Sedimentological evolution of the late Emsian to early Givetian carbonate ramp in the Mader (eastern Anti-Atlas, SE-Morocco)

Abstract

During the Early to Middle Devonian, a small carbonate ramp was established on the northwestern margin of the Sahara Craton. Remnants of this ramp are perfectly exposed in the Mader (eastern Anti-Atlas). Since the sedimentary successions are homogenous with respect to composition and due to the lack of index fossils, correlation is based on an integrated approach including sequence-, litho- and biostratigraphy. According to this approach, 10 depophases can be distinguished. During the early ramp phase (depophase 1-3), homogenous sedimentation of mudstones and crinoid limestones took place in the Mader area. Relative sea level was high during depophase 1-2 and increased during late depophase 2 and depophase 3. Deposits of depophase 4 document a high sea level and were exclusively recorded in the northern Mader where they form a conspicuous sedimentary wedge consisting of limestone-marl alternations. Increasing sea level is indicated by the sedimentary successions of depophase 5a. During this phase, reef dwellers inhabited the southern Mader. The relative sea level was high during depophase 5 b-5e when reef dwellers occurred in the southern, western, and northernmost Mader and resedimented limestones were deposited in the northern Mader. Regional sea-level fluctuations correlate partially with fluctuations recorded in Europe and northern America. The composition of late Emsian to early Eifelian rocks shows close similarities to modern cool-water carbonates whereas lower Givetian limestones correspond more to tropical carbonates. The geometry and facies relationships of the Devonian in the Mader suggest increasing tectonic activity during the Middle and Late Devonian. This culminated in the formation of a small basin centre in the northern Mader. Basin formation was probably governed by transtensional forces and thus the Mader Basin represents a pull-apart structure.

Während des Unter- und Mitteldevons entwickelte sich am Nordrand des Sahara-Kratons eine kleine Karbonatrampe. Die Überreste dieser Rampe sind im Mader (östl. Anti-Atlas) hervorragend aufgeschlossen. Da die Abfolgen homogen zusammengesetzt sind und nur wenige biostratigraphisch bedeutende Fossilien enthalten, basiert die Korrelation der Profile auf einem integriertem Ansatz, der die Sequenz-, Litho- und Biostratigraphie berücksichtigt. Folgt man diesem Ansatz, so lassen sich zehn Depophasen unterscheiden. Während der frühen Rampenphase (Depophase 1-3) kam es zur Sedimentation von Mudstones und Crinoidenkalken im Mader. Im Lauf der Depophase 1-2 war der relative Meeresspiegel hoch; während der späten Depophase 2 und der Depophase 3 stieg er an. Die Ablagerungen der Depophase 4 belegen einen hohen Meeresspiegel und bestehen aus Kalk-Mergel-Wechselfolgen, die ausschließlich im nördlichen Mader erhalten sind. Ein erneut ansteigender Meeresspiegel wird durch die Depophase 5a belegt. Riffbewohner besiedelten während dieser Phase das südliche Mader. Während der Depophasen 5b-5e war der relative Meeresspiegel hoch und die Riffbewohner traten im südlichen, westlichen und nördlichsten Mader auf, während im nördlichen Mader resedimentierte Kalke abgelagert wurden. Die regionalen Meeresspiegelschwankungen korrelieren zum Teil mit den Fluktuationen, die aus Europa und Nordamerika bekannt sind. Die Gesteine des Ober-Ems bis Unter-Eifel sind ähnlich wie rezente Kaltwasserkarbonate zusammengesetzt, während die Gesteine des Unter-Givets eher tropischen Karbonaten entsprechen. Die Geometrie und die Faziesbeziehungen des Devons im Mader belegen zunehmende tektonische Aktivität während des Mittel- und Oberdevons. Diese kulminierte in der Bildung eines kleinen Beckenzentrums im nördlichen Mader. Die Beckenbildung wurde vermutlich durch transtensionale Kräfte gesteuert, so daß das Mader als eine Pull-Apart Struktur angesehen werden kann.