Facies and Stratigraphic Architecture of two Early Miocene Fault-Block Carbonate Platforms in North Sardinia (Italy, Western Mediterranean Sea)

Abstract

Ziel dieser Arbeit ist die Charakterisierung von Karbonatplattformen, die sich während des frühen Miozäns im klimatischen Übergangsbereich zwischen tropisch und subtropisch bildeten (transitional carbonates, Übergangskarbonate). Die zwei Arbeitsgebiete befinden sich im Norden der Mittelmeerinsel Sardinien. Mithilfe geologischer Kartierungen, großformatiger Aufschlusspanoramen und Dünnschliffanalysen wurden stratigraphische Modelle entwickelt, auf deren Grundlage die Zyklizität der Ablagerungen, die Entwicklung der Plattformgeometrien, sowie die Faziesverteilung innerhalb der Plattformen rekonstruiert wurden.

Die Untersuchungen im ersten Arbeitsgebiet im Perfugas Becken (Sedini Karbonatplattform, Sedini Limestone Unit) ergaben ein Ablagerungsmodell, das hinsichtlich der Plattformgeometrien von herkömmlichen Modellen tropischer oder nicht tropischer Karbonate abweicht. Die Sedini Karbonatplattform besteht aus zwei Ablagerungssequenzen. Sequenz 1 beeinhaltet zwei höherfrequente Sequenzen (a und b) und bildet eine Rampengeometrie aus. Die Ablagerungen sind umgelagerte Sedimente einer warm-temperierten bis subtropischen Karbonatproduktion der Rhodalgal- und Bryoalgal-Lithofazies mit untergeordneten Chloralgal-Elementen. Sequenz 2 setzt sich aus sechs hochfrequenten Sequenzen (a-f) zusammen. In ihrem unteren Teil (2a-2d) enthält die Sequenz 2 vornehmlich Elemente der Rhodalgal-und Molechfor-Lithofazies, weiterhin treten vereinzelt fragmentierte Komponenten der Chlorozoan-Lithofazies auf. In ihrem oberen Abschnitt (2e) entwickelt sich die Karbonatproduktionstätte zu einem Hybrid zwischen einer Rhodalgal-Lithofazies und einer Chlorozoan-Lithofazies. Die Ablagerungen der Sequenz 2 überliefern die Entwicklung von der flachen Rampengeometrie zu einer Plattform mit einem bis zu 27° steilen, von Rotalgen dominierten Hang und einem flachen inneren Bereich, in dem Korallenriffe auftreten. Die Versteilung des Reliefs ist an einen Gürtel submariner Dünen gebunden, welcher temporär durch frühe Zemente und Rotalgeninkrustationen stabilisiert wird und den initialen Plattformrand bildet. Die Zusammensetzung der Rotalgenvergesellschaftungen am Plattformhang zeigen, dass dieser in Wassertiefen zwischen 40 und 60m lag. Geometrische Rekonstruktion und Korallenwuchsformen ergeben eine Wassertiefe von 20m für den inneren Plattformbereich. Dieser ungewöhnlich „tiefe“ Aufbau könnte ein Charakteristikum von Übergangskarbonaten sein. Der innere Plattformbereich und der Plattformrand erreichen nicht notwendigerweise den Meeresspiegel.

Die Veränderung in der Zusammensetzung der Karbonat produzierenden Organismen ist nicht an einen Klimawechsel gebunden. Vielmehr passt sich das Ablagerungssystem, unter konstant tropisch bis subtropischen Klimabedingungen, an Schwankungen des relativen Meerespiegels an.

Das zweite Arbeitsgebiet (Porto-Torres Becken) enthält eine gemischt karbonatisch-siliziklastische Abfolge, die durch eine Reihe von Nord-Süd streichenden Abschiebungen zergliedert ist. Durch geologische Kartierungen konnte ein tektonostratigraphisches Modell erstellt werden. Die Abfolge besteht aus vier tektonostratigraphischen Einheiten, die durch Winkel- und Erosionsdiskordanzen voneinander getrennt sind. Einheit 1 ist eine Karbonatrampe, die eine Rhodalgal-Lithofazies mit untergeordneten Elementen der Chlorozoan-Lithofazies enthält. Während der Ablagerung der Einheit 2 entstand ein weitläufiges System submariner Dünen mit bioklastischen Sedimenten der Foramol-, Molechfor- und untergeordnet der Rhodalgal-Lithofazies. Einheit 3 ist eine Karbonatrampe, die aus Rhodalgal-Ablagerungen aufgebaut ist. Einheit 4 besteht ausschließlich aus Elementen der Chlorozoan-Lithofazies. Wiederholte Zergliederung und Restrukturierung des Ablagerungsraumes durch synsedimentäre tektonische Aktivität beeinflusste die Ausbildung der Ablagerungsgeometrien maßgeblich. Diese Ergebnisse unterstreichen den maßgeblichen Einfluss des tektonischen Milieus und der beckenspezifischen Vorraussetzungen auf den stratigraphischen Aufbau von Karbonatplattformen (Bosence, 2005). Die Unterschiede zwischen der Sedini Karbonatplattform und der Karbonatabfolge des Porto-Torres Beckens zeigen außerdem, dass Übergangskarbonate unter ähnlichen strukturellen und klimatischen Vorraussetzungen unterschiedliche Plattformgeometrien ausbilden können.