Stratigraphic, palynological and paleoecological studies in the East-Central Sudan (Khartoum and Kosti Basins), Late Jurassic to Mid-Tertiary

Die im Osten der zentralen Rift-Becken des Sudan gelegenen Khartoum- und Kosti-Becken werden von einer terrestrischen Sedimentabfolge des Kimmeridge/Tithon bis Oligo-Miozän aufgebaut. Anhand der aus Bohrprofilen gewonnenen Pollen, Sporen und Algen werden Altersbestimmungen und Zonienmgen vorgenommen sowie palökologische und paläophytogeographische Entwicklungen abgeleitet. Angiospermenblätter aus dem Anstehenden am Rand des Khartoum-Beckens werden weniger zur Datierung, als hauptsächlich für palökologische Fragestellungen herangezogen. Für den Zeitraum von Kimmeridge/Tithon bis Paleozän werden sieben informelle Palynozonen ausgegliedert, die detaillierte Korrelationen mit anderen palynologischen Abfolgen aus West- und Nordafrika erlauben. Zum ersten Mal wird so der Nachweis von Sedimenten des Kimmeridge/Tithon und des Oligo-Miozän im Sudan erbracht. Im Khartoum-Becken liegen während des Kimmeridge/Tithon hoch energetische Sedimentationsverhältnisse (Azaza-Formation) vor, die während des frühen Neokom in schwach energetische (Abu Gin-Formation) Ablagerungen übergehen. Leztere sind gebunden an die fortschreitende Absenkung des Beckens, die zur Ausbildung anoxischer Bedingungen mit der Entstehung von framboidalem Pyrit und zur Anreicherung von Brackisch- und Süßwasseralgen-Resten fuhren. Im späten Neokom (Sawagir-Formation) stellen sich fluviatile Verhältnisse mit Überflutungsebenen und lokal auftretenden Sümpfen ein. Im frühen Barreme (Hebeika-Formation) sind Ablagerungen von flachen Seen und/oder Überflutungsebenen weiterhin vorherrschend. Nach einer Diskordanz (Barreme/Apt) werden zwei aufeinander folgende fluviatile Zyklen mit Komverfeinerungstendenzen (Mansur- und Omdurman-Formation) abgelagert. Im ?Turon bis frühen Senon wird ein relativ hochenergetisches System verflochtener Flüsse wirksam (Merkhiyat Member der Omdurman-Formation). Danach folgen im Campan bis Paleozän Ablagerungen von Überflutungsebenen mit eingeschalteten Seen und Rinnenfullungen der Esari- und Gezira-Formationen. Das Auftreten von Classopollis im Obegura bis in die Unterkreide entspricht den überwiegend ariden Bedingungen in Nordafrika; allerdings belegen die vergesellschafteten pteridophyten Sporen und bisaccaten Pollen lokal gemäßigt-montane Bedingungen und leicht humide Einflüße. Das Einsetzen von zunehmenden Niederschlägen im Ablagerungsraum kann für den Bereich Oberalb bis Untercenoman in der Region nachgewiesen werden. Im oberen Cenoman lassen sich anhand der Merkmale von Angiospermen-Blättern und der Zunahme von ephedroiden Pollen verstärkt jahreszeitliche Trockenphasen erkennen. Während des Campan-Maastricht werden ausgedehnte Feuchtgebiete durch das häufige Auftreten der Wasserfame Azolla und Ariadnaesporites angezeigt. Ein warmes tropisches bis subtropisches Klima wird im Maastricht bis Paleozän durch verschiedene Pollen, die sich den Palmen- und Proteaceae-Gewächsen zuordnen lassen, angezeigt. Während des Oligo-Miozän geht das Klima in feucht tropische bis subtropische Bedingungen über. In den Sedimenten des oberen Jura und des Neokom sind marine paläozoische Scolecodonten aufgearbeitet, die aus einem Liefergebiet stammen müssen, welches zumindest teilweise aus marinen paläozoischen Sedimenten bestanden hat. Die erbohrte Schichtenfolge des Khartoum-Beckens wird zusammenfassend informell beschrieben. Die Omdurman-Formation kann außerhalb des Grabens weitergehend in das Umm Badda Member (spätes Alb bis Cenoman) und Merkhiyat Member (?Turon-frühes Senon) unterteilt werden. Die Flora des Jebel Mudaha, welche bisher als Tertiär angesehen wurde, wird ins untere Senon eingestuft. Im Kosti-Becken liegen ähnliche Sedimentationsbedingungen vor. Die fluvialtile und deltaische Sedimentation im ?Turon-Santon geht kontinuierlich in die Milieus von Überflutungsebenen und offenen Seen des Campan-Maastricht über.

Kimmeridgian/Tithonian to Oligo-Miocene terrestrial sedimentary rocks of the east-central Sudanese rift basins (Khartoum and Kosti Basins) are considered in this study. Pollen and spores are used to assess age determinations, zonation and paleoecologic and paleophytogeographic developments. In this study angiosperm leaves from exposures on the periphery of the Khartoum Basin are primarily used for paleoecologic interpretation. Seven informal palynozones spanning the Kimmeridgian/Tithonian to Paleocene are defined. They permit a detailed correlation with other palynological suites from West and North Africa. For the first time Kimmeridgian/Tithonian and Oligo-Miocene sediments are recorded from Sudan. In the Khartoum Basin the depositional environment shifted from high energy in the Kimmeridgian/Tithonian (Azaza Formation) to low energy conditions in the early Neocomian (Abu Gin Formation). This was probably due to the progressive deepening of the basin that resulted also in anoxic conditions which gave rise to the formation of framboidal pyrites and accumulation of fresh and brackish water algal remains. During the late Neocomian (Sawagir Formation) the system changed to a fluvial, flood-plain environment which graded locally into swamps. In the early Barremian (Hebeika Formation) shallow lacustrine and or flood-plain conditions continued to prevail in the area. Following the unconformity in the Barremian/ Aptian, sedimentation continued with two successive, fining upward fluvial cycles (Mansur & Omdurman formations). A relatively high energy braided stream regime is evident in the Tturonian-early Senonian (Merkhiyat Member of the Omdurman Formation). Finally, the environment changed to flood-plain or intermittent lacustrine and channel-fill deposits in the Campanian to Paleocene (Esari & Gezira formations). The presence of Classopollis in the Late Jurassic to the Early Cretaceous matches the arid conditions that prevailed in North Africa by then; the associated pteridophyte spores and the bisaccate pollen indicate locally temperate-montane and slightly humid conditions. An onset of a moist-wet environment during late Albian and early Cenomanian is evident in the area. In the late Cenomanian an increase of seasonally dry conditions is apparent from the characters of angiosperm leaves and the rise of ephedroid pollen. Widespread wet habitats in the area during the Campanian-Maastrichtian are indicated by the frequent occurrence of the freshwater fems Azolla and Ariadnaesporites. A warm tropical to subtropical climate in the Maastrichtian to Paleocene is indicated by several pollen assignable to the Palmae and Proteaceae. Later, during the Oligo-Miocene, the conditions changed to humid tropical to subtropical climate. Reworked marine Paleozoic scolecodonts in the Late Jurassic and the Neocomian sediments of the Khartoum Basin indicate a source area with, at least partly, marine sediments of Paleozoic age. The subsurface formations in the Khartoum Basin are formally described, and the Omdurman Formation is subdivided into two members, the Umm Badda (late Albian - Cenomanian) and the Merkhiyat (?Turonian - early Senonian). The age of the alleged Tertiary floras of the Jebel Mudaha is presumed to be early Senonian. The depositional environments in the Kosti Basin fluctuated between fluvial and deltaic conditions in the ?Turonian-Santonian and changed gradually through flood-plain to open lacustrine environment in the Campanian - Maastrichtian.