouira und am Rand der Meseta werden näher beschrieben, biostratigraphisch (Makro- und Mikrofauna) gegliedert und im Hinblick auf ihre Ablagerungsverhältnisse miteinander verglichen. Der Schwerpunkt dieser Untersuchungen betrifft die überwiegend marinen 2500 m bzw. 1700 m mächtigen Kreide-Profile von Agadir und Essaouira, die aufgrund ihrer zumeist reichen Fossilführung eine weitgehende Korrelation von Ammoniten und Foraminiferenzonen gestatten. Sie gehörten vermutlich einem gemeinsamen Ablagerungsraum an, in dem sich erst ab der Mittelkreide wegen verschiedener Wassertiefe deutliche Faziesunterschiede herausbildeten.

Das südliche Tarfaya-Becken und die im N gelegene Meseta lassen in der zum großen Teil kontinentalen Unterkreide manche Ähnlichkeiten erkennen. In ihrem höheren marinen Teil unterscheiden sie sich aber grundsätzlich, vor allem durch die Makrofauna. Nur die Makrofauna der Meseta-Mittelkreide gehört der mediterranen Faunenprovinz an, während die des Tarfaya-Beckens nord-”boreale“ Züge trägt. Dies wird auf Auftriebseinflüsse in Verbindung mit dem Einsetzen ozeanischer Tiefenzirkulation zurückgeführt, die auch im Agadir-Profil noch erkennbar sind. Dementsprechend werden dort schon im Turon bituminöse Mergel und SiO₂-reiche Lagen abgesetzt, die weiter im N fehlen oder, teils in Verbindung mit Phosphatanreicherungen, erst später abgelagert werden. Generell besteht in Verbindung mit nachlassender terrigener Zufuhr vom Festland und mit der landwärtigen Ausdehnung der Becken während der Kreide die Tendenz zu abnehmenden Sedimentationsraten und relativer Anreicherung pelagischer biogener Komponenten.

Eine Gegenüberstellung der Kreide-Bathymetrie der vier marokkanischen Regionen mit der globalen Summenkurve der Meeresbedeckung erlaubt die Unterscheidung regionaler Eigenrhythmik der Becken von globalen Events (Turon-, Campan-Transgression).

Aus dem Vergleich des Kreide-Profils des Hohen Atlas mit denen der Tiefsee-Sites 370 und 137 vor NW-Afrika wird versucht, Vorstellungen über die Subsidenz des Kontinentalrandes, die sukzessive Eintiefung des Nordatlantik und die Tiefenlage einer früheren CCD zu gewinnen.

In einem durch Bohrungen vom Rand des Küstenbeckens bis zum oberen Kontinentalfuß gut belegten Querschnitt durch den Kontinentalrand bei Cap Bojador wird die Subsidenzgeschichte des etwa gleichmäßig absinkenden „Kontinentalrandbeckens“ abgeleitet. Im Jura liegen die Subsidenz- und gleichzeitig auch die Sedimentationsraten dort in der Größenordnung von 100 m/Million Jahre. In der Unterkreide beschleunigt sich die Subsidenz bis auf 140 m/Million Jahre, so daß die Sedimentation bald nicht mehr Schritt halten kann. Dies führt am äußeren Kontinentalrand sukzessive zu einer Vertiefung des Ablagerungsraums und damit zu der Herausbildung eines Schelfrandes und Kontinentalabfalls. In den letzen 100 Millionen Jahren nimmt die Subsidenz ± exponentiell ab. Für die stratigraphisch gut gegliederten Kreideprofile der zuvor genannten Küstenbecken können die Zusammenhänge zwischen Subsidenz, Ablagerungstiefe und Sedimentationsrate bestimmter Sedimenttypen noch differenzierter dargestellt werden.

Abstract

In comparison to other regions round the North Atlantic, good exposures in the Moroccan coastal basins offer an excellent opportunity to study the Mesozoic development of a passive continental margin including the relationship between oceanic and coastal sediments and datum levels of the pelagic fossils. From south to north, the Cretaceous sediments of the coastal basins of Tarfaya, Agadir, Essaouira and at the margin of the Meseta are described and compared with each other regarding macro- and microfauna, sedimentology, and paleoenvironment. For the mainly marine 2500 m resp. 1700 thick Cretaceous sequences of Agadir and Essaouira, a correlation of ammonite and foraminiferal zones is proposed. Probably both sections were formed in one basin, but certain facies differences were caused by different water depths since Middle Cretaceous times.

Most of the early Cretaceous sediments of the Tarfaya region in the south and of the Meseta in the north are of continental origin. Late Cretaecous sediments of these regions reveal, however, principal differences, especially in view of the macrofauna.

On the Meseta, the macrofauna is typical of the Mediterranean faunal province, whereas the Tarfaya fauna is characterized by north-boreal elements. This is explained by the influence of upwelling in connection with the initiation of an oceanic deep-sea circulation, which also can be traced into the Agadir section. As a result, already during Turonian times, here bituminous marls with chert layers are deposited. These are missing farther to the north, but later nannomarls, chalk, chert layers and, in addition, locally phosphates are formed there, too. Generally, during the Cretaceous period, a tendency towards decreasing sedimentation rates and a relative increase of the percentage of pelagic components such as planktonic foraminifera in the local sediment can be observed, indicating a sharp decrease of the terrigeneous influx and a landward transgression of the oceanic water mass.

If the global eustatic curve for the Cretaceous oceans is compared to the local bathymetric curves of the Moroccan coastal basins, one can distinguish between local phenomena and global events (Turonian and Campanian transgressions). In comparing the Cretaceous sections of DSDP sites 370 and 137 with the Agadir sequence on the continent, an attempt is made to reveal the development of the marginal North Atlantic, related to an increase of the paleodepth and the influence of the CCD.

At Cape Bojador, in a transect across the continental margin from inland wells to the upper rise (DSDP site 397), the subsidence history of the uniformly subsiding „marginal basin“ is derived. In the Jurassic, the rates of subsidence as well as those of sedimentation reach the order of magnitude of about 100 m/million years. The early Cretaceous subsidence increases up to 140 m/million years. As a result, sedimentation soon cannot keep pace, the water depth at the outer margin increases, and the shelf edge and continental slope are formed. In the last 100 million years, the subsidence decreases more or less exponentially. For the well subdivided Cretaceous sequences of the coastal basins described above, the interrelationship between subsidence, paleowaterdepth, and sedimentation rate has been worked out in more detail.

Résumé

Parmi les bassins mésozoiques de l'Atlantique du Nord, ce sont les bassins côtiers du Maroc qui offrent les meilleures conditions (affleurements excellentes, richesse en fossiles) pour une étude de l'évolution du Mésozoique en général et plus particulièrement du Crétacé d'une marge continentale. Les mêmes bassins permettent une confrontation directe entre la sédimentation et la stratigraphie du domaine littoral et celle du fond océanique. Nous avons étudié la biostratigraphie (macro- et microfaunes) et la paléoécologie des bassins côtiers de Tarfaya, d'Agadir, d'Essaouira et de la bordure de la Meseta marocaine et nous avons prouvé qu'une rélation étroite existait entre ces bassins. Nos recherches se basent surtout sur l'étude de coupes marines ou essentiellement marines d'Agadir et d'Essaouira. L'épaisseur du Crétacé est d'environ 2500 m dans le bassin d'Agadir et d'environ 1700 m dans celui d'Essaouira. Les associations relativement riches en macro- et microfossiles permettent d'obtenir dans ces coupes une corrélation entre les zones à ammonites et les «zones» à foraminifères. Il est probable que toutes les coupes étudiées appartiennent initialement à un seul bassin sédimentaire; des conditions paléobathymétriques divergentes ne sont reconnaissable qu'à partir de l'Albien.

Dans le bassin de Tarfaya au Sud et celui de la Meseta au Nord, l'histoire sédimentaire du Crétacé est semblable, notamment par la présence d'un Crétacé inférieur continental dans les deux régions. Celle-ci se différencient davantage pendant le Crétacé supérieur: la macrofaune de la Meseta appartient à la province faunistique méditerranéenne, tandis que celle de Tarfaya a des aspects «boréales». Ce dernier caractère est probablement causé par l'affleurement d'eau froide relié à la mise en place de la circulation océanique profonde. Ce phénomène est encore apercevable dans le Turonien d'Agadir qui contient aussi une faciès de marnes bitumineuses avec des intercalations de silex. Cette faciès manque plus au Nord ou ne se retrouve que dans des couches plus jeunes où elle est liée à la présence de gisements de phosphates. En principe, la diminuation des apports terrigènes d'origine continental est liée à des périodes transgressives et mène aussi à une réduction de la vitesse d'accumulation de sédiments et à un enrichissement relatif en microfossiles pélagiques.

La comparaison de la bathymétrie de chaque région étudiée avec les changements de la surface totale des océans crétacés permet de saisir les particularités dans le developpement de chaque bassin et de les opposer aux événements de portée globale tel que les transgressions turoniennes et campaniennes.

Nous avons en plus essayé de comparer le Crétacé des bassins côtiers marocains avec celui rencontré dans les localités 370 et 137 du Deep Sea Drilling Project qui se trouvent prés du Maroc. Cette comparaison nous donne des informations concernant la subsidence à la marge continentale, l'approfondissement successif de l'Atlantique et sur la position probable de la profondeur de compensation du carbonate de calcium pendant le Crétacé. Une coupe synthétique tracée au niveau du Cap Bojador et basée sur des forages à terre et en mer permet une reconstruction tentative de l'histoire de la marge continentale marocaine. Cette coupe va de la base de la pente continentale jusqu'à la bordure du bassin côtier. Pendant le Jurassique, les vitesses de la subsidence et de l'accumulation de sédiments sont aux environs de 100 m par million d'années. Pendant le Crétacé inférieur, la vitesse de subsidence atteint 140 m par million d'années et dépasse largement celle d'accumulation de sédiments. En conséquence, la partie externe de la marge continentale s'approfondit continuellement donnant ainsi naissance au développement de la pente continentale et de la bordure du shelf. Pendant les dernières 100 millions d'années, la subsidence diminue d'une manière plus ou moins exponentielle. La subdivision biostratigraphique détaillée du Crétacé des bassins côtiers marocains permet de reconnaître avec une résolution accrue les interdépendances entre la subsidence, la paléobathymétrie et les vitesses d'accumulation de sédiments des différents lithofaciès.

раткое содержание

Прибрежные бассейны Марокко подходят луч ше иных точек северо-атланти ческого побережья для изучен ия развития материко вой краевой зоны в мезозое, именно в меловом пери оде, а также и для рекон струкции связи между океаническим и прибр ежным осадконакопле нием и для уточнения стратигра фии этих областей. Подроб но описаны осадочные породы мелового периода и береговые бассейны, простирающиеся с юга на север от Тарфая, через Агадир, и Эссауира до к рая Мезеты, проведено их биостратиграфическ ое подразделение и срав нение. Упор делается н а преимущественно мор ские профили через отложения мело вого периода 2500 м и 1700 м в А гадире и Эссауире, т. к. они богаты аммонит ами и фораминиферами, что разрешает провести корреляцию. Все эти ба ссейны относятся, по-в идимому, к общей области отложения, в которой, н ачиная со среднего ме ла, из-за различия глубин выкристаллизовалис ь явные различия фаци й. В самом южном бассейн е Тарфая и в самом севе рном бассейне Мезета установили сходные ч ерты в большей части и х материковых осадков. Зато в залегающих выше морс ких свитах отмечаютс я значительные различ ия, особенно среди макро фауны. Макрофауна сви т среднего мела в Мезете относит ся к средизамноморской фауновой провинции, а таковая бассейна Тарфая отличается северно-« бореальньгм» характ ером. Такое различие связывают с циркуляцией глубинн ых вод океана, отмечае мых и в профиле Агадира. Соответственно, в нем за период Турона отло жились битуминозные мергел и и обогащенные окисью к ремния прослои, отсут ствующие далее в северной част и этого района, или же от ложившиеся там позже вместе с обогащенными фосфат ами. В общем отмечается те нденция к уменьшению скорости отложения и относительного обог ащения пелагическим и биогенными компонентами всвязи с постепенно уменьша ющимся приносом мате рикового материала и расширен ием бассейна в результат е наступления океана во время мелового периода. При сравнении батоме трических лат 4-? марокк анских районов в меловом периоде с общей глоба льной кривой морских отложений удается найти различ ия в собственном ритме к аждого глобального с обытия, как-то туренская и кампанская трансгре ссии. Делается попытка пол учить представления об опускании материковой краевой полосы, после довательном понижен ии дна на северной части Атлан тики и результирующих глу бин, сравнивая профил и Высокого Атласа, прорезающие меловые отложения с п рофилями глубоковод ья 370 и 137 северозапада Африки. По профилям, полученн ым при бурении матери кового края у мыса Божадор, реконструировали ис торическую последов ательность погружения бассейна материкового края, протекавшего пр имерно равномерно. В ю ре скорость опускания, как и скорость осадко накопления составля ла примерно 100 м за один миллион лет. В нижнем м еле скорость погруже ния увеличилась до 140 м за миллион лет, а скорост ь осадконакопления н есколько от нее отстала. Это привело к углублению области осадконакоп ления и образованию края шельфа и континантал ьного склона на самом внешнем крае материка. За последние 100 миллионов лет скорость опускан ия уменьшается по геоме трической прогрессии. В стратиг рафически хорошо рас члененных профилях мелового периода в названной о бласти побережья мож но представить более детально связь между опусканием, глубиной отложений и скоростью накоплени я известного типа осад ков.