numerical dating, Sr-isotopes, Senonian, Oligocene-Miocene, larger foraminifera, Western Tethys, Paratethys
Discipline
Geology, Tectonics, Vulcanology (Council of Complex Environmental Sciences)
50 %
Ortelius classification: Stratigraphy
Mineralogy, Petrology (Council of Complex Environmental Sciences)
25 %
Ortelius classification: Mineralogy
Paleontology, Historical Geology (Council of Complex Environmental Sciences)
25 %
Ortelius classification: Paleontology
Panel
Earth sciences 1
Department or equivalent
Ásványtani-Földtani Intézet (University of Miskolc)
Participants
Briguglio, Antonino Cahuzac, Bruno Dávid, Árpád Dulai, Alfréd Filipescu, Sorin Frijia, Gianluca Haas, János Holcová, Katarina Hudácková Hlavatá, Natália Kocsis, László Kovac, Michal Mandic, Oleg Nagymarosy, András Özcan, Ercan Papazzoni, Cesare Andrea Parente, Mariano Saraswati, Pratul Kumar Sztanó, Orsolya
Starting date
2012-01-01
Closing date
2016-12-31
Funding (in million HUF)
23.990
FTE (full time equivalent)
13.35
state
closed project
Summary in Hungarian
A Sr-izotóp sztratigráfia jelenleg a sekélytengeri üledékek korolásának egyik leghatékonyabb eszköze. Alapja az, hogy a nyílttengerekben a 87Sr/86Sr izotóparány bármely adott földtani időpontban azonos, valamint hogy bizonyos hosszú időszakokban ez az arány gyorsan és egy irányban változott. Ilyen időszak pl. a senon, ahol <1 Ma pontosságú, és az oligo-miocén, ahol <500 ka pontosságú korhatározás érhető el a módszerrel. Előzetesen 220-240 minta Sr-izotópmérését tervezzük a Bochumi Rurh-Universität Izotópföldtani Laboratóriumában. Ezek mindegyikét eredeti, elváltozásmentes, alacsony Mg-tartalmú kalcitvázak (pl. Pecten-, Ostrea-, Rudista-, Inoceramus-félék, Brachiopodák) terepi begyűjtése, majd az esetleg diagenetizált vázak kiszűrése laboratóriumi módszerekkel, végül mikroprocesszor-vezérelt mintavétel előzi meg. A kapott eredményeket az esetek kb. 20%-ban kiegészítő 18O/16O és 13C/12C izotóparány-vizsgálatokkal is alá kívánjuk támasztani. A projekt három esettanulmányt tartalmaz (kis átfedéssel a két utolsó között): 1. A magyarországi senon képződmények numerikus datálása. A Magyarország felszínén található tengeri senon képződmények korát Sr-izotópok segítségével kívánjuk jelentősen pontosítani, mivel a biosztratigráfiai módszerek csak elég pontatlan korhatározást tesznek lehetővé. Vizsgálni kívánjuk a Ny-i Bakony vastag rudistás platformkarbonátját, valamint Pycnodonta-s és Inoceramus-os márgáját, valamint az Upponyi-hegység durvatörmelékes összletébe áthalmozott rudistás biohermákat. 2. A Ny-i Tethys oligo-miocén nagyforaminifera-zonációjának numerikus kalibrálása. A zonációt széleskörűen használják a Spanyolországtól India Ny-i részéig terjedő terület rupeli-burdigaliai képződményeinek korolására annak ellenére, hogy alapját nagyrészt egymástól elszigetelt lelőhelyek, és nem folyamatos szelvények adatai képezik, és a globális földtani időskálához plankton adatok segítségével korrelálják. Sr-izotópadatok segítségével a fenti időintervallumba eső jól feldolgozott nagyforaminifera-lelőhelyek (Francia-, Olasz-, Török- és Magyarország, valamint India, Szlovákia és Románia) numerikus korolását tervezzük, ami hozzájárulhat a zonáció további finomításához is. Ehhez társul néhány lelőhely esetében a fauna kiegészítő morfometriai vizsgálata, valamint néhány taxon 3D röntgen-mikrotomográfiai analízise. 3. A Középső Paratethys (KPT) oligocén-középső-miocén regionális emeleteinek korrelálása a földtani időskálával. A Tethys beltengereként az oligocén elején kialakult KPT nagyjából a középső-serravalleiig többnyire normál sótartalmú, de nagyrészt endemikus élővilágú volt. Ez a magyarázata a területre az 1960-70-es években kialakított regionális emeletbeosztásnak. Ezt azóta plankton-, nagyforaminifera-, magneto- és szekvenciasztratigráfiai vizsgálatok révén jórészt sikerült korrelálni a globális földtani időskálával, maradtak azonban problémák és ellentmondások is. A KPT nagy számú Pecten- és Ostrea-féléket tartalmazó képződményeinek Sr-izotópos numerikus korolása (kiemelten a sztratotípusoké) tovább finomíthatja a regionális és a globális skála korrelációját. További eredmény érhető el az egyes emeletek különböző országokbeli értelmezésének összehangolásában. Mivel a Paratethys és a Földközi-tenger is a miocén közepe felé egyre inkább elszigetelődött a nyílt óceánoktól, vizük kemizmusa is egyre jobban eltérhetett a nyílttengeritől, amire fokozott figyelmet kívánunk fordítani.
Summary
Sr-isotope stratigraphy (based on the global changes in the 87Sr/86Sr ratio of the open ocean-through geological time) is one of the most useful tools of dating and correlation of shallow marine deposits. Very high-resolution numerical dating can be achieved in the Senonian (<1 My) and in the Oligocene-Miocene (<500 ky) because of the very fast and uni-directional change of marine Sr isotope ratio across these time intervals. Each of the 220-240 Sr-isotope measurements (planned preliminary and to be performed in the Isotope Geology Laboratory of the Rurh-Universität Bochum, Germany) will be preceded by sampling of shells with unaltered low Mg biotic calcite (e.g. pectinids, ostreids rudists, inoceramids, brachiopods) in the field, followed by their screening for diagenesis, microdrilling and analysis for trace elements. To validate and interpret the results, in some cases (15–20%) supplementary study of the 18O/16O and 13C/12C stable isotope ratios is also planned. The project includes three case-studies (of which the second and third have interrelations): 1. Numerical dating of Senonian deposits in Hungary. The age of Senonian marine deposits on the surface of Hungary (dated by biostratigraphical methods giving ages of wide and sometimes uncertain time-intervals) is planned to be much refined by Sr-isotope studies in two districts. (i) In the western part of the Bakony Mountains shallow-marine Pycnodonta marls, thick rudist-bearing platform carbonates and pelagic marls with Inoceramus; (ii) in the Uppony Hills (NE Hungary) the rudist fauna of resedimented bioherms in gravity flow deposits will be studied. 2. Numerical calibration of the Western Tethyan Oligo-Miocene larger benthic foraminiferal (LBF) zonation. This zonation is successfully applied mostly for the Rupelian to Burdigalian deposits of a large territory extending from Spain to W India. The zonation is largely based on data from scattered localities, whereas the correlation of it with the standard geological time scale is performed mainly by using planktonic data. A direct correlation of well-documented LBF sites to the numerical time scale covering the above time-span will be carried out by using Sr isotope data from W India, Turkey, Italy, France, Hungary, S Slovakia and Romania, which can lead to an increased resolution of the zonation as well. In some cases additional morphometrical study and/or 3D X-ray microtomography of LBF is also planned. 3. Correlation of Central Paratethyan (CPT) Oligocene to mid-Miocene regional stages with the geological time-scale. The CPT (recently in the territory of the Carpathian and Eastern Alpine regions and beyond them), formed primarily as a marginal sea of the Tethys in the early Oligocene. It existed with mostly normal salinity roughly until the middle Serravallian and is characterized by rather endemic biota. Therefore, regional stages were introduced in the 60-70s of the 20th century. Their correlation to the global stages based on planktics, LBF, magneto- and sequence stratigraphy is in some cases still problematic and contradictory. Sr-isotope numerical dating of widespread pectinid-, oyster- and brachiopod-bearing deposits (especially those of the stratotypes) will provide a better correlation of the CPT regional stages to the global stages. Another outcome should be a detailed comparison between the interpretations of regional stages in different countries. The incerasing isolation of both the Mediterranean and the Parathethys from the Atlantic and Indian oceans going up into the middle Miocene and causing the deviation of the chemistry of marginal seas from the open ocean will be seriously monitored.
Final report
Results in Hungarian
A Sr-izotóp sztratigráfia segítségével bizonyos időszakokban mód van sekélytengeri üledékek numerikus korolására. Így <1 millió év pontossággal határozható meg a kréta-végi üledékek kora, míg ez az érték az oligocén–kora-miocénben <0,5 millió év. Három esettanulmány készítettünk. (1) A módszer segítségével a magyarországi kréta végi üledékeket 84 és 77 millió év közé sikerült bekorolnunk. (2) Az európai oligo-miocén óriásegysejtű-zonációját Indiáig sikerült kiterjeszteni, a zónahatárokat 0,5–1 millió év pontossággal megadni, és a zónákat sikerült korrelálni az őslénycsoport ny-pacifikumi zónáival. Kimutattuk továbbá, hogy e fenéklakó szervezetek kivételes esetben képesek voltak az Atlanti-óceánt is átszelni. (3) A magyarországi oligocén–alsó-miocén üledékek a világóceánnal korlátozott kapcsolatban állt Paratethys nevű beltengerben képződtek, melynek tagolása különbözik a globális rétegtani tagolástól. Vizsgálatainkkal igazoltuk, hogy az adott időszak nagy részében szabad vízkicserélődés volt a Paratethys és a világóceán között, tehát a Sr-módszer többnyire alkalmas a Paratethys oligocén–alsó-miocén képződményei numerikus korának becslésére. Több helyi időrétegtani egység numerikus korát módosítottuk, valamint számos lelőhelyet a korábbitól eltérő új egységbe soroltunk. A (2) és (3) esettanulmányban azt is kimutattuk, hogy az intenzíven kiemelkedő hegységekből származó törmelék mindkét irányba jelentősen eltérítheti a lábánál képződő üledék Sr-korát.
Results in English
By using the Sr-isotope method numerical dating of shallow marine sediments is possible in certain age-intervals. E.g. the age of end-Cretaceous sediments can be determined with <1 million years precision while for the Oligocene–early Miocene this value is <0.5 million years. The method has been tested in three case-studies. (1) Hungarian end-Cretaceous sediments have been dated between 84 and 77 million years ago. (2) The zonation of the European Oligocene-Miocene giant uni-cellulars has been extended to India, zonal boundaries are defined with 0.5–1 million years precision, and the zones have been successfully correlated with those of the Western Pacific. In exceptional circumstances these benthic organisms were able to migrate across the Atlantic Ocean. (3) Oligocene and lower Miocene sediments in Hungary were deposited in the Paratethys, an inland sea with limited connection to the World Ocean. Thus, their subdivision is different. We proved that during most part of this time-interval free water exchange existed between the two water masses. Thus, in most cases the Sr-method is applicable for numerically estimating the age of the Paratethyan Oligocene and lower Miocene deposits. The numerical age of some regional time-rock units has been modified and the age of several localities was reviewed. In case-studies (2) and (3) it was demonstrated that the erosion of intensively uplifting mountains can significantly modify the Sr-age of foothill deposits in both directions.
Less Gy, Özcan E: Bartonian-Priabonian larger benthic foraminiferal events in the Western Tethys, AUSTRIAN J EARTH SCI 105: (1) 129-140, 2012
Less Gy.; Kertész B. and Özcan E.: Late Paleogene reticulate Nummulites of the Western Tethys, Geophysical Research Abstracts; EGU General Assembly; 14; EGU2012-5611, 2012
Less Gy. and Özcan E.: Bartonian-Priabonian larger benthic foraminiferal events in the Western Tethys, Austrian Journal of Earth Sciences, 105, 1, 129–140, 2012
Briguglio A.; Hohenegger J. and Less Gy.: Paleobiological applications of three-dimensional biometry on larger benthic foraminifera: a new route of discoveries, Journal of Foraminiferal Research 43, 1, 72-87. doi:10.2113/gsjfr.43.1.72, 2013
Parente M.; Haas J.; Frijia G. and Less Gy.: First data on the strontium isotope stratigraphy of the Upper Cretaceous rudist limestones of Hungary, the Ugod Limestone Formation, Abstract Book. 9th International Symposium on the Cretaceous System. 1-5 September, 2013, Middle East Technical University, Ankara, Turkey, 101., 2013
Less Gy. and Özcan E.: Bartonian-Priabonian larger benthic foraminiferal events in the Western Tethys, Austrian Journal of Earth Sciences, 105, 1, 129–140, 2012
Briguglio A.; Hohenegger J. and Less Gy.: Paleobiological applications of three-dimensional biometry on larger benthic foraminifera: a new route of discoveries, Journal of Foraminiferal Research 43, 1, 72-87. doi:10.2113/gsjfr.43.1.72, 2013
Less Gy.; Benedetti A.; Cahuzac B. and Pignatti J.S.: Heterosteginák feltételezett transzatlanti migrációja az eocén/oligocén határ környékén, 17. Magyar Őslénytani Vándorgyűlés; Győr; 2014. május 29-31, Program, előadáskivonatok, kirándulásvezető, p. 23., 2014
Less Gy. and Frijia G.: Új Sr-izotóp koradatok a Központi-Paratethysből, 18. Magyar Őslénytani Vándorgyűlés; Varbó-Fónagyság; 2015. május 14-16, Program, előadáskivonatok, kirándulásvezető, p. 19-20., 2015
Less Gy.; Frijia G.; Dávid Á.; Dulai A.; Filipescu S.; Gaál L.; Holcová K.; Mandic O. and Sztanó O.: Dating of Central Paratethyan deposits with SIS (Sr-isotope stratigraphy), Programme, Abstracts, Field trip Guidebook. Neogene of the Paratethyan Region. 6th workshop on the Neogene of Central and SE Europe – an RCMNS Interim Coll., p. 53., 2015
Less Gy.; Benedetti A.; Cahuzac B.; Parente M.; Pignatti J. and Torres-Silva A.: Supposed trans-Atlantic migration of Heterostegina around the Eocene/Oligocene boundary, Berichte des Institutes für Erdwissenschaften Karl-Franzens-Universität Graz, 21, 222., 2015
Less Gy.; Frijia G.; Filipescu S.; Holcová K.; Mandic O. and Sztanó O.: New Sr-isotope stratigraphy (SIS) age-data from the Central Paratethys, Berichte des Institutes für Erdwissenschaften Karl-Franzens-Universität Graz, 21, 223, 2015
Less Gy.; Parente M.; Frijia G. and Cahuzac B.: New Sr-isotope stratigraphy (SIS) age-data from some European Oligo-Miocene larger benthic foraminiferal sites, Berichte des Institutes für Erdwissenschaften Karl-Franzens-Universität Graz, 21, 224, 2015
Cotton L.J.; Zakrevskaya E.Y.; van der Boon A.; Asatryan G.; Hayrapetyan F.; Israelyan A.; Krijgsman W.; Less Gy.; Monechi S.; Musatov V.; Papazzoni C.A.; Pearson P.N.; Razumovskiy A.; Renema W.; Shcherbinina E.; Vasilyeva O. and Wade B.: Integrated stratigraphy of the Bartonian-Priabonian Urtsadzor section, Armenia, Berichte des Institutes für Erdwissenschaften Karl-Franzens-Universität Graz, 21, 68, 2015
Cotton L.J.; Zakrevskaya E.Y.; van der Boon A.; Asatryan G.; Hayrapetyan F.; Israelyan A.; Krijgsman W.; Less Gy.; Monechi S.; Papazzoni C.A.; Pearson P.N.; Razumovskiy A.; Renema W.; Shcherbinina E. and Wade B.: Integrated stratigraphy of the Priabonian (upper Eocene) Urtsadzor section, Armenia, Newsletters on Stratigraphy (közlésre elfogadva), 2017
Less Gy.; Parente M.; Frijia G. and Cahuzac B.: Új Sr-izotóp koradatok néhány európai oligo-miocén nagyforaminifera-lelőhelyről, 19. Magyar Őslénytani Vándorgyűlés; Kozárd; 2016. május 26-28; 25-26., 2016
Less Gy. and Frijia G.: Új koradatok a Központi-Paratethysből Sr-izotópvizsgálatok alapján, A Magyarhoni Földtani Társulat Földtudományi Vándorgyűlése és Kiállítása, Sárospatak, 2016. augusztus 24-27. 57, 2016
