Stratigraphie, Faunenentwicklung und Paläoökologie im Karbon von Kantabrien (Nord-Spanien)

Stratigraphy, faunal development and palaeoecology in the Carboniferous of Cantabria (northern Spain)

M.R.W. Amler

Zum Karbon Kantabriens sind seit der Mitte des 19. Jahrhunderts einzelne Aspekte der Paläontologie untersucht worden - zunächst einzelne Faunenbeschreibungen mit dem Ziel, die Stratigraphie innerhalb des Kantabrischen Orogens zu klären. Dabei wurden auch bereits erste faunistische Beziehungen angerissen, ohne dass die Existenz der einzelnen Beckenentwicklungen oder strukturgeologischen Teilzonen bekannt war.

Während der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts galt das geowissenschaftliche Interesse vorwiegend den paralischen Faziesräumen, um aus wirtschaftlichen Gründen die Geologie der Kohle-führenden Sequenzen zu klären. Einen Gesamtüberblick der geologischen und stratigraphischen Untersuchungen zum Paläozoikum im Raum León - Palencia wurde von COMTE 1959 publiziert. Auf den von ihm unterschiedenen stratigraphischen Einheiten basieren viele der heutigen Formationen, auch wenn in der Folgezeit Korrelationen modifiziert und ergänzt wurden. Erst in den 60er und 70er Jahren des 20. Jahrhunderts verstärkte sich das Interesse an der Geologie und Paläontologie Kantabriens; mehrere Arbeitsgruppen beschäftigten sich mit der faziell-sedimentären Entwicklung und Stratigraphie einzelner Teilbecken sowie der Paläontologie der paläozoischen Schichtfolgen. Während dieser Zeit wurden auch weite Gebiete Kantabriens neu kartiert. Besonders durch die Arbeiten der Gruppen aus Oviedo (Spanien) und Leiden (Niederlande) sowie Tübingen (Deutschland) ist die Kenntnis zur Stratigraphie und tektonischen Entwicklung beträchtlich verfeinert worden.

Inzwischen haben sich die Untersuchungen auf die Zusammenhänge zwischen sedimentären Sequenzen, Subsidenz und Orogenese sowie Beckenmodellierung konzentriert.

Abb. A: Geologische Struktureinheiten im Kantabrischen Gebirge. Das Untersuchungsgebiet liegt im Südosten der La Sobia-Bodon- und der Somiedo-Correcillas-Einheiten.

 

Die systematische Paläontologie und ihre Anwendungsgebiete außerhalb biostratigraphischer Fragestellungen ist insgesamt sehr unterschiedlich betrieben worden. Untersucht wurden, neben Conodonten zur Datierung, bisher vorrangig Goniatiten, Brachiopoden, Trilobiten, Ostracoden und Fusuliniden sowie Pflanzen, oftmals jedoch nur aus einzelnen Formationen, stellvertretend für Teilbecken oder Faziesräume. Seit dem durch strukturgeologische Untersuchungen das Mosaik des Kantabrischen Gebirges (Abb. A) detaillierter aufgeschlüsselt wird, kommt auch den Faunenvergesellschaftungen in den einzelnen Faziesräume größere Bedeutung zu. Dabei ist deutlich geworden, dass sich die (bio-) faziellen Entwicklungen in den einzelnen „Becken“ voneinander unterscheiden und nicht immer korrelierbar sind . Dies konnte z.B. bei der Analyse des spät-oberkarbonischen Guardo-Beckens demonstriert werden. Auch die überregionalen faunistischen Beziehungen erbrachten bedeutende paläogeographische Erkenntnisse, wie dies speziell im frühen Oberkarbon im Hinblick auf Brachiopoden, für Fusuliniden und Korallen untersucht wurde und dabei paläobiogeographische Verbindungen zu den Karnischen Alpen und der Ukraine aufgezeigt werden konnten.

Abb. B: Gliederung des Mississippiums im südlichen Kantabrischen Gebirge (aus AMLER & WINKLER PRINS 1999).

 

Abb. C: Geländeeinschnitt, der den Ausstrich der Vegamian-Formation kennzeichnet; Rio Curueño-Tal südlich von Tolibia de Abajo (Foto: S. Prasser).

 

Wir wollen in diesem Projekt, das auf weitere 5 Jahre konzipiert ist, einerseits faunistische Beziehungen innerhalb der Teilareale des Kantabrischen Orogens (Kantabrische Zone: Asturo-Leonesische Region, Palentinische Region) untersuchen und andererseits die bisher postulierten Verbindungen zum Karbon der Karnischen Alpen, der Karawanken und der Ukraine sowie nach Nordamerika überprüfen. Mollusken eignen sich wegen ihres Provinzialismus besonders für derartige Untersuchungen.

Sie sollen zusammen mit Brachiopoden, Trilobiten und Ostracoden hinsichtlich ihrer Vergellschaftungen innerhalb ausgewählter karbonischer Formationen Kantabriens (Abb. B); Ermita-Fm., Vegamián-Fm. (Abb. C), Genicera-Fm. (Abb. D), Valdeteja-Fm. (Abb. E), Pando-Fm. sowie Cantabrisch-Barruelische Faunen) analysiert werden, um sie dann in Bezug auf Vergesellschaftungen, Beziehungen und paläobiogeographische Verbreitung auszuwerten und um schließlich faunistische Indizien für die paläogeographische Position der kantabrischen Teilbecken zu erhalten.

Abb. D: Profil durch die Genicera-Formation; Rio Curueño-Tal südlich von Tolibia de Abajo (Foto: S. Prasser).

 

Zusätzliches Interesse besteht an den Cantabrisch-Barruelischen Faunen, die die jüngsten voll-marinen Faunen Europas westlich (?) der russischen Plattform repräsentieren.

Biostratigraphy and palaeoenvironmental interpretation of the Lower Carboniferous Vegamián and Genicera formations (Cantabrian Mountains, Northern Spain) based on conodonts and silicified foraminifera

M.R.W. Amler & U. Balthasar

A mapping and sampling campaign in the La Sobia-Bodon and Somiedo-Correcillas units of the southern Cantabrian Mts (Abb. A) provided new and refined data on fauna, biofacies, age and palaeogeographic relationships of the early Carboniferous Vegamián and Genicera formations.

Abb. E: Höhenzüge im Gebiet des Rio Curueño-Tals südlich von Tolibia de Abajo mit dem Ausstrich der deutlich gebankten Karbonate der Barcaliente-Formation und den überwiegend undeutlich grob gebankten bis massigen Kalksteinen der Valdeteja-Formation (Foto: S. Prasser).

 

The age of the Vegamián Formation based on conodonts is dated as middle to late Tournaisian or early Visean (cooperi–communis to anchoralis-latus Zone), based on radiolarians as late Tournaisian to early Visean (Albaillella indensis Zone as almost equivalent to the anchoralis-latus Zone). The Genicera Formation, although succeeding with a short hiatus, is dated as latest anchoralis-latus Zone or earliest texanus Zone by conodonts for the Gorgera Member, as Albaillella cartalla Zone by radiolarians (roughly equivalent to the late texanus Zone) for the upper part of the Lavandera Member, as bilineatus Zone for the lower and multinodosus Zone for the middle part of the Canalón Member. For the topmost part, already dated as Eumorphoceras Stage (E2), no additional data became available.

For an analysis of the taxonomy and palaeoecology of silicified foraminifera from the Genicera Formation, a section through the Gorgera, the Lavandera and the Canalón Member (Abb. B, D) was measured and sampled for biofacies analyses. 11 of 29 limestone samples yielded abundant silicified foraminiferal faunas, which can be subdivided into two groups of different abundance patterns. The first group always shows a comparable low abundance (individual taxa rarely exceed 10% of the whole fauna), whereas the second group frequently shows high abundance (individual taxa rarely constitute less than 10% of the whole fauna, but may constitute up to 70%). Based on abundance patterns and taxonomy, two faunal associations can be distinguished, named after their occurrence within the members of the Genicera Formation as “Gorgera Association” and “Canalón Association”, respectively. The Gorgera Association consists of a) high abundance patterns of Trochammina mehli and Rectoseptatournayella pyriformis; b) low abundance patterns of Thurammina spp., Tolypammina cyclops, T. irregularis, Hyperammina kahlleitensis, H. stabilis, Reophax northviewensis, Foraminifera aff. Moravammina? constricta. The Canalón Association is characterized by a) high abundance patterns of Hyperammina rockfordensis, H. sp. A, Kunklerina kunklerensis and Ammobaculites gracilis; b) low abundance patterns of Thurammina spp., Ammodiscus siliceus, Tolypammina cyclops, T. irregularis, T. spp., Hyperammina aperta, H. kahlleitensis, H. stabilis, Reophax northviewensis and Trochammina mehli. Taphonomic influence on the formation of the associations were excluded to explain the recognized associations. The study of the accompanying fauna, microfacies and regional geology shows palaeobathymetry to be the main or only palaeoenvironmental factor that changed significantly throughout that time interval containing the foraminiferal associations. As the successsion of the Genicera Formation is interpreted to reflect a continuous sea-level rise, it is assumed that benthic faunas shifted with time through different bathymetrical zones and had to cope with the depth-related change of palaeoenvironmental parameters like oxygen concentration, temperature and availability of food. The proposed palaeobathymetrical hypothesis is compared with a contemporaneous model for the Deseret Basin of the western United States.

A preliminary biogeographical interpretation of the faunistical data at the present state of knowledge with respect to the different palaeogeographical reconstructions leads to several differing hypotheses for a positioning of Iberia in the Early Carboniferous. Faunistic relationships to the southern part of the Russian Platform seem to dominate above those to west-central Europe and – least evident – to North America. Consequently, the palaeogeographic map provided by SMITH et al. (1981, 1982) cannot be supported by palaeontological data from Iberia. The map(s) of SCOTESE & MCKERROW (1990) and SCOTESE et al. (1979, 1985) are more plausible. If a continuous landmass had blocked faunal interchange between the Cantabrian Basin and the west-central European Kulm Basin, the presumed close relationships are difficult to interpret or were a parallel development without real and close connections. Among others, the following three possibilities are to be discussed for the Early Carboniferous:

1. The western part of Gondwana was already fairly close to southwest Laurussia; Iberia was positioned opposite to the British-Irish Carbonate Platform, but relatively far south leaving space for a narrow Rheic Ocean which must have been closed rapidly during the Late Carboniferous. The Cantabrian Basin was opened eastward and allowed faunal exchange with the Ukraine and North Africa across the east-west trending seaway via dispersal of larvae.
2. The western part of Gondwana was still separated from southwest Laurussia by the Theic Ocean; Iberia was positioned centrally between the two continents, at the northern margin of the Rheic Ocean near to south-central Laurussia. The Cantabrian Basin was opened southeast or eastward; faunal exchange was possible with eastern regions; relationships to west-central Europe were blocked.
3. Gondwana was separated from Laurussia by still relatively wide Theic and Rheic oceans; Iberia was positioned relatively easterly, quite distant from central Laurussia and Gondwana. The Cantabrian Basin was opened southeast- or eastward; faunal exchange was possible to a certain extent with eastern, northern, western and southern regions by cosmopolitan taxa, but would also require several endemic forms.

 

References

SCOTESE, C.R. & MCKERROW, W.S., 1990: Revised Worls maps and introduction. - in: MCKERROW, W.S. & SCOTESE, C.R., eds., Palaeozoic palaeogeography and biogeography. - Geological Society London Memoir 12.

SCOTESE, C.R., BAMBACH, R.K., BARTON, C., VAN DER VOO, R. & ZIEGLER, A.M., 1979: Paleozoic base maps. - Journal of Geology 87 (3).

SCOTESE, C.R., VAN DER VOO, R. & BARRETT, S.F., 1985: Silurian and Devonian base maps. - in: CHALONER, W.G. & LAWSON, J.D., eds., Evolution and environment in the Late Silurian and Early Devonian. - Philosophical Transactions of the Royal Society of London B 309 (1138).

SMITH, A.G., HURLEY, A.M. & BRIDEN, J.C., 1981: Phanerozoic paleocontinental world maps. - 102 p., 88 figs.; Cambridge (Cambridge University Press).

SMITH, A.G., HURLEY, A.M. & BRIDEN, J.C., 1982: Paläokontinentale Weltkarten des Phanerozoikums. - 102 p., 88 figs.; Stuttgart (Enke).

Mitarbeiter

J. Kühn, S. Prasser, (U. Balthasar).

Vernetzung

u.a. Universität Erlangen-Nürnberg, Universität Köln, Universität Kiel, Naturalis Leiden, Universität Oviedo.

Präsentation von Ergebnissen

Tagungen in Zürich (1998), Coburg (2000) und Frankfurt/M. (2001).

Diplomarbeiten und Diplomkartierungen

KÜHN, J. (2005): Geologische Kartierung paläozoischer Gesteine und sedimentologische, mikrofazielle und biostratigraphische Aspekte der unterkarbonischen Barcaliente-Formation im Kantabrischen Gebirge in NW-Spanien. - Unveröff. Diplomarbeit und Kartierung, Philipps-Universität Marburg. – 163 S., 52 Abb., 10 Taf., 1 Kte.; Marburg.

PRASSER, S. (2005): Zur paläogeographischen Entwicklung von Iberia im Paläozoikum mit Erläuterungen zur geologischen Karte der Region südlich von Tolibia de Abajo (Curueño-Tal, Kantabrisches Gebirge, Nordspanien). – Unveröff. Diplomarbeit und Kartierung, Philipps-Universität Marburg. – 98 S., 49 Abb., 2 App., 1 Kt.; Marburg.

REEH, K., [2003] (2004): Erläuterungen zur geologischen Karte der Umgebung von Nocedo de Curueño (Kantabrisches Gebirge, Nordspanien). – Unveröff. Diplom-Kartierbericht, Philipps-Universität Marburg. – 58 S., 25 Abb., 3 Taf., 1 Kte.; Marburg.

STEUERWALD, S. (2002): Erläuterungen zur geologischen Karte in der Correcillas-Einheit zwischen Gete und Vegacervera im südlichen Kantabrischen Gebirge, Nordspanien. – Unveröff. Diplom-Kartierbericht, Philipps-Universität Marburg. – 45 S., 15 Abb., 1 Kt.; Marburg.

STEUERWALD, S. (2002): Zur Fauna und Paläoökologie der Demués-Formation aus dem Oberkarbon Kantabriens (Nord-Spanien). - Unveröff. Diplomarbeit, Philipps-Universität Marburg. – 124 S., 11 Abb., 7 Tab., 10 Taf.; Marburg.

HUWE, S. (2001): Fauna, Biofazies und paläogeographische Beziehungen der unterkarbonischen Vegamián-Formation (Kantabrisches Gebirge, Spanien). - Unveröff. Diplomarbeit, Philipps-Universität Marburg. - 83 S., 9 Abb., 3 Tab., 26 S. App., 7 Taf.; Marburg.

HUWE, S. (2001): Erläuterungen zur geologischen Karte des Gebietes östlich und westlich von Gete (Kantabrisches Gebirge, Spanien). - Unveröff. Diplom-Kartierbericht, Philipps-Universität Marburg. - 64 S., 31 Abb., 1 Tab., 1 Kt.; Marburg.

BALTHASAR, U. (2001): Taxonomy and Palaeoecology of silicified Foraminifera from the Lower Carboniferous Genicera Formation (Cantabrian Mountains, Northern Spain). - Unveröff. Diplomarbeit, Philipps-Universität Marburg. - 59 S., 12 Abb., 25 Tab., 31 S. App., 22 Taf.; Marburg.

BALTHASAR, U. (2001): Bericht zur geologischen Kartierung der Umgebung südlich von Tolibia de Abajo (Kantabrisches Gebirge, Nordspanien). - Unveröff. Diplom-Kartierbericht, Philipps-Universität Marburg. - 38 S., 20 Abb., 1 Kt.; Marburg.

Publikationen über das Forschungsprojekt

AMLER, M.R.W. & WINKLER PRINS, C.F. (1999): Lower Carboniferous marine bivalves from the Cantabrian Mountains (Spain). – Scripta Geologica 120: 1-45, 3 Abb., 5 Taf.; Leiden.

BALTHASAR, U. & AMLER, M.R.W. (2003): Silicified Foraminifera from the Lower Carboniferous Genicera Formation (Cantabrian Mountains, Northern Spain) and their palaeoenvironmental interpretation. – Cour. Forsch.-Inst. Senckenberg 242: 1–19, 8 Abb., 2 Taf.; Frankfurt a. M.

AMLER, M. R. W. & WINKLER PRINS, C. F. (i. Vorber.): Bivalve molluscs from the Upper Carboniferous Sama Formation of Cantabria (Spain). – Scripta Geologica; Leiden.