Geochemie der Foraminiferenschalen: Relevanz für die Rekonstruktion von Paläoumweltbedingungen

• Main Author: Meudt, Markus
• Format: Text
• Language: German
• Published: Karlsruhe 2004
• Subjects: Indian; Planktonic foraminifera
• Online Access: https://dx.doi.org/10.5445/ir/1000001263; https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000001263

Die vorliegende Arbeit untersucht die Möglichkeiten, die Elementgehalte in Foraminiferenschalen für die Rekonstruktion von Paläoumweltbedingungen bieten. Hierzu wurde zunächst das von Boyle und Keigwin (1985/86) entwickelte Aufbereitungsverfahren für Foraminiferenschalen an geringe Probenmassen (bis ~50µg) angepaßt. Das modifizierte Verfahren gestattete die effiziente Reinigung der Proben. Für alle Proben wurde ein hinreichender Analytgehalt der Spurenelemente für die massenspektrometrische Analyse (HR-ICP-MS) erreicht. Durch die Anwendung eines Multiparameteransatzes und den Einsatz der Faktoranalyse gelang es, für das Profil El Kef les Pins die Identifizierung der relevanten Paläoumweltindikatoren in den Elementgehalten und Isotopenverhältnissen der Foraminiferenschalen sowie in den Elementgehalten des Gesamtgesteins zu erreichen. Gestützt auf die relevanten Paläoumweltindikatoren wurden die Umweltbedingungen für das Obere Campan und den Campan/ Maastricht-Übergang im Bereich des Profils El Kef les Pins rekonstruiert. Am Beispiel des Oberen Maastricht des Profil DSDP Site 216 des nordöstlichen Indischen Ozeans konnte mit dem Multiparameteransatz die Ableitung eines neuen Paläoindikators zur Bestimmung des hydrothermalen Einflusses auf die Elementgehalte des Ozeanwassers verwirklicht werden. Gestützt auf Cluster- und Faktoranalyse wird in dem Profil, das im Oberen Maastricht eine vulkanisch/hydrothermal hochaktive Region darstellte, die Gruppierung der Calcium-normierten Elementgehalte des Kobalts, des Kupfers, des Zinks und des Bleis in den Schalen als hydrothermale Gruppierung sensu lato interpretiert. Da mit den Bleiisotopen-verhältnissen 207Pb/206Pb und 208Pb/206Pb sowie den Elementgehalten im Sedimentgestein wie auch der Biostratigraphie planktonischer Foraminiferen unabhängige Milieuindikatoren zur Verfügung stehen, die ebenfalls auf eine intensive hydrothermale Phase im oberen Abschnitt der Foraminiferenzone CF3 hindeuten, stellt die Assoziation der Calcium-normierten Gehalte der Elemente der hydrothermalen Gruppierung einen gut gestützten Paläoindikator eines hydrothermalen s.l. Einflusses auf die Meerwasserzusammensetzung dar. Die Elementassoziation der hydrothermalen s.l. Gruppierung (Co, Cu, Zn, Pb) sollte in Abhängigkeit vom jeweiligen geodynamischen Regime variieren und muß für jedes Profil im Sinne des Multiparameteransatzes durch Cluster- respektive Faktoranalyse überprüft werden. Abstract This thesis explores the potential of element contents in foraminiferal tests as a tool for paleoenvironmental reconstructions. A sample cleaning procedure initially developed by Boyle and Keigwin (1985/86) was adapted for very small sample sizes (down to ~50µg). This modified cleaning and dissolution procedure allowed not only the efficient elimination of impurities, but also to attain analyte trace element concentrations adequate for mass spectrometry for all the samples. Element- and trace element contents could be successfully quantified in foraminifera tests by means of inductively coupled plasma high resolution mass spectrometry (HR-ICP-MS). In order to identify element-based geochemical paleoenvironmental indicators a multi-parametric concept was adapted. Element contents and isotope ratios of foraminifera tests as well as element contents of bulk rock samples were processed and interpreted my means of multivariate statistical methods (cluster- and factor analysis). This approach allowed a suc-cessful reconstruction of some paleoenvironmental features during the Upper Campanian und the Campanian/Maastrichtian transition in the area of El Kef, Tunisia. Pursuing the same multiparametric concept, based on data from another section including Upper Maastrichtian deposits (DSDP Site 216, north-eastern Indian Ocean), a new paleo-indicator was established which enables the tracing of hydrothermal influences on seawater. The trace-element association Co, Cu, Zn, and Pb in the foraminifera tests, identified by means of cluster- and factor analysis represents a typical hydrothermal element group. This interpretation is supported by the fact that the area was volcanically highly active during the Upper Campanian. Independent proxies like Pb isotope ratios (207Pb/206Pb; 208Pb/206Pb) and element contents in bulk rock as well as the biostratigraphy of planktonic foraminifera also indicate an intensive hydrothermal phase during the deposition of the sediments correspon-ding to the upper part of the foraminiferal biozone CF3. Thus the above element association in the foraminifera tests constitutes a well supported paleoindicator for the identification of hydrothermal influence (sensu lato) on the element composition of seawater. Nevertheless, the elements included in the hydrothermal group as in the present study, are supposed to differ from case to case, in function of the concrete geodynamic situation and therefore should be checked for any section by adapting a similar multiparametric approach using factor- and cluster analysis.