Der Redwall Limestone ist eine geologische Formation, die während des Unterkarbons im Grand Canyon Arizonas im Südwesten der Vereinigten Staaten abgelagert wurde.
Etymologie mini|hochkant=1.6|Der Redwall Limestone im Grand Canyon
Das Englische Redwall, abgeleitet von red wall, kann als rote Wand oder rote Mauer wiedergegeben werden. Limestone bedeutet Kalk. Die Bezeichnung bezieht sich auf die intensive Rotfärbung der imposanten Kalkformation, welche aber ein rein äußerliches Phänomen ist.
Erstbenennung Der Redwall Limestone wurde erstmals im Jahr 1875 von Grove K. Gilbert als Red Wall Limestone bezeichnet. Der Begriff war aber schon zwischen 1871 und 1873 von staatlichen amerikanischen Prospektionsgeologen in Gebrauch. Die jetzige Schreibweise etablierte sich ab 1908.
Vorkommen Der Redwall Limestone erscheint primär auf dem Colorado-Plateau und gehört somit zur Plateau Sedimentary Province. Zu nennen sind hier die Vorkommen im Grand Canyon National Park bis zu den Grand Wash Cliffs, um Seligman, im Chino Valley nördlich von Prescott, am Mogollon Rim, unter Tage auch im Black Mesa Basin im Nordosten Arizonas, ferner im San Juan Basin im Nordwesten New Mexicos sowie im Kane County im Süden Utahs. Die Formation erstreckt sich weiter ins Great Basin und wird dort beispielsweise in der Pavant Range im zentralen Westen Utahs oder in der Star Range im Südwesten Utahs angetroffen. Im Südosten Kaliforniens liegt der Redwall Limestone sogar metamorphosiert vor und wird in den Big Maria Mountains dann als Redwall Marble bezeichnet.
Stratigraphie Der Redwall Limestone überlagert im Bereich des Grand Canyons erosionsdiskordant die Temple-Butte-Formation oder die Muav-Formation. Er wird seinerseits ebenfalls erosionsdiskordant von der Surprise-Canyon-Formation, von der Watahomigi-Formation aus der Supai Group (beide im Bereich des Grand Canyons), von der Naco-Formation im Nordosten Arizonas und vom Callville Limestone im Südosten Nevadas abgedeckt. Im Zentrum Arizonas liegt er diskordant auf der devonischen Martin-Formation und im Nordosten Arizonas auf dem devonischen Ouray Limestone. In Nordostarizona wird er konform von der Molas-Formation überlagert.
Die Formation wurde 1963 erstmals von Edwin McKee in vier Member untergliedert (vom Hangenden zum Liegenden): Horseshoe Mesa Member – 12 bis 30 Meter Mooney Falls Member – 75 bis 137 Meter Thunder Springs Member – 0 bis 71 Meter Whitmore Wash Member – 0 bis 60 Meter
Das Whitmore Wash Member und das Mooney Falls Member sind dickbankige, massive Karbonate. Das Horseshoe Mesa Member ist ein dünnbankiger Kalk und das Thunder Springs Member besticht durch eine Wechsellagerung aus Chert und dünnbankigen Karbonaten.
Seitliche stratigraphische Äquivalente sind der Escabrosa Limestone im Südosten Arizonas, der Leadville Limestone im Südwesten Colorados sowie die Monte Cristo Group im Südosten Nevadas.
Der Redwall Limestone wird im Grand Canyon 150 Meter (im Osten) bis maximal 240 Meter (im Westen) mächtig. Noch weiter im Osten keilt er bei Holbrook aus. Sein Typusprofil befindet sich im nach ihm benannten Redwall Canyon, einem rechten Seitental des Colorado Rivers.
Lithologie mini|hochkant=1.6|Wasserführende Verschneidung im Redwall Limestone – dem bedeutendsten Grundwasserleiter im Grand Canyon
Der fossilführende Redwall Limestone (Mr) ist ein sehr bedeutender Steilwandbildner und besteht im frischen Zustand vorwiegend aus einem hellolivgrauen bis hellgrauen, fein- bis grobkörnigen Kalk, untergeordnet auch aus etwas Tonstein. Der Kalk besteht zu 99,5 Prozent aus Calciumcarbonat, von dem 95 Prozent biologischen Ursprungs sind und mit Hilfe von Organismen gefällt wurde. Der Redwall Limestone enthält oft Chert und kann dünn- bis dickbankig in Erscheinung treten. Seine Rotfärbung ist oberflächlicher Natur und erklärt sich durch Auswaschungen von Eisenoxiden aus dem Hangenden, insbesondere aus der Supai Group. In seinem unteren Abschnitt kommt es zur Wechsellagerung von braungrauem, feinkristallinen Dolomit und fein- bis grobkörnigem Kalk mit dazwischentretenden Lagen weißer Chertlinsen sowie Steilwand bildenden Lagen von bräunlich-grauem, dickbankigen, feinkörnigen Dolomit.
Das aus dem frühen Unterkarbon stammende Whitmore Wash Member baut sich im Westen und Norden aus fossilführenden bioklastischen Kalken auf (darunter kalkhaltige Tonsteine, Pisolithe, Peloidkalke), andernorts aus feinkörnigen, dickbankigen, Steilwand bildenden Dolomiten. Letztere sind gelbgrau bis braungrau, verwittern jedoch dunkelgrau. Die Mächtigkeit des Members wächst von 15 Meter im Osten des Grand Canyons auf 36 Meter im Westen an. Die durchschnittliche Mächtigkeit beträgt 25 Meter. Das Member keilt nach Südosten aus und erreicht im Nordwesten und Norden über 60 Meter an Mächtigkeit.
Das folgende Thunder Springs Member ist nur unwesentlich jünger als das vorangegangene Whitmore Wash Member. Es handelt sich hierbei um eine distinkt gebänderte Gesteinseinheit, in der sich Lagen aus Karbonaten und weißen Chertlinsen und -bändern miteinander abwechseln. Die Verwitterung hat auf der Steilwand diese schwarze und hellbraune Bänderung deutlich herauspräpariert. Die Mächtigkeit des Members beträgt 30 Meter im Osten und Süden und 45 Meter im Westen und Norden. Es keilt nach Südosten aus, erreicht aber im Norden und Nordwesten eine maximale Mächtigkeit von 71 Meter. Der Karbonatanteil besteht zur Hälfte aus Kalken und zur Hälfte aus Dolomiten in Wechsellagerung mit fein- bis grobkörnigen Kalken und Chertlagen. Die fossilführenden Kalke sind grau gefärbt, dünnbankig und Steilwand bildend, die feinkörnigen Dolomite sind braungrau, zeigen eine Bankstärke von 2 bis 12 Zentimeter und sind ebenfalls Steilwandbildner. Kalke finden sich häufiger im Norden, Dolomite im Süden. Die Kalke können großmaßstabige Schrägschichtung und eine unregelmäßige, runzlig verfaltete Lagerung aufweisen. Der Fossilinhalt nimmt generell in Richtung Westen zu. Der ebene, aber diskordante Kontakt zum unterlagernden Whitmore Wash Member wird durch dessen Chertmangel hervorgehoben.
Das Thunder Springs Member ist eine Flachwasserablagerung und unterlag während seiner Sedimentation dem Einfluss von meteorischem Grundwasser, wodurch es zur Kompaktion, zur Rekristallisation, zur Dolomitisierung und auch zur Verkieselung des Kalks kam und folglich zur Herausbildung seiner charakteristischen Hell-Dunkel-Bänderung. Die chemischen Umwandlungen dürften wahrscheinlich auch auf der Beteiligung von in der Gezeitenzone wachsenden Algenmatten beruhen.
Das Mooney Falls Member wurde in tieferem Wasser abgelagert (Wassertiefe bis zu 30 Meter) und datiert ins frühe Viseum (mittleres Unterkarbon). Riffartige Strukturen verleihen ihm ein massiges, homogenes Auftreten. Es besteht aus einem hellgrauen, massiven, steilwandbildenden Kalk, der im Südosten eine Mächtigkeit von 75 Meter und im Nordwesten von 122 bis maximal 137 Meter erreicht. Das Member keilt nach Südosten und Süden aus. Der fossilführende, fein- bis grobkörnige Kalk besitzt eine Bankungsstärke von 1 bis 6 Meter. Er verwittert dunkelgrau und die in ihm enthaltenen Chertlagen schwarz. In seinem Liegenden im Westen sind auch dunkelgraue Dolomitbänke enthalten, Oolithkalke und Chertlagen sind generell im Hangenden anzutreffen. Das Member zeichnet sich im oberen Drittel des Westens durch schräggeschichtete Kalklagen aus. Die Schrägschichtung zeigt nur geringes Einfallen und gehört dem tafelförmigen und planaren Typ an. Der Kontakt zum unterlagernden Thunder Springs Member ist ebenfalls lithologisch diskordant, wobei massiver grauer Kalk des Mooney Falls Members dunkelgrauem bis braunem Dolomit und weißen Chertlagen des Thunder Springs Members aufsitzt. Die Diskordanz repräsentiert jedoch nur geringe Erosion und leichte Anhebungen am Thunder Springs Member.
Das abschließende Horseshoe Mesa Member ist erneut unter Flachwasserbedingungen entstanden und markiert das Einsetzen einer langsamen Regression. Es geht in rückschreitende Kalkrippen und -absätze über. Von allen Membern ist es das Geringmächtigste und wird nur 12 bis 30 Meter dick, mit Mächtigkeitszunahme in Richtung Westen. Unterhalb der Erosionsrinnen der Surprise-Canyon-Formation fehlt es vollständig. Es ist etwas jünger als das vorangegangene Mooney Falls Member. Die nur stellenweise fossilführenden Kalke sind hellolivgrau, dünnbankig und feinkörnig. Der Kontakt zu den massigen Kalken des unterlagernden Mooney Falls Members ist zwar gradueller Natur, aber dennoch diskordant. Er wird eindeutig von den dünnbankigen, plattigen Kalklagen des Horseshoe Mesa Members hervorgehoben, welche hier eine 1 bis 3 Meter mächtige Einkerbung bilden. Die Kalke zeigen teilweise Rippellaminierungen, oolithische Lagen und einige Chertlinsen.
Kontaktverhältnisse mini|hochkant=1.6|Liegendkontakt des Redwall Limestones mit Temple-Butte-Formation und Muav-Formation
Der Redwall Limestone wird sowohl im Liegenden als auch im Hangenden von Diskordanzen umgrenzt. Sein Liegendkontakt hat einen Reliefunterschied von 2 bis 3 Meter und besteht aus einem Basiskonglomerat, dessen Gerölle in situ entweder der unterlagernden Temple-Butte-Formtion oder der Muav-Formation entstammen. Die Temple-Butte-Formation ist geringmächtig und ihre devonischen Schichten füllen Paläotäler, die in die darunter liegende Muav-Formation eingeschnitten sind. Außerhalb dieser Rinnen liegt der Redwall Limestone auf der oberkambrischen Muav-Formation. Der Liegendkontakt ist aber nicht überall als Diskordanz zu erkennen und Konglomerate können fehlen. So ist er im Osten des Grand Canyons vollkommen flach und eben.
Der Hangendkontakt ist eine sehr deutliche Erosionsdiskordanz. Tief in den Kalk eingeschnittene Paläotäler und tiefe Karstdepressionen werden hier meist von der Surprise-Canyon-Formation plombiert.
Zwischen dem Thunder Springs Member und dem Mooney Falls Member befindet sich eine intraformationelle Schichtlücke, die von Westen nach Osten an Bedeutung gewinnt.
Sedimentpetrologie Die weitaus majoritären Karbonate des Redwall Limestones bauen sich aus unterschiedlichen Kalk- und Dolomittypen auf. Hierbei lassen sich zwei Hauptkategorien unterscheiden – Karbonate mit bioklastischem Skelettanteil und Karbonate ohne bioklastischem Skelettanteil. Karbonate mit bioklastischem Skelettanteil enthalten Reste von Arthropoden, Brachiopoden, Bryozoen, Calcisphären, Crinoiden, Foraminiferen, Gastropoden, Korallen, Muscheln und Ostrakoden. Karbonate ohne bioklastischen Skelettanteil führen Intraklasten, Lithoklasten, Ooide, Peloide, Pellets, Pisolithen und Stromatolithen und schließen kalkige als auch dolomitische Mudstones mit ein.
Gefügetypen Laut W. Norman Kent (1975) lassen sich im Redwall Limestone 10 Gefügetypen unterscheiden, welche zur Bestimmung des Ablagerungsmilieus von Bedeutung sind. Hierzu gehören dolomitischer Mudstone, stromatolithischer Wackestone, pisolithischer Wackestone, calcisphärischer Packstone, pelletaler Packstone, oolithischer Packstone, oolithischer Grainstone, Foraminiferen-Grainstone, Crinoiden-Grainstone und Crinoiden-Packstone.
Dolomite Die Dolomite und dolomitischen Mudstones sind hellbraun bis hellgrau gefärbt. Sie sind feinkörnig mit einer Korngröße von 0,1 Millimeter. Sie können laminiert auftreten und Peloide enthalten. Das Dolomitgefüge erscheint im Liegenden der beiden transgressiven Member des Redwall Limestones – im Whitmore Wash Member und im Mooney Falls Member. Die Dolomitfazies wird als supratidalen Ursprungs oder auch als Sabkhaablagerung angesehen.
Stromatolithischer Wackestone