Sedimentologie und Stratigraphie des Abyad-Beckens (NW-Sudan)

Die klastische Sedimentfolge des Abyad-Beckens, die bisher zusammenfassend als "Nubian Sandstone Formation" bezeichnet wurde, wird in der vorliegenden Arbeit in drei Formationen gegliedert: die Wadi Howar Formation, die Kababisch Formation, und die Gebel Abyad Formation. Vor allem konnte ein Teil der Sedimente verschiedenen Meeresvorstößen zugeordnet werden. Für die gesamte Abfolge stellte sich ein oberkretazisches bis alttertiäres Alter heraus. Für die Wadi Howar Formation an der Basis der Sequenz wurde eine Einstufung vom Cenoman bis Unter-Turon getroffen, die Kababisch Formation wurde in den Zeitraum vom Campan bis ins Maastricht eingestuft, und die Gebel Abyad Formation am Top der Abfolge wird schließlich ins Paläozän bis Eozän gestellt. Bisher ging man von der Vorstellung aus, daß die Transgressionen der Tethys in der Oberkreide und im Alttertiär die ägyptisch-sudanesische Grenze weder erreicht noch überschritten hätten. Die Sedimentabfolge des Abyad-Beckens zeigt jedoch, daß das Meer in dieser Zeit mehrmals zumindest bis zum Abyad-Becken vorgestoßen ist. Die Wadi Howar Formation ist gekennzeichnet durch grobe bis mittel körnige Sandsteine. Ihre Schwermineralzusammensetzung besteht zu 82 % aus den stabilen Mineralen Zirkon, Turmalin und Rutil, während sich die restlichen 18 %, die instabilen Schwerminerale, auf Disthen, Staurolith, Epidot, Hornblende, Granat und Apatit beschränken. Sporadisch treten Glaukonit, Karbonat-und Phosphatpartikel auf. Die Tonmineralvergesellschaftung der eingeschalteten Tonsteine bestehen zu 75 % aus Kaolinit, zu 19 % aus Smektit und 6 % Illit. Die chemischen Elemente Zr, Ga, Li, Cr, Ti und Al, die eine charakteristische Anreicherung an terrestrischer Tonmineralien aufweisen, zeigen maximale Werte. Daneben treten jedoch zahlreiche marine Ichnofossilien sowie lagenweise Eisenoolithe auf. Als Ablagerungsmilieu kann der Übergang vom fluviatilen zum litoralen (fore-shore) Bereich angenommen werden. Nach oben hin schließt die Wadi Howar Formation mit der Ausbildung von Paläoböden ab. In der Kababisch Formation treten nur noch feinkörnige Sandsteine, Siltsteine und Tonsteine auf. Die Schwermineralvergesellschaftung läßt sich vergleichen mit der Wadi Howar Formation, die stabilen Minerale nehmen jedoch leicht ab (75 %)> und die instabilen treten mehr in den Vordergrund (25 %). Das detritische Tonmineral Kaolinit (33 %) nimmt deutlich ab. Während der Illitgehalt (9 %) niedrig bleibt, zeigt der Smektit hier sein Maximum (56 %). Die Illit-Smektit Wechsel lagerungen (2 %) treten ausschließlich in dieser Einheit in Erscheinung. Die marinen Indikatorelemente B, Rb, Ca, Mg und Fe nehmen deutlich zu. Verschiedene Arten von marinen Spurenfossilien lassen sich beobachten. Vereinzelt treten verkieselte Steinkerne von Foraminiferen auf. Daneben kommen im unteren und oberen Teil dieser Formation diverse Angiospermen, darunter Credneria, Magnoliaephyllun und Ficophyllum vor. Faziell ist hier zwischen supralitoralen (backshore), litoralen (foreshore) und sublitoralen (nearshore) Bereichen zu unterscheiden. In der Gebei Abyad Formation zeigt sich eine Wechselfolge von Tonstein, Mergel und Karbonatgestein. In den Tonsteinen treten erstmalig die im marinen Milieu neugebildete.i Palygorskit (24 %) und Sepiolith (8 %) auf. Eine leichte Abnahme zeigen die Smektite (48 %), während Kaolinit (8 %) auf ein Minimum zurückgeht. Der Anteil an Illit (12 %) bleibt nach wie vor gering. Die marinen Indikatorelemente zeigen ihre maximalen Werte bei gleichzeitiger Abnahme der terrestrischen Leitelemente. In den Mergeln und Tonen konnten Fischzähne (Stephanodus) sowie Echinodermenreste gefunden werden. Bei den Karbonatgesteinen handelt es sich überwiegend um Mud-Dolomite, in denen sich benthonische (Miliolina) und planktonische (Globigerina) Foraminiferen feststellen ließen. Die Karbonate kamen zur Ablagerung in flachmarinen zum Teil lagunären Bereichen, die zeitweilig trocken fielen.

The clastic sediments of the Abyad Basin in northwestern Sudan, which are up to now generally known as "Nubian Sandstone Formation", are subdivided in this study from bottom to top into three Formations: Wadi Howar Formation, Kababish Formation and Gebel Abyad Formation. Stratigraphically they are of Upper Cretaceous to Lower Tertiary age. It should be emphasized that parts of these sediments can be assigned to different transgression periods. Previously it was assumed, that the extension of the transgression of the Tethys in Upper Cretaceous and Late Tertiary did not cross the Egyptian - Sudanese border. However, the sedimentary facies in the studied area demonstrate, that the transgression in this period had often reached at least the Abyad Basin area. The Wadi Howar Formation (Cenomanian - Lower Turonian) is characterized by medium and coarse grained sandstones. The heavy mineral association consist of 82 % stable minerals (zircon, tourmaline and rutile) and 18 % of unstable minerals (kyanite, staurolite, epidote, monazite, hornblende, garnet and apatite). Glaukonite, carbonate and phosphate particles occur sporadically. The clay mineral association of the intercalated shale, consists of 75 % kaolinite, 19 % smectite and 6 % illite. The elements Zr, Ga, Li, Cr, Ti and Al, which are characteristic for high accumulation in terrestrial clay minerals, show their maximum values. Some marine ichnofossils and oolitic iron horizon as well as paleosoils were identified. The depositional condition of this Formation indicates continental and a transition from a fluvial to a foreshore environment. The Kababish Formation (Campanian - Maastrichtian) is composed of fine grained sandstone, siltstone and shale. The heavy mineral assemblage of this Formation is comparable to the Wadi Howar Formation. The stable heavy minerals decrease to 75 %, while the unstable heavy minerals increase to 25 %. The detrital clay mineral kaolinite decreases significantly (33 %), while smectite reaches its maximum value (56 %). Illite (9 %) is still represented but at a lower level. A mixed-layer of illite-smectite (2 %) occurs only in this Formation. The marine indicator elements B, Rb, Ca, Mg and Fe of the clay minerals show a clear increase in their value. Different kinds of marine trace fossils, as well as isolated stony casts of silicified foraminifera were observed. Numerous angiospermous plants (Credneria, Magnoliaephyllun and Ficophyllum) were discovered. The depositional environment of the Kababish Formation is between backshore and nearshore character. The Gebel Abyad Formation (Pal eocene - Eocene) is composed of interbedded of shale, marl and carbonate rocks. In the clay mineral assocation palygorskite (24 %) and sepiolite (8 %) appear for the first time. Smectite (48 %) shows a slight decrease. Kaolinite (8 %) indicates its minimum value, and illite (12 %) remains unchanged. In this Formation the marine indicator elements demonstrate their highest values, while the terrestrial indicator elements show their lowest values. Fish teeth (Stephanodus) and remains of echinoid spine were discovered in the marl and shale. The carbonate rocks consist mainly of mud-dolomite. Some benthonic (Miliolina) and planctonic (Globigerina} foraminifera were also identified. These carbonate rocks were deposited in a shallow marine, partly lagoonal environment, occasionally sub aerial influences are observable.