Profil, Vol.6, 1993

Leinfelder, R. R. (1994a):

Karbonatplattformen und Korallenriffe innerhalb siliziklastischer Sedimentationsbereiche (Oberjura, Lusitanisches Becken, Portugal).

Carbonate Platforms and Coral Reefs within a Siliciclastic Setting (Upper Jurassic, Lusitanian Basin, Portugal).-

Profil, 6, 1-207, Stuttgart (Inst. Geol. Pal. Univ.)


Conclusions
Resumo portugues

Abstract:

During the Late Jurassic, the Lusitanian Basin of Portugal experienced an intensive rifting phase which caused pronounced bathymetric and, hence, facies differentiation. Particularly during the Kimmeridgian and Tithonian, siliciclastics were fed into the basin, resulting in a mixed carbonate-siliciclastic basin fill. Carbonate platforms and isolated coraliferous reefs of different dimensions and composition frequently developed within this setting.

A shallow-water carbonate platform exhibiting distinct facies zonation is represented by the narrow Ota Platform (Kimmeridgian). The buildup exhibits an aggradational architecture and is rimmed by a high-energy, high-diversity coral reef. In contrast to most other Upper Jurassic high-energy reefs, the Ota coral reef contains abundant microbial and algal crusts. This was due to the achievment of equilibrium conditions between production and export of debris, which can be explained by the existence of a tectonically caused, steep by-pass margin. Sedimentation in interior platform settings is mostly characterised by stacked, autocyclic, small-scale shallowing-up sequences. The narrow Ota buildup developed over a basement horst and was protected from surrounding siliciclastics by its elevated position and a strong longshore current. The Castanheira slope-type fan delta (Kimmeridgian) also formed at the strike-slip margin of a continental pull-apart subbasin. The fan sediments are dominated by coarse arcosic conglomerates. Coral-microbial reefs grew on deactivated fan areas during two phases of relative sea-level rise. Collapse events in the course of sea level falls led to resedimentation of allochthonous limestones in more distal fan areas.

During transgressive phases coral biostromes and ooid bars developed on top of a fine-grained siliciclastic slope system which formed coevally with parts of the Ota Platform and the Castanheira Fan (Kimmeridgian Amaral-Abadia ramp system). The Alrota patch reefs (Tithonian), the Caldas-Bolhos carbonate unit (Kimmeridgian) and other structures also developed within siliciclastic settings. Diversity of coral faunas decreased where elevated sedimentation rates occurred. Functional parameters such as number of septae, calical type and general growth form of corals, as well as incrustation rates enable to estimate the rate of sedimentation.

Comparison with carbonate buildups developing distant from siliciclastic influence (Montejunto Platform, Oxfordian; Sintra Ramp, Kimmeridgian to Tithonian) shows that carbonate production and faunal diversity within siliciclastic settings need not be inhibited, as long as efficient siliciclastic fences and traps are active (e.g. rising salt diapirs, structural highs, subsidence traps, longshore currents, oolite filters). Relative sea-level rise additionally facilitates the growth of reefs and carbonate platforms. However, it is not a general necessity for carbonate production within siliciclastic settings. Well adapted corals may produce carbonate structures even directly within a terrigeneous environment.

The Upper Jurassic mixed carbonate-siliciclastic sediments of the Lusitanian Basin are characterised by rapid facies transitions. Third-order sea-level changes only modified the principal depositional systems rather than entirely changing them. These principal systems (particularly siliciclastic prograding slope, siliciclastic fan, carbonate platforms) were determined by pre- and synsedimentary rift tectonics and persisted over several third-order sea-level cycles. Oil plays were common within the Jurassic of the basin, although former fossil fuels were largely destroyed by later inversions and subsequent microbial decay.

The analysis of the architecture of Upper Jurassic deposits in the Lusitanian Basin shows the complexity of such ocean marginal basins, most of which today represent poorly accessible offshore basins. The interpretation of factors leading to the development of carbonate platforms and coral reefs within a dominantly siliciclastic realm is a powerful tool for reconstructing basin development and for assessing hydrocarbon potential.

Please note: This study also includes figure labelling, figure captions and ca. 8 pages of chapter summaries (see table of contents) in english language.


Final conclusions of paper:

New results on carbonate sedimentology based on the Ota-Platform and other 'buildups':

Comparison between Upper Jurassic buildups from the Lusitanian Basin

Three types of buildups exist:

The significance of the buildups from central Portugal for Upper Jurassic reef models

The mixed carbonate-siliciclastic depositional models

  • During the Kimmeridgian and Tithonian coral reefs and carbonate buildups of the Lusitanian Basin largely grew within siliciclastic settings. The carbonates were largely or completely protected from terrigeneous influence by a variety of sheltering mechanisms. These represent a variable combination of factors, such as elevated position, longshore currents, filtering of quartz by ooid formation, local subsidence traps and sea level rise. In incompletely protected areas, adapted corals could form local patch reefs. The degree of adaption of corals can be estimated by several morphological criteria (number of septae, calical type, growth form) (see Chap. 6.2).

  • The principal mixed depositional system models are:

    Comparison of coral reefs and platforms from siliciclastic and carbonate settings

  • Mechanisms screening-off siliciclastics can be very effective, so that carbonate productivity and diversity of organisms often can be very high even within carbonate areas surrounded by siliciclastic sedimentation (e.g. Ota-Platform). Examples from pure carbonate settings (Sintra-Ramp, Montejunto-Platform) may even show lower diversity of reef organisms, caused by a deeper position of reefs and elevated sedimentation rate of lime mud. Rate of background sedimentation, both terrigeneous and calcareous, controls the diversity and structure of reef associations at least to, or higher than, the degree exerted by bathymetry/light, water energy and salinity.

  • Another interesting aspect is that nutrient input during times of dominance of terrigeneous material was probably higher than during times of carbonate dominance. The high diversity of reef organisms in the Ota reef (surrounded by siliciclastics) and their partial high diversity in the Alrota reefs (situated directly within a terrigeneously polluted setting) could indicate that during the Jurassic reef corals were not yet specialised to oligotrophic settings as are modern corals.

    Sequence stratigraphy of the Upper Jurassic of the central Lusitanian Basin

    The discontinuous development of the Upper Jurassic of the Lusitanian Basin, and its significance for the analysis and hydrocarbon exploration of similar marginal basins


    Resumo

    Durante o Jurássico Superior, a Bacia Lusitânica (Portugal) foi sujeita a uma intensa fase de 'rifting' o que provocou uma acentuada diferenciação batimétrica e, consequentemente, de fácies. Particularmente durante o Kimeridgiano e o Titoniano, material siliciclástico invadiu a Bacia, daqui resultando o desenvolvimento de uma sedimentação mixta, carbonatada e siliciclástica. Neste contexto, formaram-se plataformas carbonatadas e recifes coralígenos de dimensões e composição variadas. A Plataforma da Ota é o exemplo de uma plataforma carbonatada de pequena profundidade, que exibe uma pronunciada zonação de fácies (Kimeridgiano). Este edifício carbonatado revela uma arquitectura agradacionária e é bordejado por um recife de alta energia, composto por corais muito diversificados. Contrastando com a maioria dos outros recifes de alta energia do Jurássico Superior, o recife da Ota contém abundantes crostas algais e microbióticas. Isto deve-se ao equilíbrio estabelecido entre as condições de produção e de exportação do material biodetrítico, o que pode explicar-se por forte inclinação da margem da plataforma, facilitando o transporte 'off-bank'. A sedimentação no interior da plataforma é caracterizada por um empilhamento de sequências de pequena escala, batidecrescentes e autocíclicas. A estreita plataforma da Ota desenvolveu-se sobre um horst de soco e ficou protegida do material terrígeno circundante pela sua posição elevada e pela acção de forte corrente litoral.

    O delta em leque de talude da Castanheira (Kimeridgiano) depositou-se na margem leste, tectonicamente activa, de uma subbacia de estrutura 'pull-apart' continental, sendo os sedimentos dominados por conglomerados arcósicos grosseiros. Recifes coralígeno-algais desenvolveram-se nas zonas desactivadas daquele leque submarino, durante duas fases de elevação relativa do nível do mar. Alguns episódios de colapso, no decurso da diminuição do nível do mar, provocou a resedimentação de calcários alóctonos nas áreas mais distais daquele leque submarino.

    Durante as fases transgressivas, biostromas de corais e barras oolíticas desenvolveram-se no topo de um sistema siliciclástico fino, de talude, o qual é contemporâneo de parte da plataforma da Ota e do leque submarino da Castanheira (Fms de Amaral e de Abadia, Kimeridgiano). Os 'patch reefs' de Alrota (Titoniano), a unidade carbonatada de Caldas-Bolhos (Kimeridgiano) e outras estruturas coralígenas, desenvolveram-se, também, em contextos siliciclásticos. A diversidade das faunas coralígenas diminuia quando a taxa de sedimentação aumentava. Certos parâmetros funcionais, como o número de septos, tipo de cálice e a morfologia geral dos corais podem ser utilizado na avaliação da taxa de sedimentação.

    Comparando aquelas estruturas com as plataformas e recifes que se desenvolveram longe das influências siliciclásticas (plataforma de Montejunto do Oxfordiano; rampa de Sintra do Kimeridgiano e Titoniano) conclui-se que a produção de carbonatos e a biodiversidade, nos domínios siliciclásticos, podem não ser afectados, desde que existam barreiras e armadilhas sedimentares activas. (por ex: relevos diapíricos, altos estruturais, 'armadilhas' por subsidência, correntes litorais, filtros de oólitos). A elevação relativa de nível do mar facilita e reforça o desenvolvimento dos recifes e das plataformas carbonatadas. No entanto, isto nem sempre é necessário para a produção de carbonatos em domínio siliciclástico. Corais bem adaptados podem produzir estruturas carbonatadas, mesmo em contacto directo com o ambiente terrígeno.

    A sedimentação mixta carbonatada e siliciclástica do Jurássico Superior da Bacia Lusitânica carateriza-se por apresentar rápidas mudanças de fácies. Oscilações de 3a ordem do nível do mar apenas provocam modificações nos sistemas deposi-cionais principais, não conduzindo à sua mudança total. Estes sistemas deposicionais (em particular os de talude siliciclástico, e as plataformas carbonatadas) foram originados por tectónica pré e sinsedimentar ligada ao 'rifting' e persistiram durante vários ciclos eu-státicos de 3a ordem. Verificam-se numerosas ocorrências de hidrocarbonetos as quais, todavia, foram destruídas pela posterior tectónica de inversão e subsequente destruição microbiana.

    A análise da arquitectura dos depósitos do Jurássico Superior da Bacia Lusitânica mostra a complexidade deste tipo de bacias marginais oceânicas, a maioria das quais situa-se na pouco acessível área do 'off-shore'. A interpretação dos factores que determinaram o des-envolvimento dos recifes e das plataformas carbonatadas no seio dos ambientes siliciclásticos é um instrumento essencial na reconstituição da evolução das bacias sedimentares e na avaliação do seu potencial petrolífero.

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    Last changes Nov. 2004 by Reinhold Leinfelder