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Facies

, Volume 24, Issue 1, pp 267–284 | Cite as

Die Bohrung Metelen 1001 Stratigraphie, Palökologie und Fazies zyklischer Sedimente des Campans im nordwestlichen Münsterland (NW-Deutschland)

  • Matthias Kaever
  • André Lommerzheim
Article

Zusammenfassung

Abweichend von einer biofaziell orientierten Lokalgliederung des Münsterländer Beckens wurde aufgrund faunistischer, sequenzstratigraphischer und paläomagnetischer Daten der Bohrung Metelen 1001 eine großregional korrelierbare Gliederung abgeleitet. Nach Korrelationen mit dem Lägerdorf-Profil hat die Bohrung Metelen einen Zeitraum vom unteren Untercampan (entsprechend etwa dersenonensis-Zone) bis zum höheren Obercampan (etwa unterer Teil derlangei-Zone) aufgeschlossen.

In dem am NW-Rand des Beckens gelegenen Profil konnten Migrationsschübe borealer und tethyaler Faunenelemente beobachtet werden, die belegen, daß auch in der Endphase der Beckenentwicklung während des Campans noch ein intensiver Faunenaustausch mit den umgegebenden Meeresräumen stattfand. Die bathymetrische Entwicklung im Profil Metelen spiegelt die durch subherzyne Bewegungen und eustatische Meeresspiegelschwankungen geprägte Beckenentwicklung wider.

Das Profil Metelen gliedert sich in eine liegende Tonmergel-Fazies (mittleres Untercampan bis unteres Obercampan) und eine hangende Kalkmergel-Fazies (mittleres bis höheres Obercampan). Während dieses Sedimentationszeitraumes wurde unterschiedliches detritisches Material des Berrias bis Santon von den nördlich bzw. nordwestlich angrenzenden Schwellen geschüttet. Der terrestrische Eintrag ist während der Phasen tektonischer Aktivität deutlich erhöht. Nach Reifemessungen wurden die Gesteine an der Basis des Profils nie tiefer als 500 m versenkt oder stärker erwärmt. Die diagenetischen Vorgänge (Illitisierung, Karbonatzementation, Silifizierung) sind daher auf die Wechselwirkung mit zirkulierenden, meteorischen Wässern zurückzuführen.

Ausgeprägte Karbonatzyklen, die mit Schwankungen temperatur- und bathymetrie-signifikanter Faunenparameter korrelieren, charakterisieren die Schichtfolge. Für die Zyklen 4. bis 6. Ordnung ist aufgrund ihrer Temperatur-und Bathymetrieentwicklung von einer glazio-eustatischen Genese auszugehen. Aufgrund gegensätzlicher tektonischer und eustatischer Trends sind die Temperatur- und Bathymetriekurven in den Zyklen 4. und 5. Ordnung häufig gegeneinander verschoben. Die in der bathymetrischen Kurve erkennbaren Zyklen 2. und 3. Ordnung lassen sich meist subherzynen Bewegungen zuordnen, was für eine tektono-eustatische Genese dieser Zyklen spricht.

Die Foramol-Assoziationen der obercampanen Flachwasserablagerungen belegen ein gemäßigtes Klima. Vom oberen Untercampan bis zum mittleren Obercampan fand eine Abkühlung statt, die sich in der abnehmenden Häufigkeit thermophiler Taxa widerspiegelt. Unabhängig von diesem Klimatrend sind im gesamten Profil Hinweise auf das abwechselnde Vordringen kühlerer (borealer) und wärmerer (tethyaler) Wassermassen zu beobachten. Die maximale Intensität der Warmwasservorstöße verknüpft mit geringen Temperaturgradienten in der Wassersäule liegt im mittleren Untercampan. Die Kaltwasserphasen stehen im Zusammenhang mit einem intensiven Küsten-Upwelling, wobei die Ausprägung der Wasserschichtung in Abhängigkeit von der sich ändernden Lage zum Upwelling-Zentrum stark wechselt.

Schlüsselwörter

Biostratigraphie Sequenzstratigraphie Magnetostratigraphie Sedimentologie Diagenese Fazies Karbonat Und Faunenzyklen Paläoklimatologie Faunenmigration Paläobathymetrie Paläogeographie Münsterland (NW-Deutschland) Kreide (Campan) 

The Metelen 1001 well stratigraphy, palecology and facies of cyclic sediments of the Campanian (Münsterland, NW Germany)

Summary

The regional Campanian stratigraphy of the Münsterland Basin strongly consides biofacial aspects and is not suitable for international correlation. A new stratigraphical scheme for the Münsterland area (based on foraminifers, coccoliths, inocerams, cephalopods, sequence stratigraphy and paleomagnetism) is derived from Metelen 1001 section data. Correlation with the Lägerdorf section shows that the Metelen section covers a period from the early Lower Campanian (approx,senonensis zone) to the late Upper Campanian (appr. lower part of thelangei zone).

The Metelen 1001 section is situated at the northwestern edge of the Münsterland Basin. The migration of boreal and tethyal taxa give evidence of an intensive faunal exchange between the Münsterland Basin and the surrounding seas. The bathymetrical development reflects Sub-Hercyninan movements and eustatic changes in the sea level.

The Metelen section can be subdivided into a basal clayey-marlstone facies (middle Lower Campanian to early Upper Campanian) and an overlying calcareous-marlstonefacies (middle to higher Upper Campanian).

Dominant minerals of the clayey-marlstone facies are dolomite-free calcite, quartz, illite, illite-smectite mixed layer minerals and kaolinite. Reworked microfossils indicate that the detritic material was eroded from Berriasian to Santonian deposits and discharged from northern or western areas. The composition of the organic matter indicates an increase in the terrestrial input during phases of tectonical movement. A coalification study showed that the sediments at the bottom of the borehole were never burried deeper than 500 m and were never subject to high temperatures. Compaction and illitization are the only diagenetic alterations in the sediments.

The calcareous-marlstone facies consists mainly of flaser bedded, more or less sandy glaukonitic biomicrites deposited in a low to medium energy environment. Biogenetic material was periodically discharged from the adjacent Gronau-Ochtrup sill. Feldspars, mica and chlorite observed in the upper 30 m of the section were transported for a short distance only as evidenced to their good preservation. Different cements in carbonatic beds indicate a complex diagenesis within meteoric-vadose and meteoric-phreatic environments. Late diagenetic silification of some layers reveals a diagenetic influence of carbonate-poor and SiO2-saturated water. The clay mineral association became impoverished by a strong illitization.

The sedimentation of the Metelen section is characterized by distinct fourth to sixth order carbonate cycles, interpreted as sediment-flow cycles, productivity cycles of coccoliths, carbonate-dissolution cycles and alternate rhythmites produced by changing lime and clay input. Four geochemical-sedimentological megacycles reflect sediment-flow cycles of different detritic material. The fifth and sixth order carbonate cycles can be strongly correlated with temperature-significant faunal parameters. The increase in the thermophile taxa within the cycles is directly proportionalo to an increasing carbonate content. The sixth order cycles can be well correlated with bathymetrically significant faunal parameters. These cycles therefore indicate a glacio-eustatic origin. Shifted temperature and bathymetry curves in the fifth and fourth order cycles can be explained by superimposed and adverse tectonic and eustatic trends. Second and third order cycles are only evidenced in the bathymetric curve. They correlate well with Sub-Hercynian movements and seem to be of tectono-eustatic origin.

Faunas which closely resemble recent Foramol-Associations of temperate water in middle latitudes are observed in the Upper Campanian shallow water deposits. The decrease in abundance of thermophile planktonic foraminifers is related to cooling temperatures from the late Lower Campanian to the middle Upper Campanian. Deposits of the deeper sublitoral reflect mainly the hydrographical development. Frequent alternations of advancing cooler (‘boreal’) and warmer (‘tethyal’) water masses are evident. The strongest influx of warmer water took place during the middle Lower Campanian. Plankton and benthos point to a similar water temperature on the surface and in the bottom water during this period. The warm water periods are explained by surface currents advancing from the Tethys northwards. A cold bottom water current flowed southwardsfor balance of the water masses. This happened on the Central European shelf in coastal upwelling-zones caused by atmospheric circulation patterns. Sediments of the Metelen section influenced by upwelling are characterized by clayey sedimentation,

Mg-poor calcite, slightly increased Corg and pyrite content, rare glaukonite and phosphorite, corrosion of calcareous microfossils, very high plankton productivity (in layers), abundance of siliceous sponges, rare and small-sized thermophile taxa, benthic faunas similar to Flysch faunas, the occurrence of meso- and bathypelagial selachians.

Water layering more or less strongly developed depending on the distance to the upwelling center. Upwelling also had an effect on the shallow water environments.

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Copyright information

© Institut für Paläontologie, Universität Erlangen 1991

Authors and Affiliations

  • Matthias Kaever
    • 1
  • André Lommerzheim
    • 1
  1. 1.Geologisch-Paläontologisches Institut der UniversitätMünster

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