Genesis und distribution of the GILF KEBIR FORMATION
 (in sense KLITZSCH, 1979); Early Cretaceous age; Southwestern desert of Egypt;

Norbert Brügge, Germany
Dipl.-Geol.

Update: 23.04.2011

Strata of Lower Cretaceous age (Nubian Series) cover large areas near the Egyptian border in northern Sudan and in southwestern Egypt. Most sediments are deposited within the regime of northward flowing rivers.
The lower part of this sequence is the Six Hills Formation (Basal Clastics), which unconformably overlies the continental Lakia Formation of  Permian age, exposed south of Selima (Sudan), and which is more or less conformably overlain by the marine Abu Ballas Formation (Lingula Shales). The shallow-marine Abu Ballas Formations is replaced west- and southwestward by the fluvial Gilf Kebir Formation.  The upper part of the Lower Cretaceous sequence is the fluvial Sabaya Formation (Desert Rose Beds). The type areas of all three formations are in southern Egypt.

The Gilf Kebir Formation is described in some details by KLITZSCH et. al. (1979). The type area is the Aqaba passage at Gilf Kebir plateau around 23°25'N and 25°45'E.  Here lies fluvial, deltaic and partly near-shore marine sandstone rests unconformably on sandstones of Paleozoic age.

At the eastern edge of the Gilf Kebir toward the Abu Ballas area, the Gilf Kebir Formation interfingers with the shallow-marine Abu Ballas Formation.  An equivalent of the Six Hills Formation is missing in the Gilf Kebir Formation probably (see comparison of the flores).

Within the Aqaba passage and directly north of there, as well as at the western end of Wadi Wassa (southern foothills of the Kemal-el-Din Plateau)  and in the southern  reaches, several horizons are rich  in flora. Fine-grained sandstone and siltstone locally contain an abundant flora of ferns and other plants of the Early Cretaceous age (among "Cladeophlebis", "Phlebopteris", and Weichselia reticulata STOCKES & WEBB).

More or less the same flora also characterizes the Gilf Kebir Formation along the northern edge of Abdel-Malik Plateau, as well as northeast of the Wadi Abdel Malik.

It is postulated that the locations at the northern part of the Abdel-Malik Plateau represents only the top part of the Gilf Kebir Formation and it builds up the lower part of the whole southern Gilf Kebir (Kemal-el-Din Plateau). This is very doubtful.
 

From the type area (Aqaba passage) and the other locations are available in the literature illustrations of plant-finds with the corresponding determination by LEJAL-NICOL, 1987. There is however unfortunately no exact statements to the places of the discovery. It also lacks verifiable lithostratigraphic profiles in the literature. With high probability the core of the southern part of the Gilf Kebir (Kemal-el-Din Plateau) is formed by Paleozoic sediments. Apparently, the incision of the Aqaba passage is partly filled with younger sediments of the Gilf Kebir Formation. An unconformity between them is not detected up to now.

It appears that the deposits of the Gilf Kebir formation occur not only far to the south of the Djebel Kamil, but also in the western foreland of the Gilf Kebir as remnants. An example is "Three Castels" in the western foreland of Aqaba.

Similarly characterized by this flora is the lower part of the sedimentation in the Djebel Kamil and surrounding as well as near the Sudanese/Egyptian border, some meters above basement. From the locations in the Djebel Kamil some lithostratigraphic  profiles are published by WYCISK, 1984.

The profiles document the sequences of fluvial sandstones and interbedded nearshore sediments with channel-fill facies. This sediments overlie the Precambrian basement with a total thickness of up to 100 m. They document the entire period of Lower to Middle Cretaceous. The lower part should represent the "Gilf Kebir Formation”. Sedimentation starts with the "upper part of the Gilf Kebir Formation", which consists of intercalations of fluvial braided and minor tidal-channel deposits, overlaying a thin basal conglomerate.
The section contains fluvial, medium to coarse-grained sandstones with single conglomeratic layers at the scoured base of the sequence. Small-scale tabular cross-bedding is the main facies in these cycles, trough cross-sets occur infrequently.
The fluvial deposits are interbedded by nearshore sediments ranging from 2-6 meters in thickness. This facies consists of grey medium to fine-grained sandstones with silt and shale intercalations. Wavy, flaser-and-lenticular bedding prevail in the lower part of the coarsening-upward sequence. This facies in particular is overlain by massive or irregular horizontally laminated sandstones, containing shale intraclasts, scattered quartz granules and isolated vertical burrow tubes. Burrows of Spongeliomorpha up to 15 cm in diameter occur in an intensely bioturbated sandstone.
The upper shore face deposition is characterized by medium to coarse-grained well sorted sandstones, with laminated layers, low angle and trough cross-beds. Vertical burrow tubes probably made by crabs are present throughout the facies. Press structures similar to “Lebensspuren” of sea urchins occur in the section.
 

Pterophyllum obovatum FAKHR
Aqaba passage

Cladophlebis aff. patagonica FRENGUELLI
Abdel-Malik Plateau

Cladophlebis oblonga HALLE
Abdel-Malik Plateau

Phlebopteris indica SAHNI
Aqaba passage

Phlebopteris polypodioides BRONGNIART
Aqaba passage

Phlebopteris elegans PRESL
Aqaba passage

    
Podozamites sp.
Wadi Wassa

cf. Podozamites sp.
Aqaba passage

cf. Sagenopteris sp.
Abdel-Malik Plateau

Frenelopsis sp.
Abdel-Malik Plateau

Weichselia reticulata STOCKS & WEBB
Aqaba passage

Pagiophyllum aff. peregrinum
Abdel-Malik Plateau

Phlebopteris muensteri HIRMER
Wadi Wassa

Two areas with finds of Cretaceous fossil plants

Flora of the Abu Ballas Formation in comparison

The existence of a Gilf Kebir Formation in the southwestern desert  -  which is described as equivalent of the Six Hills and Abu Ballas formations  -  is to prove only with a comparison of allochthonous plant-remains in the profiles. A comparison of the facies types is not sufficient. A comparison of the fauna is due to the different facies types (life conditions) not possible.

In comparison of floras from the Gilf Kebir Formation and the Abu Ballas Formation we can see striking similarities, apart from the often converging determinations. Therefore, is it certainly true to call the Gilf Kebir Formation as equivalent of the Abu Ballas Formation.

BÖTTCHER , 1982

"Innerhalb der überwiegend f1uviatilen und küstennahen Sedimente der Nubischen Gruppe Südwest-Ägyptens wurden mehrere Florengemeinschaften gefunden.
Die älteste Flora stammt aus der Six Hills Formation und umfaßt in erster Linie verkieselte Hölzer. Das Vorkommen dieser Stämme ist auf den obersten Teil der Six Hills Formation beschränkt.
Die ersten reichhaltigeren Floren treten in der oberen Abu Ballas Formation auf. Innerhalb der Abu Ballas Formation existieren mehrere Florengemeinschaften, die aus unterschiedlichen Elementen zusammengesetzt sind. Nur wenige Arten treten häufiger auf und kommen weit verbreitet vor. Der pflanzenreichste Horizont liegt in unit 4 (Schicht 27) des Referenz-Profils und läßt sich bis ins östliche Gilf-Vorland verfolgen. Diese Flora umfaßt mindestens fünf Arten, die bisher fast alle unbekannt waren. Zu ihr gehören kleine, recht unterschiedlich geformte Blätter mit einer geschlossenen Fächeraderung (Klitzschophyllites), ferner Rhizome. Die Wurzeln hängen größtenteils noch an dem Stämmchen, wo sie fehlen, ist an den Narben ein zentral gelegenes Leitbündel sichtbar. Oberhalb der Wurzelzone folgt ein sehr fein längsgeriefter Stamm von gleicher Dicke, der keinerlei Blattnarben erkennen läßt. Ein weiteres Element dieser Flora sind elongat-ovale bis trianguläre Fruktifikationsorgane, deren systematische Stellung ebenfalls noch unbekannt ist. Sie sind in der Abu Ballas Formation weit verbreitet und besonders im östlichen Gilf-Vorland treten sie örtlich schichtbedeckend auf. Dies deutet darauf hin, dass die relativ großen Gebilde schwimmfähig waren und zusammengespült wurden. Cycadophyten-artige Blätter treten lagenweise gehäuft auf, sind im allgemeinen aber selten. Schließlich gehören zu dieser Flora noch ährenförmige Gebilde (Legumiocarpon abuballense LEJAL-NICOL).
Note: Ähnlich sind Formen aus der Gilf Kebir Formation, von LEJAL-NICOL als Pagiophyllum bestimmt. 

Aus dem Grenzbereich zwischen Abu Ballas Formation und Gilf Kebir Formation im östlichen Gilf-Vorland stammen drei auf Fruktifikationsorgane begründete Arten, die bisher noch unbekannten Gattungen angehören. Eine Form A ist außerdem in den Profilen Six Hills l und Sabaya Basin 4 gefunden worden. Eine Form C kommt zusammen mit Klitzschophyllites aegytiacum LEJAL-NICOL vor.
Eine weitere Flora wurde in Profil Six Hills 2 gefunden. Die einzigen bestimmbaren Pflanzenreste bestehen hier aus Equiseten ( Note: Neocalamites ?) und sehr selten einzelnen Fiedern von Weichselia reticulata.
Eine wiederum vollkommen anders zusammengesetzte Flora stammt aus dem Sabaya Basin (Sabaya Basin 14). Sie besteht ausschließlich aus Farnen, die in hellgrauen Tonen abgelagert worden sind. Die häufigste Art, von der zum Teil recht große Wedel gefunden wurden, ist Weichselia reticulata STOKES & WEBB. Weichselien werden häufiger im Sabaya Basin gefunden. In Profilen Six Hills kommt Weichselia  in der oberen Abu Ballas Formation und in der unteren Sabaya Formation vor. Allerdings zeigen nicht alle die für die Art typische Netznervatur, sondern teilweise eher eine Fiedernervatur. Auch bei den Exemplaren mit deutlicher Netznervatur übertrifft die Größe der Fiedern letzter Ordnung etwas die, die für Weichselia reticulata angegeben worden ist. Andererseits zeigt ein Teil der Funde die für Weichselia typische "Schmetterlingsstellung" der Fiedern letzter Ordnung. Auch das deutliche Relief der Fiederunterseite ist vorhanden, an einem Exemplar sind sogar die Stomata zu erkennen. Die allgemein als Teile des Stamms von Weichselia reticutata bezeichneten Paradoxopteris stromeri HIRMER kommen nur in den Sandsteinen der Sabaya Formation und der Gilf Kebir Formation vor.
Außer Weichselia reticulata gehört ein weiterer noch unbestimmter Farn dieser Flora an. Er besitzt sehr lange, schmale Fiedern letzter Ordnung mit gefiederter Nervatur und gelegentlich gewellten Rändern. Von dieser Art sind auch fertile Wedel gefunden worden.
Note: Es besteht eine große Ähnlichkeit zu den Formen in der Gilf Kebir Formation, von LEJAL-NICOL als Cladophlebis und Phlebopteris benannt.

Einen weiteren Bestandteil der Flora bilden kleine runde Blättchen mit einer mehrfach gegabelten Nervatur. Sie wurden nur in wenigen, schlecht erhaltenen Exemplaren gefunden.
In der unteren Sabaya Formation treten schließlich erstmals Angiospermen auf (Sabaya Basin 7), es überwiegen aber noch Farne, Koniferen und andere Pflanzen. Hierzu gehört auch die Koniferen-Flora, die etwa 20 m oberhalb des Referenz-Profils gefunden wurde."
 

Klitzschophyllites aegyptiacum LEJAL-NICOL, 1981
Abu Ballas; unit 4

Leguminocarpon abuballense LEJAL-NICOL, 1981
Abu Ballas

aff. Cladophlebis; (Sabaya basin)

Leguminocarpon fructifications (?)
 Abu Ballas

aff. Cladophlebis; (Sabaya basin)

    
Fructifications (East of Gilf Kebir)

                                        
       Equisete; unit 6 (Six Hills)                                     Weichselia reticulata; unit 5-7 (Six Hills)                         Weichselia reticulata; (Sabaya basin)                 Weichselia reticulata; unit 6 (Sabaya basin)

Sources:

W. BARTHEL & R. BÖTTCHER -- Abu Ballas Formation (Tithonian/Berriasian; Southwestern Desert, Egypt) a significant lithostratigraphic unit of the former "Nubian Series"
Mitt. Bayr. Staatsslg. Paläontologie hist. Geol., 18, 1978, München, Germany

Ronald BÖTTCHER -- Die Abu Ballas Formation (Lingula Shale) (Apt ?) der Nubischen Gruppe Südwest-Ägyptens.
Eine Beschreibung der Formation unter besonderer Berücksichtigung der Paläontologie
Berliner geowiss. Abh. (A), 39, 1982, Berlin, Germany

Ronald BÖTTCHER -- Environmental model of the shallow marine Abu Ballas Formation (Aptian, Nubia Group) in South-Western Egypt.
N. Jb. Geol. Paläont. Abh., 196, 3, 1985, Stuttgart, Germany

E. KLITZSCH. & A. LEJAL-NICOL -- Flora and fauna from strata in southern Egypt and northern Sudan  (Nubia and surrounding areas).
Berliner geowiss. Abh., (A) 50, 1984, Berlin, Germany
P. WYCISK -- Depositional Environments of Mesozoic strata from northwestern Sudan.
Berliner geowiss. Abh., (A) 50, 1984, Berlin, Germany
E. KLITZSCH & P. WYCISK, P. (1987): Geology of sedimentary basins of northern Sudan and bordering areas.
Berliner geowiss. Abh., (A) 75.1, 1987; Berlin, Germany.
A. LEJAL-NICOL -- Flores nouvelles du Paleozoique et du Mesozoique D’Egypte et du Soudan septentrional.
Berliner geowiss. Abh., (A) 75.1, 1987, Berlin, Germany