Original paper
Faziesentwicklung, Paläogeographie und Biostratigraphie im Obereozän/Oligozän Mitteldeutschlands
[Facies development, palaeogeography and biostratigraphy in the Upper Eocene/Oligocene of Central Germany.]
Müller, Arnold
Zeitschrift der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften Band 175 Heft 2 (2024), p. 277 - 379
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published: Oct 25, 2024
published online: Aug 20, 2024
manuscript accepted: May 31, 2024
manuscript revision received: Jul 6, 2023
manuscript revision requested: Nov 3, 2022
manuscript received: Aug 30, 2022
ArtNo. ESP171017502007, Price: 29.00 €
Kurzfassung
In dieser Arbeit werden Faunen, Biostratigraphie, fazielle Entwicklung und Paläogeographie vom höheren Mitteleozän (Lutetium) bis zum tieferen Oberoligozän (Eochattium) in Mitteldeutschland dargestellt. Das entspricht nach der aktuellen chronostratigraphischen Tabelle der ICS (Chronostratigraphic Chart v2022/02) einer Zeitspanne von etwa 45 bis 25 Ma vor heute. Die multidisziplinäre Bearbeitung von neuen Forschungsbohrungen (Latdorf, Schneidlingen), von Kernmaterial früherer Bohrungen (Landesamt für Geologie und Bergwesen – LAGB, Halle/Saale) und Grabungen in Aufschlüssen in den vergangenen etwa 25 Jahren (Universität Leipzig, Geologisch-Paläontologische Sammlung) erbrachte eine Fülle neuer Informationen für die Region. Auf der Basis dieser aktuellen Untersuchungen kann die Geschichte der Region im hier betrachteten Zeitabschnitt neu dargestellt werden. Biostratigraphische Untersuchungen von Aida Andreyeva-Grigorovich sind auch in diese Arbeit eingeflossen. Frau Andreyeva-Grigorovich war einige Zeit als Gastwissenschaftlerin an der Universität Leipzig tätig und hat Profile von Latdorf und von der Elbe bei Aken untersucht (bislang unpubliziert). Die geologischen Schnitte wurden von A. Malz und R. Wimmer (LAGB Halle/Saale) erstellt. Nach einem kurzen Exkurs in das marine, prälatdorfische Mittel- bis Obereozän folgt als Schwerpunkt der Arbeit die umfassende Charakteristik des Latdorfiums (klassisches Unteroligozän der regionalen Nordseebeckenstratigraphie) in Mitteldeutschland. Im Typusgebiet des klassischen Latdorfiums, in der Subherzynen Mulde, ist das lithostratigraphische Äquivalent des Latdorfiums die Silberberg-Formation. Sie ist nach Nannoplankton den Zonen NP21 bis NP22 am Top und nach Palynomorphen den Standard-Palynomorphenzonen SPP180–SPP19 zuzurechnen. Nördlich des Mitteldeutschen Hauptabbruchs ist die Obere Schönewalde-Formation das lithostratigraphische Äquivalent. Auf der Basis hochauflösender Untersuchungen der genannten Bohrungen und Profile (u. a. Nannoplankton, Pteropoden, Fischotolithen und weitere Fossilgruppen) sowie der lithologischen Befunde sind für die Silberberg-Formation zwei Parasequenzen (Subformationen in der lithostratigraphischen Untergliederung) festgestellt worden. Die untere Parasequenz (Marbe-Subformation der informellen Gliederung) ist bisher unerkannt der Gehlberg-Formation zugeordnet worden und nur die obere Parasequenz (Atzendorf-Subformation der informellen Gliederung, „Obereozänschluff“ früherer Autoren) galt bisher als Silberberg-Formation. In der Atzendorf-Subformation wiederum konnten zwei HST ermittelt werden: ein unterer im Praehyalocylis-Niveau (NP21) und ein oberer am Top (NP22). Nach einem Hiatus folgt darüber Rupel 1 (NP22) mit einer komplett andere Fauna (typische Rupelfauna). Die Grenze Latdorfium-Rupelium reg. liegt also im tieferen Teil der NP22. Die Grenze Latdorfium-Rupelium (im Sinne der regionalen Nordseebecken-Gliederung und hier als Rupelium reg. bezeichnet) ist sowohl lithologisch als auch faunistisch äußerst scharf und markiert sicher einen der bedeutendsten Umbrüche in der tertiären Nordsee. Das tiefere Rupelium reg. (Ru1, weitgehend NP22, D13 und SPP20A–C) ist fast überall dekalzifiziert, enthält aber dort, wo Karbonat erhalten ist, eine völlig andersartige Fauna als die Silberberg-Fm. Die Fauna des Rupelbasissandes ist einerseits durch die äußerst fossilreiche Fazies des Magdeburger Grünsandes von Magdeburg und Mammendorf repräsentiert, wo sie an die Sonderentwicklung felsiger Untergründe in einem hochenergetischen Milieu gebunden ist. Der Rupelbasissand von Latdorf hingegen enthält eine arten- und individuenarme Fauna sandig-schluffiger Weichböden mit wichtigen Exponenten der basalen Rupelfauna. Für die biostratigraphischen Ergebnisse zum Mitteloligozän (Rupelium reg.) der regionalen Stratigraphie spielen die Felslitorale von Mammendorf und Magdeburg eine besondere Rolle. Auch die Profile von Latdorf und Amsdorf sind wesentlich zum Verständnis des unteren Rupeliums reg. in Mitteldeutschland. Das höhere Rupelium reg. wird vor allem vom oberen Abschnitt der Böhlen-Formation südlich von Leipzig sowie vom oberen Abschnitt des Septarientons in Anhalt repräsentiert. Daran schließt sich die Vorstellung der Untersuchungsergebnisse im Eochattium der Altmark und von Anhalt (Sachsen-Anhalt) an. Überlegungen zur regionalen und überregionalen Paläogeographie bilden den Abschluss dieser Arbeit. Eine Serie von Karten vermittelt die paläogeographische Entwicklung in Mitteldeutschland vom höheren Eozän bis zum Eochattium. Danach folgen Skizzen der paläogeographischen Entwicklung in Mitteleuropa und Europa. Die Untersuchungsergebnisse zeigen weiterhin, dass im Latdorfium und im Rupelium reg. Pteropodenhorizonte als isochrone Biomarker-Horizonte eine wichtige biostratigraphische Rolle spielen und in der Diskussion der Untersuchungsergebnisse zur Biostratigraphie einen wichtigen Platz einnehmen. Die Feinkorrelation nach Pteropoden und anderen Fossilgruppen (wichtig sind hier auch Fischotolithen) ermöglicht nun auch eine präzisere Darstellung der faziellen und paläogeographischen Entwicklung Mitteldeutschlands vom höheren Mitteleozän bis zum tieferen Chattium.
Abstract
This paper describes faunas, biostratigraphy, facies development and palaeogeography from the late Middle Eocene (Lutetian) to the early Upper Oligocene (Eochattian) in Central Germany. According to the current chronostratigraphic chart of the ICS (Chronostratigraphic Chart v2022/02), this corresponds to a time span of about 45 to 25 Ma before today. The multidisciplinary examination of new research boreholes (Latdorf, Schneidlingen), of cores from earlier boreholes (Landesamt für Geologie und Bergwesen – LAGB, Halle/Saale) and excavations in outcrops over the past about 25 years (University of Leipzig, Geological-Palaeontological Collection) has provided a wealth of new information for the region. On the basis of these current investigations, the history of the region in the time period under study here can be presented in a new way. Biostratigraphical investigations by Aida Andreyeva-Grigorovich have also been incorporated into this work. Mrs. A. Andreyeva-Grigorovich worked for some time as a visiting scientist at the University of Leipzig and examined profiles from Latdorf and from the Elbe near Aken (hitherto unpublished). The geological sections were prepared by A. Malz and R. Wimmer (LAGB Halle/Saale). After a short excursion into the marine, pre-Latdorfian Middle to Upper Eocene, the main focus of the paper is the detailed characterisation of the Latdorfian (classic Lower Oligocene of the regional North Sea basin stratigraphy) in Central Germany. In the type area of the classic Latdorfian, in the Subhercynian Basin, the lithostratigraphic equivalent of the Latdorfian is the Silberberg Formation. It is assigned to the zones NP21 to NP22 at the top according to nannoplankton and to the standard palynomorphic zones uppermost SPP18o to SPP19 according to palynomorphs. North of the Central German Main Fault, the Upper Schönewalde Formation is the lithostratigraphic equivalent. On the basis of high-resolution investigations of the above-mentioned drillings and profiles (including nannoplankton, pteropods, fish otoliths and other fossil groups) as well as the lithological results, two parasequences (subformations in the lithostratigraphic subdivision) have been established for the Silberberg Formation. The lower parasequence (Marbe Subformation of the informal subdivision) has so far been unrecognised as belonging to the Gehlberg Formation and only the upper parasequence (Atzendorf Subformation of the informal subdivision, “Upper Eocene Silt” of earlier authors) hitherto has been considered as the Silberberg Formation. In the Atzendorf Subformation, in turn, two HSTs could be identified: a lower one at the Praehyalocylis level (NP21) and an upper one at the top (NP22). After a hiatus, Rupel 1 (NP22) follows above with a completely different fauna (typical Rupelian fauna). The Latdorfium-Rupelian reg. boundary therefore is located in the lower part of NP22. The Latdorfian-Rupelian boundary (in terms of the regional North Sea Basin division and here referred to as Rupelian reg.) is extremely sharp both lithologically and faunistically and certainly marks one of the most important faunal ruptures in the Tertiary North Sea. The early Rupelian reg. (Ru1, largely NP22, D13 and SPP20A–C) is almost universally decalcified, but where carbonate is preserved it contains a completely different fauna from the Silberberg Fm. On the one hand, the fauna of the Rupelbasissand is represented by the extremely fossil-rich facies of the Magdeburger Grünsand of Magdeburg and Mammendorf, where it is associated with the special facies of rocky substrata in a high-energy environment. The Rupelian basal sand of Latdorf, on the other hand, contains a species- and individual-poor fauna of sandy-silty soft soils with important exponents of the basal Rupelian fauna. In the discussion of biostratigraphic results for the regional Rupelian, the rocky shore environments of Mammendorf and Magdeburg play a special role. The profiles of Latdorf and Amsdorf are also essential for understanding the lower regional Rupelian in Central Germany. The higher Rupelian reg. is mainly represented by the upper part of the Böhlen Formation south of Leipzig and the upper part of the Septarian Clay in Anhalt. This is followed by the presentation of the results of investigations in the Eochattian of Altmark and Anhalt (Saxony-Anhalt). Considerations on regional and interregional palaeogeography complete this work. A series of maps illustrates the palaeogeographical evolution in Central Germany from the Upper Eocene to the Eochattian. This is followed by sketches of the palaeogeographical development in Central Europe and Europe. The results of the investigation also demonstrate that in the Latdorfian and the Rupelian reg. pteropod horizons play an important biostratigraphic role as isochronous biomarker horizons and occupy an important place in the discussion of the results of biostratigraphic investigations. The detailed correlation of pteropods and other fossil groups (fish otoliths are also important here) now also enables a more precise representation of the facies and palaeogeographical development of Central Germany from the upper Middle Eocene to the lower Chattian.
Keywords
Paläogen • Obereozän • Oligozän • Mitteldeutschland • Faunen • Fazies • Paläogeographie • Biostratigraphie • Palaeogene • Upper Eocene • Oligocene • Central Germany • faunas • facies • palaeogeography • biostratigraphy