Original paper

Cenomanian–Turonian sequence stratigraphy and facies development of the Danubian Cretaceous Group (Bavaria, Southern Germany)

Niebuhr, Birgit; Wilmsen, Markus; Janetschke, Nadine

Abstract

The strata of the Danubian Cretaceous Group document deposition in a peri-continental setting at the northern margin of the Tethys ocean system, to the southwest of the emergent Bohemian Massif. Based on the integrated sedimentological and stratigraphic analyses of two standard successions, compiled from numerous detailed sections measured around Regensburg and Kelheim (RKA) and in the Bodenwöhrer Senke (BWS), the facies development and sequential evolution of the Danubian Cretaceous Group has been reconstructed for the Cenomanian and Turonian stages on a distal (RKA in the southwest) to proximal (BWS in the northeast) transect. In total, ten sequence boundaries were identified, five in the Cenomanian (SB Ce 1–5) and five in the Turonian (SB Tu 1–5), defining 3-order depositional sequences DS Ce 1–5, DS Ce–Tu 1, DS Tu 2–5 and DS Tu–Co 1. Based on the large-scale facies and thickness development of the depositional sequences of the Danubian Cretaceous Group, a (pre-tectonic) onlap phase (Cenomanian–early Middle Turonian), exclusively governed by pre-transgression palaeo-topography and eustatic sea-level changes, and an inversion phase (mid-Middle Turonian to Early Coniacian), influenced by both, eustatic sea-level changes and the local to regional effects of widespread inversion tectonics, are differentiated. The onlap phase includes depositional sequences DS Ce 1–5 and DS Ce–Tu 1 (with initial flooding of the BWS during the latest Cenomanian). In the mid-Middle Turonian, an uplift of the southwestern margin of the Bohemian Massif along the marginal Pfahl Fault and a strong increase in subsidence rate of the marginal trough (BWS) are attributed to the initiation of a tectonic inversion phase. During DS Tu 3 and Tu 4, the BWS was site of compositionally and texturally immature, coarse-grained siliciclastic deposition at the interface of terrestrial and shallow-marine settings while the RKA was cut-off from terrigeneous input (starved hemipelagic limestones and marls). A gradual decrease in differential uplift and subsidence can be recognised by Upper Turonian isopachs. A renewed phase of accelerated subsidence along the southwestern margin of the Bohemian Massif is indicated by the widespread deposition of uppermost Turonian–Lower Coniacian dark marls and clays. The stratigraphic positions of the sequence-bounding unconformities seems to correspond within biostratigraphic constraints to correlative surfaces in other Cretaceous basins, arguing for a prevalent eustatic control on unconformity formation, stratigraphic architectures and facies development in the Danubian Cretaceous Group, also during the inversion phase.

Kurzfassung

Die Schichten der Danubischen Kreide-Gruppe dokumentieren perikontinentale Ablagerungssysteme am nördlichen Tethys-Rand, südwestlich des Festlandsgebietes der Böhmischen Masse. Basierend auf integrierte sedimentologische und stratigrafische Analysen an zwei Standardprofilen, die sich aus zahlreichen, detailliert bearbeiteten Abschnitten im Umkreis von Regensburg und Kelheim (RKA) und der Bodenwöhrer Senke (BWS) zusammensetzen, wurden Faziesentwicklung und Sequenzverlauf der Danubischen Kreide-Gruppe für das Cenomanium und Turonium von distal (RKA im Südwesten) zu proximal (BWS im Nordosten) rekonstruiert. Insgesamt konnten zehn Sequenzgrenzen identifiziert werden, fünf im Cenomanium (SB Ce 1–5) und fünf im Turonium (SB Tu 1–5), die entsprechende Ablagerungssequenzen der 3. Ordnung definieren (DS Ce 1–5, DS Ce–Tu 1, DS Tu 2–5 und DS Tu–Co 1). Aufgrund großmaßstäblicher Fazies- und Mächtigkeitsunterschiede innerhalb der Ablagerungssequenzen der Danubischen Kreide-Gruppe wurden eine (vortektonische) Onlap-Phase (Cenomanium–frühes Mittelturonium), gesteuert ausschließlich durch die prä-transgressive Paläo-Topografie und eustatische Meeresspiegel-Schwankungen, und eine Inversionsphase (mittleres Mittelturonium–Unterconiacium) unterschieden, in der eustatischer Meeresspiegel und beginnende tektonische Inversion miteinander wechselwirken. Die Onlap-Phase umfasst die Ablagerungssequenzen DS Ce 1–5, DS Ce–Tu 1 und DS Tu 2, wobei erst im spätesten Cenomanium auch die Bodenwöhrer Senke erreicht wird. Im mittleren Mittelturonium begann durch flexurelle Deformation die Inversionsphase, angezeigt durch den Aufstieg der südwestlichen Böhmischen Masse entlang der angrenzenden Pfahl-Störung und durch starke Subsidenz der vorgelagerten Randsenke (BWS). Während DS Tu 3 und Tu 4 wurden in der BWS terrestrische bis flachmarine, kompositionell und texturell unreife, grobkörnige Klastika sedimentiert, wohingegen in der RKA, die vom terrigenen Eintrag abgeschnitten war, hemipelagische Kalksteine und Mergel zum Absatz kamen. Ein gradueller Rückgang von flexurellem Aufstieg und Subsidenz ist anhand gleichbleibender Sedimentmächtigkeiten im Oberturonium festzustellen. Eine erneute Phase beschleunigter Subsidenz entlang des Südwestrandes der Böhmischen Masse zeigt sich durch die weitverbreitete Überlagerung mit dunklen Tonen und Mergel im höchsten Turonium und Unterconiacium. Die stratigrafischen Positionen der Sequenzgrenzen entsprechen denen in anderen kretazischen Sedimentbecken, was auf eine überwiegend eustatische Kontrolle der stratigrafischen Architektur und Faziesentwicklung innerhalb der Danubischen Kreide-Gruppe schließen lässt, auch während der Inversionsphase.

Keywords

correlationdepositional environmentslower upper cretaceoussedimentary unconformities