ALBERT

Description: Den eigentlichen Anwendungen geophysikalischer Modelliertechniken und Bearbeitungsmethoden geht im Verlauf dieser Arbeit eine umfassende Evaluierung und Kompilierung einer Flächendeckenden Datenbasis zwischen 20° und 26°S sowie 62° und 74°W aus gravimetrischen Daten voran. Untersuchungen des Magnetfeldes beschränken sich auf den Bereich der Nazca-Platte. Dabei werden alle verfügbaren Datensätze einbezogen, wozu neben Satelliten-altimetrisch gewonnenen Schweredaten auch Datensätze südamerikanischer Partner-Institutionen gehören. Ziel dieser Vorarbeiten ist die Erstellung eines homogenen nach Qualitätsmerkmalen unterschiedenen Schweredatensatzes, welcher den ozeanischen und den kontinentalen Bereich des Meßgebietes zwischen 20° und 26°S des Arbeitsgebietes beinhaltet. Im folgenden dient die gravimetrische und magnetische Datenbasis als Vergleichsdatensatz für die Modellierung von Dichteinhomogenitäten und Magnetisierungskontrasten. Randbedingungen aus anderen geowissenschaftlichen Teilbereichen wie der Seismik (grenzt die Geometrie- und Dichtevariationen ein), der Petrologie (Phasenübergänge, Gesteinsmetamorphosen) und Geologie (Strukturelle Grenzen) dienen der maximalen Einschränkung von Dichtedomänen und magnetisierten Bereichen. Das lokale 3D-Modell des Kontinentalrandes mit angrenzender Nazca-Platte erklärt die im Magnet-und Schwerefeld beobachteten Anomalien und zeigt die besondere Bedeutung der subduzierten Lithosphäre der Nazca-Platte auf. Neben dieser statischen Modellierung werden im Schwerefeld enthaltene Informationen über die Rigidität der aneinander grenzenden ozeanischen und kontinentalen Lithosphärenplatten extrahiert. Mit einem 3D-Kohärenzverfahren, welches erstmalig in den Zentralen Anden angewendet wird, werden Bereiche mit unterschiedlicher Festigkeit abgegrenzt. Durch die Einbeziehung von ’’Surface- und Subsurface Load” wird die hochauflösende Kohärenz-Analyse verbessert, gegenüber 2D- Verfahren ohne Berücksichtigung von ’’Subsurface Loads”. Eine Vergleichsstudie der Rigiditätsverteilung mit ähnlich regionalen Charakteristika der Lithosphärenplatten, wie etwa dem geothermischen Gradienten führt zu vergleichbaren Aussagen und bestätigt den großen Einfluß der subduzierten Nazca-Platte auf das gesamte aktive System in Bezug auf das Schwerefeld, das Thermische- und das Spannungsregime. Bereiche mit hohem Oberflächen-Wärmefluß korrelieren mit geringer Rigidität. Demzufolge finden sich die höchsten Rigiditätswerte im Forearc und östlichen Backarc und die niedrigsten in der Westkordillere. Schließlich wird auf der Basis der Analyse isostatischer Restfelder mit und ohne Berücksichtigung des Schweresignals der Nazca-Platte, der isostatische Zustand der kontinentalen Lithosphäre untersucht. Dabei werden zusätzlich, neben Modellgeometrien, Dichten und Rigiditäten auch geotektonische Regionen unterschieden. Isostatische Unterkompensation wird demnach in der Küstenkordillere und der Ostkordillere beobachtet. Der Bereich des Hochplateaus der Zentralen Anden befindet sich in isostatischem Gleichgewicht.

Description: The actual application of geophysical modelling and processing techniques in this thesis is preceded by a comprehensive evaluation and compilation of a Database covering the area from 20° and 26°S to 62° and 74°W with gravimetric and magnetic data. Research of the magnetic field is constrained to the Nazca-Plate oceanic area. In addition to altimétrie satellite gravity data all other available gravity data has been included in the database, e.g. datasets provided by our south american partner institutions. The aim of these preparatory works is the preparation of a uniform dataset which distinguishes data according to quality features. In further progress, this gravimetric and magnetic database is utilized to compare the Signals caused by density inhomogeneities and magnetization contrasts to measured data. Boundary conditions from other geophysical disciplines like seismics (restricting geometry and density variations), petrology (Phasetransitions, Metamorphic reactions) and geology (structural boundaries) lead to a maximum limitation of density and magnetic domains. The local 3D-model of the continent-ocean transition zone with the boundaring Nazca-plate explains the observed anomalies and highlights the particular meaning of the subducting Nazca-plate. Beside this static modelling information about the rigidity of the contacting oceanic and continental lithospheres which is contained in the gravity field is extracted. The utilization of a new 3D-coherence method, which is applied for the first time in the central Andes, enables to divide regions of different rigidity. The incorporation of surface and subsurface loads implies a higher spacial resolution in opposition to 2D-methods not regarding subsurface loads. A comparative study of the distribution of rigidity and similar more regional parameters controlling the rigidity of the lithosphere leads to compareable results and confirms the importance of the subducting Nazca-plate on the active system, in terms of the gravity field, the geothermal- and stress regime. Regions characterized by high surface heatflow correspond to low rigidity. The highest values for flexural rigidity are to be found in the forarc and eastern backarc, the lowest in the active volcanic front, the western cordillera. Finally an analysis of isostatic residual fields, again taking into account the gravity signal of the subducting Nazca-plate reveals different isostatic conditions for different parts of the surveyed continental lithosphere. Apart from model geometries, densities and rigidities geotectonic regions are distinguished. Isostatic undercompensation is observed in the coastal and eastern cordillera; whereas the andean plateaus in the central Andes can be considered as isostatically compensated.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Mit dem Ziel, aktuelle Arbeitshypothesen zum geologischen Aufbau der Südural-Lithosphäre zu überprüfen, wird das Schwerefeld im Bereich des Südurals mit folgenden gravimetrischen Methoden untersucht: • Numerische Analyse des Schwerefeldes mit Hilfe von Tiefenabschätzungen, Wellenlängenfilterungen und des Parker- Algorithmus sowie • zwei- und dreidimensionale Dichtemodellierungen. Im Vergleich mit dem hauptsächlich eingesetzten Verfahren zur Dichtemodellierung kann festgestellt werden, daß direkte gravimetrische Auswerteverfahren, wie z.B. die Wellenlängenfilterung, für komplizierte geologische Strukturen dem indirekten Auswerteverfahren mittels Dichtemodellierung weit unterlegen sind. So ist es z.B. mit der Wellenlängenfilterung nicht möglich, langwellige negative Schwerewirkungen der paläozoischen Sedimente von den bivergenten Unterkrustenstrukturen zu trennen. Auch mit variablen Dichtekontrasten bezüglich des Krusten-Mantel-Übergangs bei der Anwendung des Parker-Algorithmus ist es nicht möglich, die Schwerewirkung dieser Grenzfläche im gesamten Untersuchungsgebiet abzuschätzen. Die Verbindung und Interpretation aller verfügbaren Randbedingungen aus der Reflexions- und Refraktionsseismik sowie den zur Verfügung stehenden Datensätzen zur Sedimentbedeckung und Moho-Tiefe führt zu komplexen dreidimensionalen Dichtemodellen der Südural-Lithosphäre. Diese führen mit den derzeit verfügbaren Ergebnissen über die strukturellen und physikalischen Eigenschaften der Südural-Lithosphäre im Bereich von 52° - 65° O und 50° - 55,5° N auf zwei gleichberechtigt nebeneinanderstehende Dichtemodelle: 1. Das Dichtemodell 1 beruht auf einer bis in 90 km Tiefe subduzierten osteuropäischen Unterkruste, die massiv eklogitisiert wurde (Dichte 3,55 g /cm3 ). Die Ursache für diese Dichteinterpretation sind geringe Dichten im Bereich der bivergenten geologischen Strukturen der Unterkruste in 24 bis 42 km Tiefe. Diese bivergenten Strukturen sind ebenso die Folgen einer fossilen Subduktion. 2. Im Dichtemodell 2 bildet eine unter dem Orogen liegende osteuropäische Unterkruste eine Krustenverdickung, in deren Folge die Krustenmächtigkeit bis zu 60 km erreicht. Während der Delamination der Unterkruste muß ebenfalls eine Eklogitisierung stattgefunden haben. Das Dichtemodell 2 basiert auf höheren Dichten der bivergenten geologischen Strukturen innerhalb der Unterkruste als im Dichtemodell 1. Eine Gebirgswurzel mit einem deutlichen Kontrast zwischen Kruste und Mantel existiert nicht im Südural. Es wird eine Übergangszone mit Dichtegradienten modelliert. Dieser Dichtegradient kann auf Eklogitisierung des Unterkrustenmaterials beruhen und könnte somit auch die Ursache für das Ausbleiben von seismischen Reflektoren sein. Mit beiden Dichtemodellen werden auch Geoidundulation und Magnetfeld berechnet und deren Wirkung mit der Geoidundulation und dem aeromagnetischen Residualfeld verglichen. Der Vergleich ergibt für die Geoidundulation und das aeromagnetische Residualfeld im langwelligen Anomalienbereich em befriedigendes Ergebnis. Die auf der Interpretation der Bouguer-Schwere beruhenden Dichtemodelle 1 und 2 lassen folgende Schlußfolgerungen zum Aufbau der Lithosphäre im Südural zu: • Die bivergenten Strukturen vor allem im unteren Krustenbereich der Südural-Lithosphäre verursachen langwellige negative Schwereanteile. Zu diesen Strukturen gehören: - die nach Osten einfällende osteuropäische Kruste, - der Falten- und Überschiebungsgürtel im Westural, - die nach Westen einfällenden Strukturen des Ost- und Transurals sowie des kasachischen Terrans. • Eine durch Obduktion in der Oberkruste eingelagerte ozeanische Kruste erzeugt in der Magnitogorsk Zone eine positive kurzwellige Schwereanomalie, die die negativen Schwerewirkungen der darunter befindlichen Strukturen überlagert. • Die negative! Schwerewirkung im Bereich der Voruralsenke ist auf die Schwerewirkung der paläozoischen Sedimentbedeckungen zurückzuführen. Die Untersuchungen zum isostatischen Verhalten der Südural-Lithosphäre zeigen, daß keine klassischen isostatischen Modelle den isostatischen Zustand des Gebirges erklären können, da eine gering ausgeprägte Topographie im Bereich des West- und Zentralurals um 50 bis 100 km nach Westen versetzt ist gegenüber der Krustenverdickung im Bereich der Magnitogorsk und Osturalzone. Mit einem modifizierten Verfahren werden Airy-, Pratt- und Vening-Memesz-Modell miteinander kombiniert. Zunächst wird der lokale isostatische Ausgleich mit Hilfe der Auflastverteilung und -kompensation aus den komplexen Dichtemodellen der Südural-Lithosphäre abgeleitet (Airy- und Pratt-Modell). Um die von den Dichtemodellen nicht mehr kompensierten Masseninhomogenitäten im Zusammenhang mit der Rigidität der Lithosphäre betrachten zu können, werden sie in eine ’’topographische” Auflast zurückgerechnet. Anschließend wird in einem Vening-Meinesz-Modell der regionale isostatische Ausgleich für diese zurückgerechnete ’’topographische” Auflast berechnet. Nur unter Berücksichtigung einer hohen Rigidität der Lithosphäre (3,8 • 1024 Nm) befinden sich beide vorgestellten Dichtemodelle im isostatischen Gleichgewicht. Dies ist offensichtlich auch ein wesentlicher Grund dafür, daß sich die geologischen Strukturen in ihrer vertikalen Position seit der Unteren Trias nicht mehr geändert haben.

Description: I investigate the gravity field in the southern Urals in order to test current hypotheses on the lithospheric structure in this area. My approach to this problem includes the following gravimetric methods: • numerical analyses of the gravity field by means of depth estimations, wavelength filtering and application of the Parker algorithm • two- and three-dimensional density modelling. In contrast to the mainly used density modelling, inverse gravity methods (e.g. wavelength filtering) are not successful at resolving the complex geological structures in this area. For example, I am not able to separate the long-wavelength components of the gravity field from Paleozoic sediments and bi-vergent structures in the lower crust. Estimating the gravity effect of the crust-mantle boundary in the study area, using the Parker-algorithm, is not possible due to its variable density contrast. Data from seismic reflection and refraction surveys and other information relating to the sedimentary cover and Moho depth have been used in the construction of complex three-dimensional density models for the southern Urals’ lithosphere. Incorporating the available details on the structural and physical properties of the southern Urals’ lithosphere in the region between 52° - 65° E and 50° - 55, 5° N, two alternative density models are derived: 1. The density model 1 is based on an East European lower crust which could have been subducted to 90 km depth and eclogitized to a density value of 3.55 g/cm3 . The low density values in the bi-vergent geological structures of the lower crust (from 24 till 42 km depth) overlie a high density body in the upper mantle. These bi-vergent geological structures may be remnants of a fossil subduction setting. 2. In the density model 2, crustal thickening is caused by the East European crust underlying the orogen. The crustal thickness is 60 km. During delamination, the East European lower crust may have been eclogitized. The density model 2 is based on higher density values for the bi-vergent geological structures within the lower crust than in the density model 1. A crustal root, having a significant density contrast between crust and mantle, does not exist in the southern Urals. Using a density gradient, a transition zone is modelled. This density gradient is inferred to be due to eclogitized material in the lower crust. The increasing density could be the cause for the lack of seismic reflectors. The geoid undulation and the magnetic field are calculated for both density models. The results compare satisfactorily with the long- wavelength components of the observed geoid undulation and aeromagnetic residual field. Based on the interpretation of the Bouguer gravity, density models 1 and 2 reveal implications concerning the lithospheric fabric of the southern Urals: • The bi-vergent structures, particularly in the lower crust of the southern Urals’ lithosphere, cause long-wavelength gravity lows. There are following structures: ─ the East European crust dipping to the east, ─ the foreland fold and thrust belt located in the western Urals, ─ the westward-dipping structures of the eastern and Trans-Urals as well as the Kazakhstan terrain. • The obducted oceanic crust in the upper crust of the Magnitogorsk zone causes positive short-wavelength gravity anomalies which are superimposed on the long-wavelength negative gravity effects of the structures located beneath. • Negative gravity anomalies in the area of the Pre-Uralian Foredeep are associated with the gravity effects of the paleozoic sedimentary cover. The investigations into the isostatic behaviour of the southern Urals’ lithosphere show that no classic isostatic model is able to explain the isostatic state of the orogen. The moderate topography in the area of the West and Central Urals is shifted by 50 to 100 km to the west, relative to the largest crustal thickness beneath the Magnitogorsk and East Uralian Zone. A modified method combines the Airy-, the Pratt- and the Vening-Meinsz models. Firstly the local isostatic balance is inferred from the load distribution and the load compensation using the complex density models of the southern Urals’ lithosphere (Airy- and Pratt-model). In order to consider the non-compensated mass inhomogeneities of the density models according to the flexural rigidity of the lithosphere, the non-compensated mass inhomogeneities are recalculated to a ’’topographic” load. Next, the regional isostatic balance as a Vening-Meinesz-model is calculated for the recalculated ’’topographic” load. When allowance is made for the high flexural rigidity of the lithosphere (3.8 • 1024 Nm), both density models presented here are in isostatic balance. Obviously this is the main reason why the geological structures have not changed their vertical position since the Lower Triassic time.

Description: Целью данной работы является проверка существующих моделей строения литосферы Южного Урала по гравиметрическим данным. Для этого исрользуются методы численного анализа гравитационного поля, основанные на: • эмпирической оценке глубин источников аномалий, частотной фильтрации, методе Паркера и • прямом гравитационном моделировании литосферы (двух- и трехмерном). В отличие от обычно используемой технологии гравитационного моделирования, такие методы, как, например, частотная фильтрация не могут быть использованы в данном случае. Невозможно разделить влияние длинноволновых компонент гравитационного поля, обусловленных влиянием палеозойских осадочных отложений и наклоненных слоев нижней коры ц обеих сторон Урала. Также неправомерно использовать алгоритм Паркера для оценки влияния границы между корой мантией вследствие переменного перепада плотности на ней. Включение в анализ доступных опорных данных, основанных на результатах сейсмических методов с использованием отраженных и преломленных волн, данных об осадочном чехле и положении границы Мохо приводит к созданию комплексной плотностной модели литосферы Южного Урала. Использование всех существующих данных о структуре и физических свойствах литосферы Южного Урала в пределах 52° - 65° Е и 50° - 55,5° N позволило построить две эквивалентные плотностные модели: 1. Первая плотностная модель основана на представлении о том, что нижняя кора Восточно-Европейской платформы погружается на глубину 90 кт, при этом происходит эклогитизация её вещества с увеличением плотности до 3,55 g/cm3. Таким образом, наклоненные с обеих сторон блоки нижней коры ответственны за существование высокоплотного тела в верхней мантии. На глубинах 24 - 42 km они характеризуются сравнительно низкими значениями плотностей. Существование этих блоков может быть объяснено также как результат обычной субдукции. 2. Согласно второй модели, утолщение коры объясняется поддвигом под ороген коры Восточно-Европейской платформы. Толщина коры достигает 60 кт. Вследствие деламинации, часть её также должна быть эклогитизирована. Во второй модели значения плотностей наклоненных блоков нижней коры существенно больше, чем в пербой. Копень коры с существенным перепадом плотности под Южным Уралом отсутствует. Вместо этого мы используем при моделировании переходную зону с некоторым градиентом плотности. Этот градиент может быть оценен в предположении об эклогитизации нижней коры. Непрерывное увеличение плотности может быть связано с отсутствием отражающих горизонтов на этих глубинах. Ундуляции геоида и вариации магнитного поля были рассчитаны для обоих моделей и сопоставлены с наблюденными значениями геоида и аэромагнитными измерениями. Оказалось, что удовлетворительное соответствие наблюдается только для длинноволновых аномалий. Таким образом, основанные на интерпретации аномалий Буге плотностые модели 1 и 2 позволяют сформулировать следующие выводы о строении литосферы Южного Урала: • наклоненные в сторону Урала структуры коры, в особенности нижней, ответственны за существование длинноволнового гравитационного минимума. К ним можно отнести: ─ погружающуюся на Восток Восточно-Европейскую платформу, ─ предгорный складчатый пояс Южного Урала, ─ заглубленные в западном напрвлении структуры Восточный зоны, Трансуральской зоны и Казахстанского террэйна. • Фрагмент океанической коры, находящийся вблизи от поверхности в Магнитогорской зоне, вызывает сравнительно коротковолновую положительную аномалию гравитационного поля, которая наложена на длинноволновую отрицательную аномалию, обусловленную структурами, располагающимися ниже. • Отрицательная аномалия в районе Предуральского прогиба может быть объяснена за счёт гравитационного эффекта палеозойского осадочного чехла. Исследование изостатического состояния литосферы Южного Урала показывает, что классические изостатические модели не позволяют объяснить изостазию этого горного массива. Современная топография Западного и Центрального Урала смещена на 50 - 100 кт к западу по отношению к самому глубокому корню коры. Модифицированный метод соединяет изостатические модели Эри, Пратта и Вейнинг-Мейнеса. Первоначально, локальный изостатический баланс оценивается на основании данных о нагрузке и её компенсации в соответствие с построенной комплексной моделью литосферы Южного Урала (модели Эри и Пратта). Для того, чтобы оценить сумму нескомпенсированных плотностных неоднородностей, поддерживаемых за счёт жесткости литосферы, эти неоднородности пересчитываются в ” топографическую” нагрузку. Затем, для этой нагрузки рассчитывается региональная изостатическая компенсация в соответствие со схемой Вейнинг-Мейнеса. Обе рассмотренные плотностные модели могут считаться изостатически сбалансированы только в предположении о высокой эффективной жесткости литосферы (3,8 • 1024 Nm). Очевидно, это является также основной причиной того, что эти геологические структуры не претерпели существенных вертикальных движений со времени позднего Триаса.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Von den bisher weitgehend unbearbeiteten, Oberkretazischen Gesteinsfolgen im Raum Santander (Provinz Kantabrien, Spanien) wurde der Zeitabschnitt Turon bis Unter-Coniac lithologisch, sedimentologisch sowie stratigraphisch (Bio-, Event-, Sequenzstratigraphie) detailliert bearbeitet. Die Sedimente eines gemischten, siliziklastisch/karbonatischen Systemes wurden in einem, durch starke synsedimentäre Tektonik geprägten, E-W-streichenden Meeresraum abgelagert, der nach Westen graduell in die flachmarine Asturianische Kreide überging und im Süden durch den, aus paläozoischem Basement bestehendenden Cabuemiga Rücken begrenzt war. Im Norden markierte das Liencres Hoch die Grenze. Dieser Sedimentationsraum repräsentierte einen eigenständigen Beckenbereich, für den die Bezeichnung Nordkantabrisches Becken (NKB) eingeführt wird. Das NKB entstand in der Unterkreide (Valangin/Hauterive) durch Blockrotation an E-W-streichenden Lineamenten. Strukturell trennt die N-S-streichende Rio Miera-Flexur im Osten das NKB vom Basko-Kantabrischen Becken. Proximale Sedimente sind durch das Auftreten von (glaukonitischen) Knollenkalken charakterisiert. Die eher distalen Ablagerungsräume zeichnen sich durch zyklische Kalk/Mergel-Wechselfolgen aus. Während regressiver Phasen treten Allochthonite auf (Calciturbidite). Im bearbeiteten Zeitraum Turon und Unter-Coniac führen möglicherweise fünf Phasen verstärkter differentieller Subsidenz (tektonische Aktivitätsphasen ?) zu Reliefakzentuierung und, damit einhergehend, zur Umgestaltung des Sedimentationsraumes. Besonders ein Ereignis im Unter-Coniac (deformis-Zone) kann offensichtlich in weiten Teilen Europas erkannt werden. Die biostratigraphische Gliederung wird mit Ammoniten und im höheren Ober-Turon und Unter-Coniac mit Inoceramen durchgeführt. Das basale Unter-Turon fehlt. Die Sedimentation setzt vermutlich erst in der höchsten devonense-Zvne des unteren Unter-Turon ein. Das obere Unter-Turon ist durch die Zone des Mammites nodosoides gekennzeichnet. Das Mittel-Turon kann in die Zonen des Kamerunoceras turoniense, Romaniceras kallesi, Romaniceras ornatissimum und Romaniceras deverianum untergliedert werden. Im Ober-Turon werden Faunenzonen ausgehalten (Assemblage Zones). Es können (in aufsteigender Reihenfolge) die AZ des Subprionocyclus neptuni/ Romaniceras deverianum, die AZ des Mytiloides incertus/Subprionocyclus neptuni und die AZ des Mytiloides scupini/Prionocyclus germari erkannt werden. Das Unter-Coniac wird in eine untere Zone des Cremnoceramus rotundatus und eine obere Zone des Cremnoceramus deformis unterteilt. Zehn Bio-Events und Akmen werden erkannt und auf ihr Potential für die regionale wie überregionale Korrelation geprüft. Dies sind das Mytiloides-Akme [Unter-Turon (?)]; das K. turoniense/Mytiloides-Event (turoniense-Zone), das R. kallesi-Event (kallesi-Zone), das R. ornatissimum-Event (ornatissimum-Zone), das R. Deverianum-Event (neptuni/deverianum- AZ), das Mytiloides incertus/Mieraster leskei (klein)-Event (incertus/neptuni-AZ), das M. Leskei (groß)-Event (scupini/germari-AZ), das Sternotaxis plana-Event (scupini/ germari- AZ), das Didymotis I-Event (scupini/ germari-AZ) und das Didymotis II-Event (Turon/Coniac-Grenze). Für eine Korrelation nach Deutschland oder England eignen sich besonders das turoniense/ Mytiloides-Event, das deverianum-Event sowie das incertus/leskei (klein)- und leskei (groß)-Event. Das plana-Event kann vermutlich nach Norddeutschland korreliert werden. Sechs sedimentäre Sequenzgrenzen (SB) werden im Zeitraum Turon bis Unter-Coniac erkannt und datiert. SB Tu 1 liegt vermutlich im Unter-Turon und kann wegen eines ausgeprägten Hiatus im Cenoman/Turon-Grenzbereich datiert werden. Die stratigraphischen Positionen der folgenden Sequenzgrenzen können wie folgt datiert werden: SB Tu 2: obere turoniense-Zone (Mittel-Turon), SB Tu 3: deverianum-Zont (höchstes Mittel-Turon), SB Tu 4: Top neptuni/deverianum- AZ (Ober-Turon), SB Tu 5: untere scupini/ germari-AZ (Ober-Turon), SB Co 1: höhere deformis-Zone des Unter-Coniac. Die Sedimentationszyklen werden als "3rd order cycles" sensu Haq et al. (1988) interpretiert. Die stratigraphische Position der Sequenzen werden unter kurzer Diskussion der jeweiligen regionalen Biostratigraphie mit sequentiellen Gliederungen für Tunesien, Spanien, Frankreich, Südengland und Deutschland (Westfalen, Niedersachsen, Sachsen) mit nur mäßigem Erfolg verglichen. Die "global cycle chart" erweist sich als Standard für untauglich. Schlüsselwörter: Nordkantabrien, Spanien, Nordkantabrisches Becken, Turon, Unter-Coniac, tektono-sedimentäre Entwicklung, Biostratigraphie, Eventstratigraphie, Sequenzstratigraphie, überregionaler Vergleich.

Description: The Lower Turonian to Lower Coniacian succession of the Upper Cretaceous series from the Santander area (Cantabria, Spain) was investigated in detail by means of lithology, bio-, event and sequence stratigraphy. The sediments of a mixed, siliciclastic/calcareous system were deposited in an E-W trending basin that was bordered to the South by the palaeozoic Cabuemiga High. The northern boundary formed the Liencres High, a palaeo-structure that had its position in the Bay of Biscay not far away from the present day shoreline. Towards the West, a connection to the shallower, Asturian Cretaceous basins existed. For this individual basin the term "North Cantabrian Basin" is suggested herein. It developed during the Early Cretaceous (Valanginian/Hauterivian) as a result of block rotation along E-W trending major faults. The NCB is structurally separated from the Basco-Cantabrian Basin by the N-S trending Rio Miera Flexure in the East. Proximal sediments are characterized by (glauconitic) nodular to massively bedded limestones. In distal environments, marl/limestone alternations accumulated. During phases of regression, allochthonites with only limited geographic extent were shed into the basin. Within the Turonian to Early Coniacian, five phases of accelerated, differential subsidence (tectonic phases ?) were recognized. Especially the Early Coniacian movement (deformis Zone) can be observed in wide parts of Europe. Biostratigraphic subdivision is mainly based on ammonites, and, in the Late Turonian and Early Coniacian, on inoceramids. Lower Lower Turonian strata are missing and sedimentation started presumably in the upper part of the Watinoceras devonense Zone of the early Early Turonian. The late Early Turonian is represented by the Mammites nodosoides Zone. The Middle Turonian can be subdivided into the zones of (in ascending order) Kamerunoceras turoniense, Romaniceras kallesi, Romaniceras ornatissimum, and Romaniceras deverianum. The Late Turonian is subdivided into assemblage zones (AZ). These are (in ascending order) the AZ of Subprionocyclus neptuni/Romaniceras deverianum, the AZ of Mytiloides incertus/Subprionocyclus neptuni and the AZ of Mytiloides scupini/Prionocyclus germari. The latter correlates with the scupini Zone of Germany. The Early Coniacian is characterized by a zone of Cremnoceramus rotundatus and a higher zone of Cremnoceramus deformis. Ten events are recognized and dated. These are the Mytiloides-acme [Lower Turonian (?)], the Kamerunoceras turoniense/Mytiloides event (turoniense Zone), the Romaniceras kallesi event (kallesi Zone), the Romaniceras ornatissimum event (ornatissimum Zone), the Romaniceras deverianum event (neptuni/deverianum AZ), the Mytiloides incertus/Micraster leskei (small) event (incertus/neptuni the Micraster leskei (large) event (scupini/germari AZ), the Sternotaxis plana event (scupini/germari AZ), the Didymotis I event (scupini/germari KL) and the Didymotis II event (Turonian/Coniacian boundary). These events can, to some extent, be used for interbasinal correlation. Especially the turoniense/Mytiloides, the deverianum, the plana and the Didymotis events can be correlated to northern Germany. The incertus/leskei (small) and the leskei (large) events can be traced to England. Six sedimentary sequence boundaries (SB) were recognized and dated. These are: SB Tu I : Lower Turonan, SB Tu 2: late turoniense Zone, SB Tu 3: deverianum Zone, SB Tu 4: top neptuni/deverianum KL, SB Tu 5: early scupini/germari AZ, SB Co 1: late deformis Zone. The sedimentary sequencec, delimited by the SBs, are interpreted to represent 3rd order cycles sensu Haq et al. (1988). The position of the sequences is (based on a brief discussion of the reginal biostratigraphic subdivisions) compared with cycle charts from Tunisia, Spain, France, southern England, and Germany (Westphalia, Lower Saxony, Saxony) with only limited results. The "global" cycle chart appears to be not helpful for detailed sequence correlation and should be abandoned as a standard.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Im nördlichen Bereich der Provinz Kantabrien (Nordspanien) wurden Sedimente der "Mittelkreide" (Oberalb und Cenoman) unter stratigraphischen, faziellen und sedimentologi sehen Gesichtspunkten bearbeitet. Strukturell gehört die Region zum Nordkantabrischen Becken (NCB), dessen Einsenkung mit tektonischen Bewegungen im mittleren Valangin beginnt. Das NCB ist eines der zahlreichen Sedimentbecken, die sich infolge des mesozoischen Riftings und Spreadings in der Biscaya auf dem iberischen Nordschelf bilden. Strukturgeologisch zeigt das NCB eine E/W-Ausrichtung zwischen zwei Hochgebieten im S und N (Cabuemiga-Rücken und Liencres-Hoch), die als "Santillana-Achse" bezeichnet wird. Im W grenzt das NCB an das Paläozoikum des Asturischen Massivs. Östlich Santander wird es strukturell und faziell durch die N/S-streichende Rio-Miera-Flexur vom hochsubs identen Basko-Kantabrischen Becken abgetrennt. Die Sedimentation im NCB wird stark von tektonischen Ereignissen im sich bildenden Biscaya-Ozeans beeinflußt, durch welche die Strukturierung der Schichtenfolge in sedimentäre Megasequenzen erfolgt. Im Alb und Cenoman können folgende Megasequenz-Grenzen erkannt werden, durch welche die Megasequenzen des Alb und Cenoman definiert werden: • Santander-Tectoevent (Cenoman/Turon-Grenzbereich) • Vraconian Tectoevent (hohes Oberalb) • "Mittelalb-Ereignis" ("break-up unconformity", [?hohes] Unteralb). Das Mittelalb-Ereignis fuhrt im Arbeitsgebiet zum Zerbrechen der faziell wenig differenzierten Urgon-Karbonatplattformen des Clansay (Oberapt/Unteralb) in ostvergente Kippschollen. In den entstehenden N/S-orientierten Halbgräben werden im Mittelaib fluvio-deltaische Klastika abgelagert, während auf den Hochschollen eine Verkarstung erfolgt. Im tiefen Oberalb initiiert ein transgressiver Puls die weit verbreitete Ablagerung mariner Sedimente im NCB. Dieses transgressive Ereignis ist in ganz Iberien nachzuweisen. Im Laufe des Oberalb kommt es zu einem Onlap mariner Sedimente auch auf den ehemals emergenten Hochschollen und zu einem Ausgleich des durch das Mittelalb-Ereignis erzeugten Paläoreliefs. Durch weit verbreitete Emersion des NCB's infolge tektonischer Bewegungen im oberen Oberalb (Vraconian Tectoevent) wird die sedimentäre Megasequenz des Alb beendet. Die sedimentäre Megasequenz des Cenoman beginnt im Alb/Cenoman-Grenzbereich mit der Progradation deltaischer Klastika. Die im NCB der Santillana-Achse folgend von W nach E kanalisiert werden. Dieses "Santillana-Delta" mündet im Bereich Galizano/Langre östlich Santander in das Basko-Kantabrische Becken und verzahnt sich dort mit den Prodelta-Sedimenten des Valmaseda-Deltas ("Schwarzer Flysch" der Bilbao-Region). Die differentielle Subsidenz im NCB in Folge des Vraconian Tectoevents wird von den Delta-Sedimenten ausgeglichen. Im tiefen Untercenoman (untere Mantelliceras mantelli-Zone) gestaltet eine bedeutende transgressive Faziesentwicklung das gesamte NCB in einen vollmarinen, karbonatisch dominierten Ablagerungsraum um. Dieser transgressive Puls dürfte mit der "Untercenoman-Transgression" sensu lato korrelieren. Im Cenoman können folgende Ammoniten-Biozonen erkannt werden: • Obercenoman: Eucalycoceras pentagonum-Zone, und Metoicoceras geslinianum-Zone [pars] • Mittel cenoman: [Cunningtoniceras inerme-Zone], Acanthoceras rhotomagense-Zone und A. jukesbrownei-Zone • Untercenoman: Mantelliceras mantelli-Zone und M. dixoni-Zone. Das höchste Obercenoman (oberer Teil der geslinianum-Zone und die Neocardioceras juddii-Zone) fehlt im NCB. In der oberen mantelli-Zonc des NCB etabliert sich in weiten Bereichen die flachmarine Karbonat-Fazies der Altamira-Plattform, die sich östlich der Rio-Miera-Flexur mit mächtigen Beckensedimenten (Mergel, Knollenkalke, Kalk/Mergel-Rhythmite) verzahnt. Im Mittel- bis unteren Obercenoman wird die Altamira-Plattform in drei Schritten von E nach W "ertränkt". Die prominenten Drowning-Unconformities (mineralisierte Hartgründe mit Ammoniten) werden dabei stufenweise nach W jünger. Im Obercenoman (pentagonum-Zono) ist die gesamte Altamira-Plattform ertränkt und weite Teile des NCB werden in die Beckensedimentation einbezogen. Die Ablagerungsgeschichte des Cenoman wird durch das Santander-Tectoevent in der oberen geslinianum-Zonc beendet, infolgedessen weite Teile des NCB trockenfallen. Selbst in hochsubsidenten Beckenprofilen ist der Cenoman/Turon-Grenzbereich durch eine Schicht lücke gekennzeichnet. Die fazielle Entwicklung der cenomanen Megasequenz ist durch die schubweise voranschreitende ("pulsierende") Cenoman-Transgression geprägt. Insgesamt können im Cenoman sechs Sequenzgrenzen (SB's) erkannt werden, durch die die Ablagerungssequenzen DS Ce I bis VI definiert werden. Ihre stratigraphischen Positionen sind: • SB Ce VI = obere geslinianum-Zonc • SB Ce V = Wende Mittel/Obercenoman • SB Ce IV = basale jukesbrownei-Zone • SB Ce III = hohe dixoni-Zone • SB Ce II = obere mantelli-Zone • SB Ce I = untere mantelli-Zone. Im regionalen Vergleich zeigt sich für das Cenoman eine gute Übereinstimmung mit sequentiellen Gliederungen aus dem Basko-Kantabrischen Raum. Überregionale Vergleiche dokumentieren, daß viele der Meeresspiegel-Bewegungen im Cenoman (z.B. SB Ce III, mfz in der rhotomagense-Zone, SB Ce IV, HST in der pentagonum-Zone) über weite Entfernungen korreliert werden können und wahrscheinlich eustatische Signale darstellen. Die Korrelation mit der "globalen Meeresspiegel-Kurve" (Exxon Chart) ist schlecht. Betrachtet man die im Cenoman im NCB abgelagerten Sedimente als "2nd-order cycle", so zeigt sich ein übergeordneter transgressiver Trend mit einem maximalen Onlap im Obercenoman innerhalb der mfz von DS Ce VI (pentagonum-Zone). Das NCB zeigt im Oberalb und Cenoman im biogeographischen Vergleich starke tethyale Einflüsse. Das Turrilites scheuchzerianus/Neohibolites ultimus-Evert. im tiefen Mittelcenoman des NCB korreliert in bio-, sequenz- und Isotopen-stratigraphischer Hinsicht mit dem Actinocamax primus-Event NW-Europas, womit eine eventstratigraphische Anbindung an das "temperierte" Cenoman erreicht werden kann.

Description: Mid-Cretaceous (Upper Albian and Cenomanian) sediments in the northern part of the province of Cantabria (northern Spain) were investigated with the emphasis on stratigraphical and sedimentological aspects. Structurally, the area belongs to the North Cantabrian Basin (NCB), the depositional history of which started with distensional tectonic movements in the Mid-Valanginian. The NCB is one of the numerous sedimentary basins which developed on the north Iberian continental margin in consequence of the rifting and spreading in the Bay of Biscay during Mesozoic times. It is a gulf-like basin with an E/W-elongation ("Santillana axis"). In the south and in the north the NCB is bordered by the Cabuemiga Ridge and the Liencres High, respectively. To the west, the NCB is bordered by the Palaeozoic Asturian Massif; in the east, the N/S-trending Rio Miera Flexure forms a structural boundary to the strongly subsiding Basco-Cantabrian Basin. The depositional history of the NCB was strongly influenced by tectonic events which can be related to the evolving Biscay Ocean. These tectoevents give rise to a gross subdivison of the succession into sedimentary megasequences. Three tectonically induced megasequence boundaries can be recognized in the Albian and Cenomanian, defining the Albian and Cenomanian megasequences: • Santander-Tectoevent (Cenomanian/Turonian boundary interval) • Vraconian Tectoevent (late Late Albian) • "Middle Albian event" (break-up unconformity, [?late] Early Albian). The "Middle Albian event" caused a disintegration of the widespread Urgonian Clansay platforms (Late Aptian/Early Albian) into a palaeo-relief of eastward-dipping tilted blocks. In the N/S trending halfgrabens, fluvio-deltaic clastics were deposited during the Middle Albian, whereas the exposed tilted block crests were karstified. A strong transgressive pulse flooded the NCB in the early part of the Late Albian, giving rise to the widespread deposition of marine Upper Albian sediments. This transgressive event can also be recognised in southern Iberia and Portugal. During the later part of the Late Albian, the emergent crestal areas of the tilted blocks were onlapped by marine sediments, resulting in the filling-up of the Middle Albian palaeo-relief. Tectonic movements in the latest Albian (Vraconian tectoevent), causing emergence in wide parts of the NCB, terminated the Albian Megasequence. The Cenomanian megasequence started in the Albian/Cenomanian boundary interval with progradation of deltaic clastics, which were channelized (following the Santi liana-axis) into an eastward direction. This "Santillana Delta" flowed into the Basco-Cantabrian Basin east of Santander, where an interfingering with the prodeltaic sediments of the Valmaseda Delta ("Black Flysch" of the Bilbao area) took place. The differential subsidence in the NCB due to the Vraconian tectoevent was compensated by the deltaic sedimentation. In the lower part of the Mantelliceras mantelli Zone, a transgressive pulse flooded the NCB and led to the deposition of marine, predominantly calcareous sediments. This transgressive event is thought to correlate with the "Early Cenomanian transgression" sensu lato. In the Cenomanian succession of the NCB, the following ammonite zones can be recognized: • Late Cenomanian: Eucalycoceras pentagonum Zone and Metoicoceras geslinianum Zone [pars] • Middle Cenomanian: [Cunningtoniceras inerme Zone], Acanthoceras rhotomagense Zone and A. jukesbrownei Zone • Early Cenomanian: Mantelliceras mantelli Zone and M. dixoni-Zone. The upper part of the Upper Cenomanian (upper part of the geslinianum Zone and the Neocardioceras juddii Zone) is missing in the NCB. In the upper part of the mantelli Zone, deposition of the shallow marine carbonate sediments of the Altamira Platform became established over large areas of the NCB. In the strongly subsiding area east of the Rio Miera Flexure, thick successions of basinal sediments (marls, nodular limestones, marl/limestone rhythmites) were deposited contemporaneously. During the Middle to early Late Cenomanian, the Altamira Platform was drowned in three successive steps from east to west. The developing drowning unconformities (condensed, mineralized hardgrounds with ammonites) young towards the west, resulting in a backstepping of the Altamira Platform. In the Late Cenomanian (pentagonum Zone), all former sites of shallow marine carbonate deposition were drowned. The depositional history of the Cenomanian was terminated in the higher part of the geslinianum Zone when tectonic movements of the Santander tectoevent caused widespread emersion of the NCB. The resulting Cenomanian/Turonian boundary hiatus can be recognized both in the condensation horizons on top of the submerged platform as well as in the basinal successions. The facies development of the Cenomanian Megasequence is dominated by the pulsatory nature of the "Cenomanian transgression". Within the Cenomanian succession of northern Cantabria, six sequence boundaries can be recognized, which define six depositional (3rd-order) sequences (DS Ce I - VI). The stratigraphic positions of the sequence boundaries (SB) are as follows: • SB Ce VI = upper geslinianum Zone • SB Ce V = Middle/Late Cenomanian boundary interval • SB Ce IV = basal jukesbrownei Zone • SB Ce III = upper dixoni Zone • SB Ce II = upper mantelli Zone • SB Ce I = lower mantelli Zone. Comparison of this sequential subdivision with regional cycle charts from the Basco-Cantabrian area reveals good agreement, whereas correlation with the "global sea-level curve" (Exxon Chart) is poor. The extent to which many of the sea-level events in the Cenomanian (e.g. SB Ce III, mfz within the rhotomagense Zone, SB Ce IV, HST in the pentagonum Zone) can be correlated between basins elsewhere in Europe and Tunisia suggests that they were probably of eustatic nature. Considering the Cenomanian Megasequence as a "2nd-order cycle", an overall transgressive trend occurs throughout the Cenomanian; maximum coastal onlap was reached during the maximum flooding of DS Ce VI (pentagonum Zone). Palaeobiogeographically, the NCB shows strong tethyan affinities in the Late Albian and Cenomanian. The Turrilites scheuchzerianus/Neohibolites ultimus event in the early Middle Cenomanian permits a correlation with the Actinocamax primus event of the temperate Cenomanian of northern Europe by means of bio-, sequence and isotope stratigraphy.

Description: Los sedimentos del Cretácico medio (Albiense superior/Cenomaniense) en la parte septentrional de la Provincia de Cantabria han sido estudiados, centrándose en aspectos estratigráficos y sedimentolögicos. El área de estudio pertenece estructural mente a la Cuenca Norcantábrica (NCB), cuya historia depositional comenzó con movimientos tectónicos distensivos en el Valanginiense medio. La NCB es una de las numerosas cuencas sedimentarias que se desarrollaron en el margen continental norteibérico como consecuencia del "rifting" y apertura del golfo de Vizcaya durante el Mesozoico. Es una cuenca con forma de golfo con una elongatión E/W ("Eje de Santillana"). Los límites septentrional y meridional de la NCB son el "Liencres High" y el Escudo de Cabuemiga respectivamente. Hacia el Oeste, la NCB queda confinada por el Macizo Paleozoico Asturiano; en el Este, el límite estructural conocido como Flexión del Río Miera de dirección N/S, la separa de la Cuenca Vasco-cantábrica mucho más subsidente. La historia deposicional de la NCB estuvo fuertemente influenciada por eventos tectónicos que pueden ser relacionados con la evolution del oceano de Vizcaya. Estos tectoeventos dieron lugar a una gruesa subdivision de la sucesión en megasecuencias sedimentarias. Tres límites de megasecuencias, que están inducidos por la tectónica, pueden ser reconocidos en el Albiense y Cenomaniense, definiendo respectivamente las megasecuencias albienses y cenomanienses: • Tectoevento de Santander (intervalo límite del Cenomaniense/Turoniense) • Tectoevento Vraconiense (Albiense superior tardío) • "Evento del Albiense medio" (discordancia de ruptura, Albiense inferior [?tardio]). El "Evento del Albiense medio" causo una desintegración de las plataformas urgonianas clansayenses (Aptiense superior/Albiense inferior), que estaban muy extendidas en paleorelieves de bloques basculados hacia el Este. Se produjo durante el Albiense medio una sedimentatión clástica fluvio-deltaica en los semi-grabenes, de dirección N/S, mientras que las cimas expuestas de los bloques basculados sufrieron procesos de karstificatión. Un fuerte pulso transgresivo inundó la NCB al comienzo del Albiense superior, dando lugar al depósito de sedimentos marinos en el Albiense superior due alcanzaron una muy amplia extensión. Durante la parte superior del Albiense superior las crestas de los bloques basculados fueron recubiertas por sedimentos marinos, indicando el equilibrio del paleorelieve en el Albiense medio. Los procesos tectónicos al final del Albiense superior (Tectoevento Vraconiense), que causaron la emersión de amplias zonas de la NCB, terminan la megasecuencia albiense. La megasecuencia cenomaniense comenzó en el limite Albiense/Cenomaniense con la progradatión de material clástico deltaico que fue canalizado (siguiendo el Eje de Santillana) hacia el Este. Dicho delta ("Delta de Santillana") discurria al Este de Santander hacia la Cuenca Vasco-cantabrica, interfiriendo con los sedimentos de prodelta del Delta de Valmaseda ("Flysch Negro"). En la parte inferior de la zona de Mantelliceras mantelli, un pulso transgresivo inundó la NCB y permitió el depósito de sedimentos marinos, predominantemente calcáreos. Este evento transgresivo puede ser correlacionado con la "transgresión del Cenomaniense initial" sensu lato. En la sucesion Cenomaniense de la NCB pueden ser reconocidas las siguientes zonas: • Cenomaniense superior: Zona de Eucalycoceras pentagonum y la Zona de Metoicoceras geslinianum [pars] • Cenomaniense medio: [Zona de Cunningtoniceras inerme], Zona de Acanthoceras rhotomagense y Zona de A. jukesbrownei • Cenomaniense inferior: Zona de Mantelliceras mantelli y Zona de M. dixoni. La parte superior del Cenomaniense superior (parte superior de la zona de M. geslinianum y la Zona de Neocardioceras judii) está ausente en la NCB. Los sedimentos marino-someros de naturaleza carbonatada de la "Plataforma de Altamira" comenzaron a depositarse en amplias zonas de la NCB en la parte superior de la zona de mantelli. Al Este de la Flexión de Río Miera, en un área fuertemente subsidente, fueron depositadas contemporáneamente potentes sucesiones de sedimentos de cuenca (margas, calizas nodulares y ritmitas de marga/caliza). Durante el Cenomaniense medio hasta la base del Cenomaniense superior, la Plataforma de Altamira fue inundada desde el Este al Oeste en tres intervalos sucesivos. El desarrollo de discordancias de inundatión ("drowning unconformities" = series condensadas, "hardgrounds" mineralizados con ammonites) resultan más recientes hacia el Oeste, concluyendo en un basculamiento hacia atrás de la Plataforma de Altamira. En el Cenomaniense superior (Zona de pentagonum) todos los anteriores lugares caracterizados por el depósito de carbonates marino-someros fueron anegados. La historia deposicional del Cenomaniense acabó en la parte alta de la zona de geslinianum, cuando movimientos tectonicos del Tectoevento de Santander causaron la emersión generalizada de la NCB. El hiato resultante puede ser reconocido en los horizontes condensados a techo de las plataformas sumergidas e igualmente en las sucesiones de cuenca. El desarrollo de facies del Cenomaniense está dominado por el carácter de pulsos que tuvo la "transgresión cenomaniense". Seis límites de secuencia pueden reconocerse dentro de la sucesión cenomaniense del norte de Cantabria, los cuales definen seis secuencias deposicional es de tercer orden (DS Ce I-VI). La positión estratigráfica de los límites de secuencia (SB) son los siguientes: • SB Ce VI = parte superior de la Zona de geslinianum • SB Ce V = intervalo límite del Cenomaniense medio/superior • SB Ce IV = base de la Zona de jukesbrawnei • SB Ce III = parte superior de la Zona de dixoni • SB Ce II = parte superior de la Zona de mantelli • SB Ce I = parte inferior de la Zona de mantelli. Una comparación de esta subdivisión secuencial con las tablas de ciclos regionales del reino vasco-cantábrico revela una buena correlatión, mientras que la correlatión con la "tabla global" ("Exxon chart") es pobre. La correlatión entre varias cuencas sugiere una causa eustática para los numerosos eventos de cambios del nivel del mar en el Cenomaniense (por ejemplo SB Ce III, mfz dentro de la Zona de rhotomagense, SB Ce IV, HST en la Zona de pentagonum). Considerando la megasecuencia del Cenomaniense como un "ciclo de segundo orden", una tendencia transgresiva general ocurrió a lo largo del Cenomaniense, el máxirno "onlap" costero fue alcanzado durante la máxima inundatión de la DS Ce VI (Zona de pentagonum). Desde el punto de vista paleobiogeográfico, la NCB muestra fuertes afinidades tethyales en el Albiense superior y el Cenomaniense. El "Evento de Turrilites scheuchzerianus/Neohibolites ultimus" al comienzo del Cenomaniense medio permite una correlation con el "Evento de Actinocamax primus" del Cenomaniense de la Provincia templada norteuropea.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen