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Lithofacies and petrography of siliciclastic red bed sequences:
a new lithostratigraphic concept of the Early Mesozoic Kuhlan Formation
(NW-Yemen)

by Sa'ad Zeki Al-Mashaikie, Al-Hodiedah

AL-MASHAIKIE, S.Z. (2005): Lithofacies and petrography of siliciclastic red bed sequences: a new lithostratigraphic concept of the Early Mesozoic Kuhlan Formation (NW-Yemen). Freiberger Forschungshefte, C 507: Paläontologie, Stratigraphie, Fazies (13): 27-47; Freiberg.

 

Abstract

Ten lithofacies types were recognized in the Kuhlan Formation of NW-Yemen. These are identified as: silty and argillaceous sandstone, fine-grained sandstone, pebbly coarse-grained sandstone, massive sandstone, conglomerate, sandy conglomerate, diamictite, tillite, fissile shale, and laminated siltstone/shale. The ?Triassic-Jurassic siliciclastic sediments of the Kuhlan-Affar sedimentary escarpment (NW-Yemen) were probably originated on a marine shelf margin, while their middle part was deposited on a glaciomarine shelf (ice-sea contact area of a periglacial margin).
The mineralogical composition suggests that the Kuhlan sandstone represents an impure lithotype consisting of more than 30% of argillaceous matrix, 50% of cristobalite and quartz grains, more than 10% of ferruginous cement, 10% of detrital iron oxide grains, potash feldspar, igneous rock fragments and carbonate cement.
Quartz grains and potash feldspar plus rock fragments suggest mainly nearby igneous and metamorphic sources, i.e., the surrounding Arabian Shield rocks. Moreover, the red bed color is due to the high content of ferruginous materials (both detrital and chemically precipitated cement) which was very likely derived from igneous and metamorphic provenance.
Lithostratigraphically, the Kuhlan Formation is subdivided into three distinctive units. The oldest unit is composed of pale brown to red, massive, cross-bedded, fine to medium grained and pebbly sandstone interbedded with thick fissile gray shale and siltstone. It is thought to be deposited in distal (deep) marine shelf margin conditions. The following middle unit is composed of red beds of deformed sandstone, tillite, massive and stratified diamictite, rhythmic graded turbidity cycles, interbedded with fissile shale and deformed siltstone/shale beds. It is interpreted to be deposited on a proximal shallow marine ice-sea periglacial margin. The youngest unit is composed of red to whitish very thick massive and locally cross-bedded, medium to coarse-grained sandstone, interbedded with massive and stratified siltstone/shale beds, deposited in a shallow marine shelf margin regime.


Zusammenfassung

In der Kuhlan Formation NW-Yemens treten zehn Lithofaziestypen auf: siltiger und toniger Sandstein, feinkörniger Sandstein, geröllführender grobkörniger Sandstein, massiger Sandstein, Konglomerat, sandiges Konglomerat, Diamiktit, Tillit, Schiefer und laminierter Siltstein/Schiefer. Die triassischen bis jurassischen siliziklastischen Sedimente der Kuhlan-Affar Region (NW-Yemen) wurden wahrscheinlich an einem marinen Schelfrand abgelagert, während der mittlere Teil der Abfolge auf einem glaziomarinen Schelf sedimentiert wurde (periglaziales Meereis-Gebiet).
Nach der mineralogischen Zusammensetzung stellt der Kuhlan Sandstein ein unreifes Sediment dar, dass mehr als 30% tonige Matrix, 50% Cristobalit- und Quarzkörmer, mehr als 10% eisenschüssigen Zement, 10% detritische Eisenoxid-Komponenten, Kalifeldspat, magmatische Klasten und Karbonatzement enthält.
Quarzkörner und Kalifeldspat sowie die Klastführung deuten auf die Nachbarschaft eines magmatitischen und metamorphitischen Liefergebiet hin, beispielsweise den nahegelegenen Arabischen Schild. Letzterer ist sehr wahrscheinlich auch Ursache des hohen Gehaltes an eisenschüssigen Mineralphasen (Rotfärbung).
Die Kuhlan Formation wird lithostratigraphisch in drei Einheiten untergliedert. Die älteste Einheit setzt sich aus bräunlichen bis roten, massigen, kreuzgeschichteten, fein- bis mittelkörnigen und geröllführenden Sandsteinen und eingeschalteten grauen, spaltenden Schiefern und Siltsteinen zusammen, die als Ablagerungen auf einem distalen, tiefmarinen Schelf interpretiert werden. Der nachfolgende mittlere Abschnitt besteht aus Redbeds deformierten Sandsteins, Tilliten, massigen und stratifizierten Diamiktiten und rhythmisch gradierten Turbiditzyklen, denen spaltende Schiefer und deformierte Siltstein/Schiefer-Lagen eingeschaltet sind. Dieser Abschnitt wird als Sedimentation des proximalen, flachmarinen, Meereis-beeinflussten Periglazials interpretiert. Die jüngste Einheit enthält rote bis weißliche, sehr mächtige, massige und lokal kreuzgeschichtete, mittel- bis grobkörnige Sandsteinen, denen massige und stratifizierte Silt- und Schieferlagen eingeschaltet sind. Als Ablagerungsraum wird ein flachmariner Schelfrand angenommen.

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