Geochemie der Foraminiferenschalen: Relevanz für die Rekonstruktion von Paläoumweltbedingungen

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
... mehrzur 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.