Geochemical and nannofossil analyses of Cenomanian/Turonian sediments of DSDP Hole 75-530A

One of the key objectives of Deep Sea Drilling Project (DSDP) Leg 75 was to shed light on the underlying causes of Cretaceous oceanic anoxia in the South Atlantic by addressing two major hypotheses: productivity productivity-driven anoxia vs. enhanced ocean stratification leading to preservation of organic matter and black shale deposition. Here we present a detailed geochemical dataset from sediments deposited during the Cenomanian/Turonian (C/T) transition and the global oceanic anoxic event 2 (OAE 2) at DSDP Site 530A, located off-shore Namibia (southeast Angola Basin, north of Walvis Ridge). To characterise the succession of alternating black and green shales at this site and to reconstruct the evolution of their paleoenvironmental setting, we have combined data derived from investigations on bulk organic matter, biomarkers and the inorganic fraction. The location of the C/T boundary itself is biostratigraphically not well constrained due to the carbonate-poor (but organic matter-rich) facies of these sediments. The bulk d13Corg record and compound-specific d13C data, in combination with published as well as new biostratigraphic data, enabled us to locate more precisely the C/T boundary at DSDP Site 530A. The compound-specific d13C record is the first of this kind reported from C/T black shales in the South Atlantic. It is employed for paleoenvironmental reconstructions and chemostratigraphic correlation to other C/T sections in order to discuss the paleoceanographic aspects and implications of the observations at DSDP Site 530A in a broader context, e.g., with regard to the potential trigger mechanisms of OAE 2, global changes in black shale deposition and climate. On a stratigraphic level, an approximation and monitoring of the syndepositional degree of oxygen depletion within the sediments/bottom waters in comparison to the upper water column is achieved by comparing normalised concentrations of redox-sensitive trace elements with the abundance of highly source specific molecular compounds. These biomarkers are derived from photoautotrophic and simultaneously anoxygenic green sulphur bacteria (Chlorobiacea) and are interpreted as paleoindicators for events of photic zone euxinia. In contrast to a number of other OAE 2 sections that are characterised by continuous black shale sequences, DSDP Site 530A represents a highly dynamic setting where newly deposited black shales were repeatedly exposed to conditions of subtle bottom water re-oxidation, presumably leading to their progressive alteration into green shales. The frequent alternation between both facies and the related anoxic to slight oxygenated conditions can be best explained by variations in vertical extent of an oxygen minimum zone in response to changes in a highly productive western continental margin setting driven by upwelling.

Cretaceous calcareous nannofossils of DSDP Leg 77 holes

Five of the six sites drilled during Leg 77 of the Deep Sea Drilling Project yielded Cretaceous sediments. Two of these sites, 535 and 540, form a composite section that spans the upper Berriasian through most of the Cenomanian. Olive black marly limestones in this interval yield relatively rich, well-preserved nannofossil assemblages that allow biostratigraphic subdivision of the sequence. This composite section provides important information on the Early Cretaceous history of the Gulf of Mexico, as well as additional information on tropical Lower Cretaceous nannofossil assemblages. The post-Cenomanian nannofossil (and sedimentary) record is limited to a thin, condensed section of Santonian through lower Maestrichtian pelagic sediments at one site (538) and is absent or represented by redeposited material at the other sites. Two new genera, Perchnielsenella and Darwinilithus, are described. Two new taxa, Darwinilithus pentarhethum and Lithraphidites acutum ssp. eccentricum, are described; and two new combinations, Rhagodiscus reightonensis and Perchnielsenella stradneri, are propose.

Cretaceous and Paleogene calcareous nannofossils from ODP Leg 123

Two of five holes drilled at two separate sites during Leg 123 of the Ocean Drilling Program intersected thick and relatively complete sections of Upper Cretaceous-Paleogene nannofossiliferous sediments. Although dominated by turbidite deposition in the upper part, Hole 765C contains a thick and relatively complete Albian-Oligocene section, including a particularly thick Aptian interval, with abundant and fairly well-preserved nannofossils. Several unconformities are confidently interpreted in this section that span much of the Santonian, late Campanian, Maestrichtian, late Eocene, and early Oligocene. Hole 766A contains a thick and relatively complete Albian-lower Eocene section having generally abundant and well-preserved nannofossils. Several unconformities also have been identified in this section that span much of the Coniacian, early Campanian, Maestrichtian, and late Eocene through early Pliocene. The chronostratigraphic position and length of all these unconformities may have considerable significance for reconstructing the sedimentary history and for interpreting the paleoceanography of this region. A particularly thick section of upper Paleocene-lower Eocene sediments, including a complete record across the Paleocene/Eocene boundary, also was cored in Hole 766A that contains abundant and diverse nannofossil assemblages. Although assemblages from this section were correlated successfully using a standard low-latitude zonation, difficulties were encountered that reduced biostratigraphic resolution. Several lines of evidence suggest a mid-latitude position for Site 766 during this time, including (1) high assemblage diversity characteristic of mid-latitude zones of upwelling and (2) absence of certain ecologically controlled markers found only in low latitudes.

Nannofossil biostratigraphy of ODP Site 210-1276 sediments

Ocean Drilling Program (ODP) Leg 210 is one of very few deep-sea legs drilled along the eastern Canadian continental margin. Most other drilling on this margin has been carried out by the petroleum industry on the shallow-water regions of the Scotian shelf and the Grand Banks (see Doeven, 1983, for nannofossil studies). Deep Sea Drilling Project (DSDP) Leg 12 Site 111 and ODP Leg 105 Site 647 were drilled in the general vicinity of Leg 210 but recovered no appreciable Lower Cretaceous (Albian-Cenomanian) sediments. Site 111 yielded indurated limestones dated tentatively as late Albian-early Cenomanian, whereas Site 647 encountered no Albian-Cenomanian sediments. Two sites (Sites 1276 and 1277) were drilled during Leg 210 in the Newfoundland Basin with the primary objective of recovering basement rocks to elucidate the rifting history of the North Atlantic Basin. The location for Leg 210 was selected because it is conjugate to the Iberia margin, which was drilled extensively during DSDP/ODP Legs 47B, 103, 149, and 173. A secondary but equally important objective was to recover the overlying sediments with the purpose of studying the postrift sedimentation history of this margin.

Microflora from Molasse sediments in southern Germany

1. Polleninventar: Erstmals wurde der Sporomorpheninhalt der Süssbrackwassermolasse und der Oberen Süsswassermolasse Südbayerns einer umfassenden Sichtung unterzogen. Von den überprüften 92 Fundstellen erwiesen sich 55 als sporomorphenführend. Nur 15 davon waren so ergiebig, daß ihr Inhalt quantitativ erfaßt und als Grundlage für die Erstellung eines Diagramms herangezogen werden konnte. Dennoch weist der systematische Katalog 272 Formen auf. Dies ist eine im Vergleich mit anderen, in neuerer Zeit bearbeiteten neogenen Pollenfloren Mitteleuropas sehr große Zahl, wie folgende Angaben belegen: Niederrheinische Braunkohle 175 Arten, Braunkohle der Oberpfalz 138 Arten, subalpine Flözmolasse Bayerns 93 Arten und subalpine Molasse der Ostschweiz und der zentralen und westlichen Paratethys 219 Arten. Dieser Reichtum erklärt sich unschwer aus der Größe des Untersuchungsgebietes, das vom Allgäu im Westen bis an die Salzach im Osten reichte. Überwiegend gehören die nachgewiesenen Formen gutbekannten Arten bzw. Formenkreisen an. Deshalb wurde lediglich die Aufstellung von 2 neuen Gattungen, 19 neuen Arten sowie 5 Neukombinationen nötig. Neue Genera: Nr. (165) Ludwigiapollis Nr., (248) Caesalpiniaceaepollenites, 311 Neue Spezies: (039) Polypodiaceoisporltes subtriangularis, (046) P. pityogrammoides, (067) Perinomonoletes imperfectus, (124) Cycadopltes gemmatus, (125) C. concinus, (133) Lillacidites tener, (137) Nupharipollenites microechinatus, (150) Polyporopollenites nanus, (161) Porocolpopollenites subrotundus, (165) Ludwigiapollis labiatus, (169) Sporotrapoidites cucculatus, (190) Tricolpopollenites cribosus, (192) T. variabilis, (204) Tricolporopollenites pulcher, (210) T. operculiferus, (213) T. pseudomarcodurensis, (217) T. magnolaevigatus, (245) Umbelliferaepollenites achldorfensis, (248) Caesalpiniaceaepollenites antiquus Neukombinationen: (081) Pityosporites koraensis, (128) Magnoliaepollenites magnolioides, (130) M. graciliexinus, (168) Sporotrapoidites erdtmannii, (177) Chenopodipollis psilatoides. Für die meisten der vorgefundenen Sporomorphen sind die Lieferpflanzen bereits bekannt. Dennoch gingen parallel zur Bestimmung, d.h. der Zuordnung der Funde zu Gruppen des morphographischen Sporomorphensystems, die Bemühungen auch dahin, solche Lieferpflanzen, v.a. der selteneren oder neu gefundenen Sporomorphen, zu ermitteln; einige der neuen Arten sind in ihrer Verwandtschaft eindeutig, was durch die Benennung zum Ausdruck gebracht wird (s.o). Für die Mehrzahl der neuen Spezies und für viele bisher in ihrer Verwandtschaft unklare Formen ließ sich die botanische Deutung zumindest eingrenzen. Dies gelang für 148 Formen. Es handelt sich dabei teils um subtropisch-tropische Gewächse, teils aber auch um Pflanzen gemäßigter Klimata. Für genaue Zuweisungen sind jedoch umfangreiche Rezentvergleiche nötig, die einer eigenen Bearbeitung vorbehalten bleiben müssen. Auch einige als Sammelgruppen behandelte Formenkreise erfordern für eine Aufgliederung detailliertere Untersuchungen als sie in diesem Rahmen durchführbar waren. (z. B. Tricolpopollenites asper, T. sp. 2 u.a.). Andere Formen und Gattungen wiederum erwiesen sich dagegen als viel zahlreicher und leichter differenzierbar als bisher angenommen (z. B. Pinaceen, Magnoliaceen, Cyperaceen). In diesem Zusamenhang ist auch zu erwähnen, daß von Hemitrapa zwei Arten mit offensichtlich stratigraphischer Aussagekraft unterscheidbar sind; die Interpretation von Tricolporopol1enltes wackersdorfensis sensu MOHR & GREGOR (1984) als Gleditsia muß nach vorliegenden Erkenntnissen dagegen in Frage gestellt werden. Für 36 Formspezies blieb die Lieferpflanze völlig unbekannt oder es lassen sich höchstens vage Vermutungen anstellen. 2. Biostratigraphie: Fragen der Brauchbarkeit von Mikrofloren für die stratgraphische Gliederung der jüngsten Molassesedimente Südbayerns bildeten den zweiten Schwerpunkt vorliegender Bearbeitung. a) Reichweite: Die Fülle des gefundenen Sporomorphenmaterials brachte es mit sich, daß bei etlichen Formen eine weitere stratigraphische Reichweite als bisher angenommen festgestellt wurde. Zum Teil wurde diese Revision durch die Neugliederung des Paratethys-Miozäns nötig. b) Palynologische Gliederung: Im Laufe der Untersuchungen zeigte sich bald, daß allein auf der Basis der mikrofloristischen Bearbeitung kein von anderen Fossilresten unabhängiges stratigraphisches Gliederungsschema zu finden war. Weder die von anderen Autoren favoritisierte Leitformen-Methode, noch die Aufgliederung nach Klimaelementen ergab ein brauchbares Bild. Lediglich die bekannte generelle Abnahme der miozänen, paläotropischen und thermophilen Elemente und die Zunahme der pliozänen, arktoteriären und gemäßigten während des Neogens ließ sich deutlich ausmachen. Dagegen ermöglicht die Berücksichtigung des Sporomorpheninhalts eine Ergänzung und Deutung der vertebrat-stratigraphisch ausgeschiedenen Abfolgen. Voraussetzung ist die Möglichkeit einer Zuordnung zu einer natürlichen Art, Gattung oder wenigstens Familie und daraus ableitbar wiederum die Zuordnung zu einer oder mehreren Pflanzengesellschaften. Aufgeteilt nach Diversität, Dominanz und Verhältnis von 'Feuchtpflanzen' bzw. autochthonen Gemeinschaften zu mesophilen Phanerophyten bzw. allochthonen Gemeinschaften lassen sich in Südbayern fünf Pollenbilder erkennen, die mit den MN-Einheiten der Zoostratigraphie in Beziehung gebracht werden können. Die Pollenbilder 1 und 2, ungefähr entsprechend den Säugereinheiten 4b und 5, dokumentieren gattungsreiche, polydominante Mikrofloren, deren Lieferpflanzen vor allem verschiedenen Naß- und Feuchtgesellschaften angehören. Dementprechend sind Pteridaceen, Schizaeaceen, Cyperaceen und Poaceen relativ häufig. Das Pollenbild 1 (Langenau und Rauscheröd) zeichnet sich durch eine gewisse Artenarmut aus, wohingegen im Pollenbild 2 (Hitzhofen und Rittsteig) die Diversität zunimmt und Palmenpollen neben anderen mesophilen Akzessorien eine merkliche Rolle spielt. Bemerkenswert ist in den Entnahmeprofilen das Vorkommen kohliger Sedimente. Bezeichnend für Sporomorphenbild 3 sind oligodominante Mikrofloren, zusammengesetzt aus Elementen artenarmer Au- und Sumpfwälder (Taxodiaceen, Cyperaceen) sowie mesophiler 'Pionierwälder' (Pinaceen, Leguminosen). Fehlende Kohlebildung und das Zurücktreten mesophiler, d. h. allochthoner Lieferpflanzen sind weitere Charakteristika. Dieses Sporomorphenbild mit den Fundpunkten Gallenbach und Unterneul enspricht ungefähr der Säugereinheit MN 6. Die beiden stratigraphisch jüngsten Pollendiagramme 4 und 5 setzen sich deutlich von dem vorhergehenden ab. Belegt sind nun wiederum gattungsreiche, polydominante Pflanzenge seIl schaften feuchter, aber nicht nasser Biotope, in denen es ebenfalls mancherorts zur Kohlebildung kam. Gegenüber den Sporomorphenbildern und 2 ist der Anteil mesophiler Lieferpflanzen deutlich erhöht auf Kosten der Feuchtelemente. Letzteres gilt vor allem für das Sporomorphenbild 5 (Leonberg), in dem Fagaceen Pollen (Quercus, Fagus) vorherrscht. sporomorphenbild 4 entspricht annähernd MN 8 mit den Fundpunkten Hassenhausen und Achldorf, während Leonberg, nahe Marktl gelegen, MN 9 zugehört. Auf dem Umweg über diese an der Säugetierstratigraphie 'geeichten' Mikrofloren gelingt es, stratigraphisch unsichere Fundpunkte, wenn sie nur genügend formen- und individuenreich sind (Burtenbach, Lerchenberg, Wemding), einzuordnen. Auf diese Weise ergibt sich die in Diagramm 10 dargestellte Reihung vom Liegenden zum Hangenden. Dürftige Sporomorphenfloren oder Floren, die ausschließlich autochthone Feuchtelemente zeigen, können pollenstratigraphisch nicht sicher angesprochen werden, weil ihr Pollendiagramm undeutlich bleiben muß. Entsprechend der anerkannten Unterstellung, daß Phytostratigraphie zugleich Klimastratigraphie ist, läßt die dargestellte, im Grunde auf der Ausscheidung verschiedener Ukotypen basierende Gliederung sich auch paläoklimatisch interpretieren: Danach ist das verarmte Sporomorphenbild 3 in Südbayern als Ausdruck des vegetationsgeschichtlichen Pessimums anzusehen. Da die nachgewiesenen Sippen noch höhere Wärmeansprüche besitzen, ist nicht ein Temperaturrückgang, sondern ein Absinken der Niederschlagsmenge als begrenzender Faktor am wahrscheinlichsten und auf diese Weise das Ausbleiben von Pollen mesophiler Phanerophyten des Hinterlandes einleuchtend. 3. Paläogeographie: Bei dem Versuch, mit benachbarten Gebieten stratigraphische Beziehungen herzustellen, ergab sich, daß dies zwar über eine kürzere Entfernung recht gut gelingt, daß aber vor allem zu den Mikrofloren der niederrheinischen Braunkohle ein signifikanter Unterschied besteht: In Süddeutschland lassen die Pollendiagramme auf eine raschere Veränderung in der Zusammensetzung der Wälder schließen. Mit anderen Worten: altersgleiche Mikrofloren in Nordwestdeutschland täuschen ein höheres Alter vor. Erst im Obersarmat ähneln sich die jeweiligen Sporomorphenbilder. Damit erklärt sich auch, daß frühere Bearbeiter Schwierigkeiten hatten, mikrofloristische Befunde aus Süd- und Nordwestdeutschland miteinander zu korrelieren. Als Ursache für dieses überraschende Phänomen einer mittelmiozänen Diagrammverschiebung wird die stärkere, sprich länger andauernde maritime Beeinflussung des Niederrheingebietes angesehen.

Calcareous nannofossil stratigraphy and datums of sediments from ODP Leg 198 sites

During Ocean Drilling Program Leg 198, Sites 1207, 1208, 1212, 1213, and 1214 were drilled on Shatsky Rise, coring Lower to mid-Cretaceous successions of nannofossil chalk, porcellanite, and chert. Although recovery was poor, these sites yielded an outstanding record of calcareous nannoplankton, providing valuable data concerning the evolutionary succession and paleobiogeography of the largest Cretaceous marine habitat. Mid-Cretaceous sections (Aptian-Cenomanian) were recovered at all sites, and Site 1213 includes an apparently complete Berriasian-Hauterivian section. Biostratigraphic dating is problematic in places because of the absence or rarity of zonal fossils of both Boreal and Tethyan affinity. The majority of nannofossil assemblages are relatively typical of this age, but there are clear differences that set them apart from coeval epicontinental assemblages: for example, Lithraphidites carniolensis is common to abundant throughout and was most likely an oceanic-adapted taxon; the cold- to temperate-water species Crucibiscutum salebrosum, Repagulum parvidentatum, and Seribiscutum primitivum are entirely absent, indicating the persistence of tropical, warm surface water temperatures; and the warm-water species Hayesites irregularis is common. Most striking, however, is the virtual absence of Nannoconus and Micrantholithus, both taxa that were conspicuous and often common components of many Tethyan and Atlantic nannofloras. These forms were almost certainly neritic adapted and usually absent in deep open-ocean settings away from guyots and platforms. Other Tethyan taxa are also absent or rare and sporadically distributed (e.g., Calcicalathina oblongata, Conusphaera spp., Tubodiscus verenae, and Lithraphidites bollii), and factors related to neritic environments presumably controlled their distribution. Site 1213 also records extended Early Cretaceous ranges for species previously thought to have become extinct during the Late Jurassic (e.g., Axopodorhabdus cylindratus, Hexapodorhabdus cuvillieri, and Biscutum dorsetensis), suggesting these species became Pacific-restricted prior to their extinction. Watznaueria britannica may also have been a species with Pacific affinities before reexpansion of its biogeography in the early Aptian. One new genus (Mattiolia) and thirteen new species (Zeugrhabdotus clarus, Zeugrhabdotus petrizzoae, Helicolithus leckiei, Rhagodiscus amplus, Rhagodiscus robustus, Rhagodiscus sageri, Rhagodiscus adinfinitus, Tubodiscus bellii, Tubodiscus frankiae, Gartnerago ponticula, Haqius peltatus, Mattiolia furva, and Kokia stellata) are described from the Shatsky Rise Lower Cretaceous section.