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Rekonstruktion eines nicht mehr existenten Sedimentationsraumes—Die Kalkgerölle im Karbon-Flysch der Malagiden (Betische Kordillere, Südspanien)

Reconstruction of a lost sedimentary realm—The limestone boulders in the carboniferous of the malaguides (Betic cordillera, Southern Spain)

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Zusammenfassung

Das Arbeitsgebiet waren die Westliche Betische Kordillere (Provinz Málaga) und die Zone von Cogollos Vega NE von Granada. Nach Literaturvergleichen kann der Korridor von Vélez Rubio in der östlichen Betischen Kordillere in die Ergebnisse miteinbezogen werden.

Die über eine Länge von fast 350 km ausstreichenden Malagiden repräsentieren von der Basis des Visé bis in das post-Unterbashkir die Entwicklung eines passiven Kontinentalrands. Stratigraphisch ist eine Unterteilung in die Almogîa Formation mit dem liegenden Retamares Member (Visé bis Unteres Namur), den hangenden Oliven-Schiefern (Unteres Namur bis post-Unterbashkir) und in die Marbella Formation (post-Unterbashkir) möglich. Das 40–60 m mächtige Retamares Member besteht überwiegend aus Grauwacken mit eingeschalteten Konglomeratlinsen und devonischen Kalkstein-Gleitschollen. Es wird als Ablagerung eines “braided suprafan” am Fuß eines Kontinentalhangs interpretiert. Die etwa 150 m mächtigen Oliven-Schiefer sind am Kontinentalhang abgelagerte, überwiegend pelitische Sedimente. Die bunte, bis zu 100 m mächtige Konglomeratfolge der Marbella Formation wurde in submarinen Canyons abgelagert.

Die Konglomerate des Retamares Member bestehen aus polymikten, gut gerundeten und sortierten, dicht gepackten (komponentengestützten) Geröllen mit einem durchschnittlichen Durchmesser um 5 cm. Im Komponentenspektrum dominieren Gneise, Quarze und Quarzite, daneben treten Grauwacken, Tonschiefer, Kieselschiefer und Kalke auf. Sie bilden im wesentlichen ungradierte, grob gebankte Konglomeratlinsen von weniger Metern bis mehreren Zehnermetern Mächtigkeit. Im Liegenden dieser Konglomerate ist nur aus Fuengirola-Carvajal eine Sequenz von vier Debrisflow-Schüttungen mit gleichem Komponentenspektrum wie in den übrigen Konglomeraten bekannt.

Die Kalksteingerölle des Retamares Member überdecken die Zeit vom oberen Givet bis zum Visé/Namur-Grenzbereich. Eine Überlieferungslücke für das untere do I (asymmetricus-undA. triangularis-zone) wird auf eine Sedimentationsunterbrechung zurückgeführt. Für das sehr lückenhaft dokumentierte Unterkarbon (ausgenommen das Obervisé) ist zumindest teilweise eine Kieselschiefersedimentation wahrscheinlich.

Vom oberen Givet bis zum tiefen Obervisé charakterisieren die Kalkgerölle eine pelagische Sedimentation in einem landfernen, tiefermarinen Bereich. Es lassen sich neun Mikrofaziestypen unterscheiden. Biomikrite mit verschiedenen pelagisch lebenden Organismengruppen, wie Styliolinen (nur im oberen Givet und in dergigas-Zone), Radiolarien, Entomozoen und filamentartige, dünne Schalen, wahrscheinlich die Larvenstadien von Zweiklappern, Gastropoden und Ammonoideen beherrschen die pelagische Normalsedimentation. Allochthone Karbonateinschüttungen in Form von mikrobioklastischen Kalksteinen, Pelmatozoen-Biomikruditen und monomikten Brekzien aus Entomozoen-Biomikriten belegen eine Gliederung des Sedimentationsraums in Becken und Schwellen sowie die Existenz eines Flachschelfrandes. Die seltenen Obervisé-Gerölle des Retamares Mamber entsprechen altersmäßig und mikrofaziell den Kalkgeröllen der Marbella Formation. Meteorische Diagenesemuster weisen auf eine Heraushebung aller Kalke vor der Erosion im untersten Namur hin.

Die im Retamares Member eingeschaltete, allochthone Kalkstein-Gleitscholle am Arroyo de la Cruz W Marbella, zeigt eine stratigraphische Abfolge vom mittleren do I bis zum unteren do II β (Unteregigas-Zone bisrhomboidea-Zone). Mikrofaziell sind die Kalke mit den pelagischen Kalkgeröllen aus dem Retamares Member vergleichbar. Es wird eine Herkunft des Rutschkörpers aus SE postuliert.

Die nur lokal auftretende Marbella Formation greift linsenartig in den Top der Olivenschiefer ein. Sie besteht aus strukturell und texturell unterschiedlichen Konglomeratlinsen, die in der Regel mit scharfen, erosiven Kontakten aneinander grenzen. Auffälligstes Merkmal ist die gleichzeitige Existenz von angularen, maximal mehrere Meter großen Kalksteinblöcken und von gut gerundeten, polymikten, nichtkarbonatischen Geröllen bis maximal 30 cm Durchmesser (Kieselschiefer, Gangquarze, Quarzite, Gneise, Granite und basische Vulkanite). Dies impliziert zwei Liefergebiete. Im unteren Teil der Formation herrschen oligomikte, ungradierte und ungeschichtete Kalksteinkonglomerate mit großen Kalkblöcken vor, wobei die Komponenten dicht gepackt bis völlig isoliert in einer sandigen Matrix eingebettet sind. Sie werden als Debrisflow-Sedimente interpretiert. Im höheren Teil der Formation nehmen Kalkführung und Korngröße der polymikten Konglomerate ab. Kalkfreie Konglomerate mit zwischengeschalteten Grauwacken und durch slumping entstandene deformierte Tonschiefer und monomikte Grauwackenbrekzien treten auf. Die Längsachsen der Gerölle in der Westlichen Betischen Kordillere sind streng bipolar N-S eingeregelt. In der Zone von Cogollos Vega herrscht eine NW-SE Bipolarität vor.

Die Kalksteingerölle aus der Marbella Formation überdecken die Zeit vom Obervisé (V3b, Foraminiferenzone 15) bis in das basale Bashkir (Foraminiferenzone 20). Die Zone 19 ist nicht nachgewiesen. In einer Lokalität treten aufgearbeitete Gerölle aus dem Retamares Member auf.

Die Kalkgerölle des späten Obervisé und des Visé/Namur-Grenzbereichs entstammen ohne Ausnahme einem stark differenzierten Flachwasserschelf mit terrestrischem Hinterland. Es kann eine große Zahl lateral miteinander verknüpfbarer Mikrofaziestypen ausgeschieden werden, die eine Rekonstruktion des Schelfs und seiner Bewohner vom Schelfhang (Fazieszone 4 nach WILSON) bis in abgeschlossene Schelfbereiche (Fazieszone 8) ermöglicht.

Der Schelfhang (FZ 4) ist durch allochthon gebildete Karbonatsedimente wie polygene Kalkbrekzien und Pelmatozoen-Intrasparite charakterisiert. Sie enthalten umgelagerte organische und anorganische Flachwasserelemente. Die flachmarinen Kalksandareale (FZ 5/6) zeichnen sich durch gut ausgewaschene Karbonatsande aus. Die hochdiverse Flora und Fauna wird von Kalkalgen, Foraminiferen und solitären und kolonialen Korallen beherrscht. Großwüchsige Brachiopoden sind ein charakteristisches Faunenelement. Die offenmarine Schelflagune (FZ 7) kann in einen seewärtigen, zentralen und landwärtigen Teil gegliedert werden. Der seewärtige Teil ist charakterisiert durch aggregatkornreiche und bioklastische Faziestypen. Neben immer noch hochdiversen Kalkalgen-Foraminiferen-Assoziationen sind Bryozoen-Pelmatozoen-Wiesen weit verbreitet. Der zentrale Teil der offenmarinen Schelflagune ist durch Biomikrite mit einigen nektonischen Organismen und überwiegend von der seewärtigen Schelfseite eingeschwemmten Bioklasten charakterisiert. Der landwärtige Teil ist durch Sedimente mit wechselndem Auswaschungsgrad gekennzeichnet. Agglutinierte Peloide und Bindstone-Gefüge sind häufig. Die diverse, oft aber spärliche Fauna enthält verbreitete Heterokorallen und charakteristische Foraminiferentypen (Tuberitinidae,Saccaminopsis, Howchinia). Die Algenflora ist einfach. Die abgeschlossenen Schelfbereiche (FZ 8) sind durch spärliche Biogene bei weitgehendem Fehlen stenohaliner Organismen ausgezeichnet. Karbonatschlamm wird häufig durch organische Schleime fixiert. Radialstrukturierte Oosparite weisen auf hypersaline, Loferite auf inter- bis supratidale Verhältnisse hin. Algen-Bafflestones und Bindstones sind auf dem gesamten Schelf verbreitet.

Die schlecht dokumentierte Zeit vom basalen Namur bis zum basalen Bashkir spiegelt lagunäre, zum Teil hypersaline Bedingungen wider. Dafür wird eine zu Beginn des Namurs im Liefertebiet der Gerölle erfolgte Regression verantwortlich gemacht. Meteorische Diagenesemuster und tektonische Beanspruchung weisen auf eine post-unterbashkirische Heraushebung der Gesteine vor ihrer Erosion hin.

Im kristallinen Teil des Komponentenspektrums für die Westliche Betische Kordillere schieben sich in der Marbella Formation gegenüber dem Retamares Member granitische Gesteine in den Vordergrund. Dies bedeutet die erosive Freilegung oder die Intrusion frühvariszischer, saurer Plutonite, was als Hinweis auf orogene Bewegungen im kristallinen Hinterland der Malagiden gewertet werden kann. In der Zone von Cogollos Vega und im Korridor von Vélez Rubio ist die Marbella Formation dagegen durch den hohen Anteil an Metamorphiten charakterisiert. Dies wird auf lokale Effekte zurückgeführt.

Ein Vergleich der aus den Geröllen synthetisierten Schichtenfolge und des Faunenspektrums mit den Abfolgen der paläozoischen Sedimentationsräume im westlichen Mittelmeerraum (Fragmente des Alboran Blocks, südspanische Varisziden, Varisziden der marokkanischen Meseta, nordsaharische Becken) zeigt stets Abweichungen. Das Liefergebiet der Gerölle, dessen Lage S der Malagiden angenommen wird, ist damit heute völlig erodiert oder subduziert.

Summary

The regions studied are the Western Betic Cordillera (province of Málaga) and the zone of Cogollos Vega NE of Granada. The corridor of Vélez Rubio in the Eastern Betic Cordillera is equivalent regarding literature studies. The Malagides, outcropping over nearly 350 km in length, represent the development of a continental margin of the Atlantic type from the basal Viséan to postlower Bashkirian times. The succession can be subdivided into the Almogía Formation (Retamares Member: Viséan to Lower Namurian; overlying Olive Shales: Lower Namurian to post-lower Bashkirian) and the Marbella Formation (post-lower Bashkirian). The Retamares Member, 40–60 m thick, consists mainly of greywackes with intercalated conglomerate lenses and Devonian limestone slip blocks. It is interpreted as a braided suprafan deposit at the base of a continental slope. The overlying Olive Shales, up to 150 m thick, represent a primarily pelitic slope facies. The diverse conglomerate associations of the Marbella Formation were deposited in submarine canyons.

The conglomerates within the Retamares Member consist of polymictic, well-rounded and well-sorted clast-supported pebbles with an average diameter of 5 cm. The main components are gneisses, quartzes and quartzites. Greywackes, shales, cherts and limestones are subordinate components. The conglomerates form ungraded, poorly bedded lenses, several meters to several tens of meters thick. In Fuengirola-Carvajal only, these conglomerates are underlain by a sequence of four debris flows with the same component spectrum as in the other conglomerates.

The limestone boulders of the Retamares Member are of Upper Givetian to Uppermost Viséan/Lowermost Namurian age. A gap in the lower do I is assumed to represent a break in sedimentation. Limestone boulders give an incomplete record of Lower Carboniferous times, except for the Upper Viséan. Therefore, one can assume that a chert sedimentation took place at least at certain times.

The limestone boulders of Upper Givetian to early Upper Viséan age characterize a pelagic sedimentation in a deeper marine environment. Nine microfacies types can be distinguished. Biomicrites with different pelagic fossils (styliolines,-only in the Upper Givetian and in thegigas-Zone, radiolaria, entomozoans and filaments,-probably larval stages of bivalves or brachiopods, gastropods and ammonoids) dominate the normal pelagic sedimentation. Allochthonous carbonate influx in the form of microbio-clastic packstones, pelmatozoan-biomicrudites and monomictic breccias of entomozoanbiomicrites provide evidence of a subdivision of the sedimentary realm into basin and intrabasinal swells and the existence of a shallow-water shelf edge. The rare Upper Viséan limestone pebbles of the Retamares Member are analogous in age and microfacies to the limestone boulders of the Marbella Formation. Signs of freshwater diagenesis point to an elevation of all the limestones before erosion took place in Lowest Namurian times.

At Arroyo de la Cruz, W of Marbella, an allochthonous limestone slide block was encountered in the Retamares Member. It shows a stratigraphic succession of middle do I to lower do II β (Lowergigas-zone torhomboidea-zone). The microfacies are comparable with those of the pelagic limestone pebbles of the Retamares Member. Probably the slide block originated from the SE.

The Marbella Formation, present only locally, forms lensshaped outcrops. Incised into the top of the Olive Shales, it consists of structurally and texturally different conglomerate lenses, mostly with erosional contacts to one another. The most conspicious feature is the simultaneous existence of angular limestone blocks, up to several meters in size and of well-rounded, polymictic, non-carbonate boulders up to 30 cm in size (cherts, quartzes, quartzites, gneisses, granites, basic vulcanic rocks). This indicates two source areas. The lower part of the Marbella Formation is characterized by oligomictic, ungraded and unstratified limestone conglomerates with large limestone blocks. The components float within a sandy matrix either densely packed or totally isolated within. They are interpreted as debris flow sediments. In the upper part of the Marbella Formation, limestone boulders become scarcer; dimensions of pebbles decrease; conglomerates without limestones and greywacke beds are intercalated. Greywacke-breccias and distorted shales were formed by slumping. The a-axes of the boulders are oriented N-S in the Western Betic Cordillera and NW-SE in the zone of Cogollos Vega.

The limestone boulders of the Marbella Formation are of Upper Viséan (V3b, foraminiferal zone 15) to basal Bashkirian age (foraminiferal zone 20). Zone 19 is not documented. Reworked boulders of the Retamares Member are known from one locality.

The limestone boulders of late Viséan times and of the Viséan/Namurian transition derive from a very differentiated shallow water shelf with a terrestrial hinterland. A large number of laterally intergrading microfacies types enable the shelf and its habitats to be reconstructed from the slope (facies belt 4 of WILSON) to restricted shelf areas (facies belt 8).

The shelf slope (facies belt 4) is characterized by resedimented carbonates like polygenetic limestone-breccias and pelmatozoan-intrasparites containing reworked shallow marine components. The well-washed and well-sorted shelf edge sands contain a highly diverse fauna and flora dominated by calcareous algae, foraminifers, solitary and colonial tetracorals and large spined brachiopods. The open shelf lagoon (facies belt 7) is subdivided into anouter, central, and inner part. The outer shelf lagoon is characterized by sediments rich in grapestones and/or bioclasts. As in the shelf-edge sands, foraminifers are highly diverse. Bryozoan-pelmatozoan meadows are widely distributed. The central part of the open shelf lagoon is characterized by biomicrites with some nektonic organisms and bioclasts deriving from the outer shelf lagoon. The inner shelf lagoon contains sediments with a varying degree of winnowing. Agglutinated peloids and bindstone structures are common. The diverse, often sparse fauna is characterized by heterocorals and certain foraminifers (Tuberitinids,Saccaminopsis, Howchinia); the algal flora has only a few species. The restricted shelf (facies belt 8) can be recognized by sediments with rare organisms; stenohaline organisms are missing. Carbonate mud is trapped by cyanobacteria. Oosparites with radially structured ooids point to hypersaline environments; loferites to inter- to supratidal conditions. Bafflestones and bindstones formed by algae are distributed all over the shelf.

Basel Namurian to basal Bashkirian times are not well documented. The microfacies reflect lagoonal and hypersaline conditions, very probably caused by a regression at the base of the Namurian. Features of fresh-water diagenesis and tectonic strain point to an elevation of the rocks after lower Bashkirian times and before erosion.

In the Western Betic Cordillera gneissic pebbles dominate in the Retamares Member; granitic pebbles in the younger Marbella Formation. This points to the intrusion of Early Variscic granitic rocks and is an indication of orogenetic movements in the non-sedimentary hinterland of the Malaguides. The high percentage of metamorphic rocks in the Marbella Formation of the zone of Cogollos Vega and of the corridor of Vélez Rubio is probably a local effect.

The synthesized stratigraphic and facies development of the source area of the boulders and its faunal content is not comparable to the known Paleozoic realms of the Western Mediterranean (fragments of the Alboran block, Variscides of Southern Spain, Variscides of the Moroccan Meseta, basins of the northern Sahara). Therefore, the source area of the boulders, supposed to be S of the Malaguides, seems to have been totally eroded or subducted.

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Herbig, HG. Rekonstruktion eines nicht mehr existenten Sedimentationsraumes—Die Kalkgerölle im Karbon-Flysch der Malagiden (Betische Kordillere, Südspanien). Facies 11, 1–107 (1984). https://doi.org/10.1007/BF02536907

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