Biostratigraphie der Oberkreide auf Grund von Mikrofossilien

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Biostratigraphie der Oberkreide auf Grund von Mikrofossilien

Von Heinrich Hiltermann, Amt ffir Bodenforschung, Hannover

Mit 6 Abbildungen (Tabellen) im Text

A b s t r a c t

The fact that the content of microfossils in the Upper Cretaceous rises to over 2000 specimens in 1 g of rock makes it advisible to use them for the biostratigraphy of the Upper Cretaceous. This analysis is only possible by smallest taxionomical units, f. i. species or subspecies. Some genera are cited containing index forams which show fluctuomutation lines or new appearance. It is outlined that they be used to fix the limits between Turon, Coniac, Santon, Campan and Maastricht as well as to subdivide these stages. Five corresponding tests of stratigraphy with the aid of small forams are shown by tables discussed and compared with the vertical range table of NW-Germany.

G l i e d e r u n g Seite I. Allgemeine Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

II. Gliederungsm6glichkeiten mittels Foraminiferen in NW-Deutschland . . . . 21 1. Die Turon-Coniac-Grenze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2. Die Coniac-Santon-Grenze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3. Die Santon-Campan-Grenze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4. Die Grenze zwischen Unter- und Ober-Campan . . . . . . . . . . . . 22 5. Die Campan-Maastricht-Grenze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 6. Die Maastricht-Dan-Grenze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

III. Zur Mikrostratigraphie der Oberkreide in anderen Gebieten . . . . . . . . 24 Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

I. Allgemeine Vorbemerkungen Es sol len im fo lgenden bisher ige b ios t r a t ig raph i sche Ergebnisse unserer

Oberk re idea rbe i t en zusammengefaBt werden. W i r bevorzugten hierbei die Kle in fo ramin i fe ren aus dem Grunde , weft diese in der Oberk re ide d ie h~iufig- s ten und am meis ten verbre i t e ten Foss i l i en sind. Unsere Z~ihlungen ergaben ffir mikrofoss i l f f ih rende Oberk re idesed imen te eine durchschni t t l i ehe H~iufig- kei t yon e twa 300 E x e m p l a r e n ie 1 g Rohgeste in . Diese Zahl w~ichst in rnanchen F~illen bis auf die 8 l a t h e Menge an. Os t racoden und a l le anderen Foss i l i en t re ten demgegenfiber in der Oberk re ide s ta rk zurfick.

Fi i r d ie S t r a t i g raph ie en t sche idend s ind allm~ihlich ger ichte te morpho- logische Ab~inderungen innerhalb e inze lner Ar tengruppen . Es ist zun~ichst einerlei , in welcher taxionornischen Einhei t solche Ab~inderungen erfolgen. Das Schwergewicht l iegt dabei auf subspezif ischen Kategor ien . Die Bedeutung

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20 H. Hiltermann

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Abb. 1. Fiir die Biostratigraphie der in der NW-deutschen Oberkreide wichtigen Klein- foraminiferen und deren Vertikalverbreitung. Nach HmTEB~XNN 1952 (Geologisches

Jahrbuch Hannover 61, Abb. 5; auf den Stand von August 1955 gebracht).

des Nachweises dieser Kategorien fiir die Biostratigraphie wird auch nicht dadurch abgeschwiicht, dab 6kologische Faktoren das Erkennen phylogenetischer Zusammenhiinge erschweren.

Bedingt durch noch ausstehende Bearbeitung und auch teilweise mangel- hafte Fossilfiihrung kommt im Cenoman und Turon im Vergleich zu den Mol-

Oberkreide-Mikrofossilien 21

lusken den Mikrofossilien erst in bestimmten Gebieten eine entseheidende Be- deutung zu, wie z. B. den Globotruneanen in der Tethys. Doeh ist uns sehon jetzt auch in der borealen Kreide auf Grund umfangreichen Profilmaterials eine Altersbestimmung ira Turon und Cenoman in den meisten Fiillen m6glich. Vom Coniae bis zum Dan sind die Foraminiferen so wiehtig, dab sie in jeder Biostratigraphie der Oberkreide Berfieksiehtigung finden mfissen. Es lassen sieh zahlreiehe Formen von Bolivina, Bolivinoides, Gavelinella, Globorotalia, Globorotalites, Globotruncana, Neoflabellina, Reussella, Stensi6ina u.a. als gute Leiffossilien verwenden, da ihre Phylogenie eine streng zeitlieh gebundene Abfolge zeigt.

IL Gliederungsm6gl ichke i ten mitte ls Foraminiferen in N W - D e u t s c h l a n d

Wenn aueh unsere diesbezfigliehen Arbeiten infolge der im Vergleieh zu der Foraminiferen-Mannigfaltigkeit verschwindenden Anzahl yon Bearbeitern noeh in den Anf~ingen steeken, so kann man schon jetzt einige besonders an nordeurop~iischen Formen gewonnene Erkenntnisse fiber dieses Gebiet hinaus verallgemeinern.1

Alle angegebenen Grenzen sind innerhalb unseres mikropal~iontologisehen Austausehkreises an Tausenden von Bohr- und Auischlul3proben mit den ver- schiedensten Methoden kontrolliert und mit der ursprfinglieh auf Cephalopoden und Inoeeramen aufgebauten Stratigraphie vergliehen worden. Wir haben darauf verzichtet, auf Grund der Mikrofossilien neue Horizontbezeichnungen ein- zuffihren.

Im folgenden werden an Hand der Tabelle (Abb. 1) einige Gliederungs- m6gliehkeiten mittels Foraminiferen besprochen.

1. Die T u r o n - C o n i a e - G r e n z e ist dadureh zu erkennen, dab die Globotruncana appenninica-Gruppe im Ober-Turon ausstirbt und die Gruppe der GI. marginata (REuss) nur mit vereinzelten Naehl~iufern in das Coniae hin- einreicht. Gerade diesen Formenkreisen kommt ifir die Turon-Gliederung eine Bedeutung zu. Dies gilt besonders ifir die Tethys-Gebiete, wie aus der um- fangreiehen Spezialliteratur zu ersehen ist.

Unsere frfihere nomenldatorische Zusammenfassung in nut 4 Artengruppen (HiLTER- ~ANN 1952, Abb. 5) geht darauf zurlick, dab Nomenklatur und Taxionomie der Globo- truneanen yon den versdaiedenen Autoren sehr untersdaiedlida gehandhabt werden und unbefriedigend sind. Gegeniiber der ~ilteren Taxionomie yon Globotruncana wurde durda die Schule von M. RrICHEL (GANI~OLH 1942, auf dem Abb. 9. ful3t, TILEV 1951 u. a.) ein Weg zur Kl~irung angebahnt.

Auch oberhalb der Grenze, im Coniac und aueh noeh ira Santon, konnten in [bestimmten) Faziesgebieten - - wie z. B. in der Wesff~lisehen Oberkreide - - mit Hilie der Gattung Globotruncana zus~itzlich gute Gliederungsergebnisse erzielt werden, wie mit Globotruncana lapparenti und GI. canaliculata. F/Jr den nordwestdeutschen Bereieh ist yon uns eine Neubearbeitung dieser Globo- truncanen in Angriff genommen worden.

1 In diesem Zusammenhang m6date ida es nidat vers~iumen, fiir die Hflfe und Zu- sammenarbeit meinen Kollegen aus der Erd61industrie und vor allen Dingen Herin WIn- HELM KOCH ZU danken, der mida in den letzten 10 Jahren bei der Bearbeitung der schwie- rigen Fragen der Taxionomie, Phylogenie und Biostratigraphie der Oberkreide-Foramini- feren wesentlida unterstiitzte.

22 H. Hiltermann

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Abb. 2. Globotruncanen-Verbreitung in einem 169 m m~ichtigen Profil der Breggia- Schlucht bei Balerna nach den Angaben von GANDOLFI (1942). Die Scaglia bianca ist

Cenoman und die Seaglia rossa ist Turon. - - Vgl. Abb. 5.

Unte rha lb der Con iac -Turon-Grenze fehlen - - abgesehen von se l tenen Vor- l~iuiern von Neoflabellina praerugosa neben Stensibina prae-exsculpta - - al le anderen in unserer Abb. 1 ffir die h6here Oberk re ide genannten Foramin i [e ren .

2. Die C o n i a c - S a n t o n - G r e n z e zeichnet sich dadurch ab, dab Neo- f label l inen mit gew61bten Seiten, a lso die interpunctata-Verwandten, mit dem Beginn des San ton h~iufiger werden. Ebenso setzen die e rs ten typ i schen Ver- t re te r yon NeoIlabellina ovalis erst im San ton ein. A l l e in unserer Tabe l le genannten Bolivina- und Bolivinoides-Arten fehlen im Coniac noch. StensiiJina prae-exsculpta zeigt im Coniac und Un te r -San ton ihre Haupten t fa l tung .

3. Die S a n t o n - C a m p a n - G r e n z e l~iBt sich mit Hi l fe des Entwick- lungss tad iums der Neof label l inen (Aufro l lung ihrer Spira} gut erkennen: Neo- flabellina ovalis, die im Ober -San ton ihre op t ima le Verbre i tung und Entwick- lung erreicht , s t i rb t schlagar t ig aus; dafi i r werden Ver t r e t e r der deltoidea- Gruppe neben den ers ten vere inze l t vo rkomme nde n F o r m e n yon N. rugosa ORBmNY h~iufiger. Die fiir das U n t e r - C a m p a n charak te r i s t i sche Bolivinoides strigillata setzt bere i t s ira Ober -San ton ein und ges ta t te t mikropal~iontologisch eine Abt rennung desse lben vom i ibr igen Santon.

Nach BETTnNSTAnOT & WICHER (1956) ist d ie mit dem Ende des San ton aus- s te rbende Ventilabrella deflaensis in der Te thys ffir eine Grenzz iehung Santon- Campan brauchbar .

4. Die G r e n z e z w i s c h e n U n t e r - u n d O b e r - C a m p a n - - die der fr i iheren Grenze Quadra ten - und Mucrona t e n -K re ide en t sp r ich t - - ist durch die Auf spa l t ung der Nachkommen yon Bolivinoides strigillata gekennzeichnet. Bolivinoides strigillata selbst s t i rb t berei ts vor dem Ausk l ingen des


Unter-Campan aus und wird im h6chsten Unter-Campan durch Frfihformen yon Bolivinoides decorata decorata und B. laevigata abgelfst. Das hfhere Unter-Campan wird weiter dutch einen groBen Formenreichtum yon Neo- flabellinen gekennzeichnet: Die letzten Typen der N. deltoidea-Gruppe treten zusammen auf mit der h~iufiger werdenden N. rugosa-Gruppe, deren drei Unter- arten (siehe Abb. 1} in groBer Variationsbreite vertreten sind. Mit dem Ein- setzen des Ober-Campan nimmt d i e s e r Formenreichtum allm,ihlich wieder ab. Oberhalb der Grenze ist die Entwicklung einer weiteren Reihe vollzogen und tritt mit den Arten NeoIlabellina numismalis und N. eIferata auf. Ferner sind {meist h~iufiger} die t y p i s c h e n Vertreter yon B. decorata decorata und B. laevigata neben Stensi6ina pommerana zu beobachten. Globotruncanen treten in NW-Europa stark zurfiek. Dagegen beginnen letztere in der Tethys an dieser Grenze mit der Entfaltung der GI. arca-stuarti-Typen.

Das obere Ober-Campan ist meist gut zu erkennen durch Bolivina incras- sara, Bolivinoides draco miliaris und NeoIlabellina praereticulata und N. buticula.

5. Der C a m p a n - M a a s t r i c h t - G r e n z b e r e i e h wird in NW- Europa im wesentlichen dutch Bolioina decurrens und B. incrassata ,,gigantea", die im h6heren Ober-Campan einsetzen, angezeigt. Mit dem Einsetzen des Maastricht mit Belemnella lanceolata sterben dann Neotlabellina buticula und N. rugosa unvermittelt aus, die bis unmittelbar zur Grenze das Ober-Campan ausgezeichnet nachweisen. Das das Ober-Campan bis zur Maastricht-Grenze aueh gut kennzeichnende Maximum von Bolioinoides decorata decorata setzt ebenfalls pl6tzlich aus. Hierdurch ist diese Grenze gut feststellbar, die durch die Entwicklungsstadien der beiden NeoIlabellina-Axten praereticulata und sp. aff. numismalis weiter gesiehert wird. Folgende Maastricht-Fossilien setzen im Unter-Maastricht unmittelbar oberhalb der Campan-Maastricht- Grenze ein: Bolivinoides paleocenica, Bolivinoides (ex. gr.} peterssoni, Neo- tlabellina reticulata, Osangularia lens. - - Bolioinoides decorata gigantea und B. draco draco beginnen etwas sp~iter, wie aus der sehr eingehenden Unter- suchung des Profils yon L/ineburg durch HILTERMANN & KOCH (1955} hervor- geht. Gerade dieses Liineburg-Profil hat sich ffir diesen Grenzbereich als wichtig herausgestellt, da keine Schichtlficke vorhanden ist.

Einen Versuch der Unterteilung des Maastricht hat WiCrmR { 1953} gegeben. Weitere ffir das Maastricht der Tethys wichtige Foraminiferen geben BETTnN- STAEDT & ~q'ICHEn (1956}, Unstimmigkeiten bestehen noch in der Auffassung bezfiglich der Vertikalverbreitung yon Globotruncana calcarata {vgl. BAnrnN- STnIN 1948, OnLINI 1949 und REIss 1952}.

6. Das Problem der M a a s t r i c h t - D a n - G r e n z e ist im borealen Be- reich sehr schwer zu kl~iren, da in den klassischen Aufschliissen in dem Grenz- bereich stratigraphische Hiaten und erhebliche Fazieseinflfisse vorhanden sind. Besser scheint besonders nach den franz6sischen Autoren diese Grenze in der Tethys zu fassen sein/vgl , auch die Arbeit yon WxcrtER in diesem Heft}. Hier- bei spielen Globigerinen, Osangularien, Globorotalien, Truncorotalien und Rectogiimbelina nodosaria sowie das Aussterben der bei weitem meisten Maastricht-Foraminiferen eine Rolle.

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Ill. Zur Mikrostratigraphie der Oberkreide in anderen Gebieten

Die behandelten biostratigraphischen Gesetzm~iBigkeiten lassen sich welt fiber das behandelte Gebiet anwenden, wie an Hand von Originalmaterial wiederholt festgestellt wurde. Dagegen ist es h~iufig nicht mSglich, die vor- handene Foraminiferen-Literatur ffir diese stratigraphischen Fragen als Grundlage zu nehmen. Ffir die Oberkreide machten wit {HILTERMAt~N 1952, Abb. 1 und 2) schon einmal auf diese Tatsache aufmerksam durch einen Ver- gleich yon Vertikalverbreitungstabellen, die auf CUSHMXS (1946} und WHITE {1928/29} basieren. Auch die wenigen hier gegebenen Vertikalverbreitungs- tabellen (Abb. 1--6) von blikrofossilien der Oberkreide zeigen so geringe Obereinstimmung, dab es unmSglich erscheint, hier fiberhaupt biostrati- graphisch bestiindige und brauchbare Mikrofossilien zu entdecken.

Gerade die yon uns ira vorigen Kapitel bevorzugten Boliuinoides- und Neoflabellina-Arten findet man, falls fiberhaupt die gleichenNamen erscheinen, in verschieden alten Schichten mit zum Teil voneinander abweichender Lebens- dauer. NebenKenntnislficken, unvollst~indigenBeschreibungen und abweiehen- der Nomenklatur ist noch ein h~iufig fibersehener Grund als Erkl~irung hierffir anzugeben: Es gibt die biogeographische Beobaehtung, dal3 in einem Lebens- raum die Organismen dominieren, die den Bedingungen dieses Biotops am besten angepaBt sin& Aus diesem Grunde sind die meisten Fossilien, die ge- funden werden, yon der Fazies mehr oder weniger stark beeinfluBt. Diese Tat- sache erschwert in der Stratigraphie die Erkennung der ffir weitr~iumige Ver- gleiche geeigneten Organismen. Die ffir diese Vergleiche wichtigen fazies- f r era d e n Fossilien werden auch in der Mikropal~iontologie sehr h~iufig infolge zu geringer Ausgangsmengen fibersehen. Die angebliche Langlebigkeit und groBe Faziesabh~ingigkeit, die gelegentlieh vielen fossilen Foraminiferen zugeschrieben wurde, geht aueh auf die Tatsache zurfick, dab infolge zu geringer Ausgangsmengen nur die hiiufigsten der Fazies angepaBten Fossilien publiziert worden sind.

Unsere Abb. 3 zeigt deutlich die derzeitigen Schwierigkeiten eines biostratigraphischen Vergleichs; denn die 1948 von WILLIAblS-/~/~ITCHELL ffir die englisehe Oberkreide angegebenen Foraminiferen lassen sich mit denen anderer Gebiete in ihrer stratigraphischen Verbreitung wenn fiberhaupt, so nut ganz allgemein vergleichen. Dagegen bietet dieBsoTzEs'scheForaminiferen-Analyse yon dem Hollviken-Profi1 (Abb.4)bessereVergleichsm6glichkeiten mit unserer Abb. 1, da es auf einer Artfassung basiert, die mit der unsrigen in etwa ver- gleichbar ist. So linden sich unter den yon BROTZES (1945} genannten Fora- miniferen eine ganze Reihe, die auch in meiner Tabelle angegeben sind. Die yon mir im Text und Tabelle (Abb. 1) ffir NW-Deutschland angegebenen phy- letischen Reihen yon Bolivinoides und Neoflabellina sind zwar noch nicht zu erkennen, da das der pal~iontologischen Analyse yon Hollviken zugrunde liegende Ausgangsmaterial hierffir nieht ausreichte.

Dasselbe grit ffir das yon CITA {1948} publizierte Tignale-Profil, ffir das aus dem Cenoman 4, dem Turon 7, dem Santon-Campan 10 und dem Maas- tricht 4 Proben zur Verffigung standen. In diesem Profil yon Tignale treten z.B. die fiir die b e i d e n Faziesbereiche des Boreal und der Tethys kenn-


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Abb. 3. Vertikalverbreitung der von WILLIAMS-MITCHELL (1948) fiir die Oberkreide Englands angegebenen Foraminiferen.

zeichnenden Fossilien gegeniiber den Tethys-Foraminiferen stark zuriick. Der Beginn des Santon hebt sich auch hier im Tethys-Bereich iihnlich scharf ab wie in der Borealen Oberkreide durch das Einsetzen von 14 Arten, vor allem charakteristischen Globotruncanen; daneben erscheinen hier erstmalig die Giimbelinen und Bulimina limbata WHITE, deren Identit~it mit Reusella sza]nochae praecursor KtAsz & KNIPSCrIEER (1954, S. 603--605, Fig. 1) nahe- liegt. Das Niaastricht l~iBt CITA mit dem Einsetzen von Globotruncana contusa

26 H. Hiltermann

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Abb. 4. Vertikalverbreitung wichtiger Foraminiferen in dem Oberkreide-Profil der Bohrung Hollviken 1. Vereinfadlt nach BnOTZEN (1945).

I und Pseudotextularia varians beginnen. In der borealen Fazies ist nach BnorznN, WICnER U. a. letztere auf einen engen Horizont im obersten Maastricht beschr~inkt.

Bessere zeitliche .~quivalenzen geben die 1954 yon EDOELL, POZARYSKA und RnIss erschienenen Foraminiferen-Analysen, da diese, wenn auch in verschie- denem biaBe, phylogenetische Reihen beriicksichtigen. Besonders eindrucks- roll ergibt sigh dies aus einem Vergleich der Bolivinoides-Arten. Hiernach ist in Australien, Polen und in Israel grunds~itzlich dieselbe Abfolge yon Arten bzw. Unterarten vorhanden: Schmale Formen charakterisieren das Ober- Santon bzw. Unter-Campan; B. decorata-Unterarten yon mittlerem L~ingen- Breiten-Index sind im Campan verbreitet zusammen mit B. draco miliaris; als typische Maastricht-Foraminiferen folgen dann die breite, scharfrandige B. draco draco mit ihrer biittelfurche, die Endform B. decorata gigantea und die neu entstehende B. paleocenica. Die hierbei noch bestehenden nomen- klatorischen Abweichungen k~nnen erst dutch einen unmittelbaren Vergleich yon Originalmaterial behoben werden, da die gegebenen Abbildungen nicht in allen F~illen fiir eine taxionomische Revision ausreichen. So wurde auf die Unstimmigkeiten in der Fassung der Art und der stratigraphischen Reichweite yon Bolivinoides decorata delicatula {Cusnr.iAN} schon yon HmrER~ANS & Kocrt (1955, S. 369} hingewiesen. Hiernach und nach meiner Abb. 1 muB damit gerechnet werden, dab sich unter den mit anderen Namen belegten Bolivi-

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Abb. 6. Tabelle der Bolivinoides-Verbreitung in der Oberkreide von Israel, nach den stratigraphisdaen Angaben und Abbildungen von REIss (1954). Diese yon C. A. WicnEa zusammengestellte Tabelle wurde mir dankens-

werterweise vonder PREUSSAG Hannover zur Verftigung gestellt.

noides-Formen yon Rmss auch die eigentliche delicatula verbirgt, die nach ihm in Israel auf das Dan-Pal~ioz~in besehr~inkt sein soil.

.~hnliche fiir eine weltweite Biostratigraphie entscheidende Gesetzm~iBig- keiten scheinen auch ffir andere Foraminiieren der Oberkreide zu bestehen. So batten wir dank dem grol]en Entgegenkommen der Kollegen GLAESSNER und Lo~sLxcn die M6glichkeit, an Hand yon Originalmaterial festzustellen, dab auch bei den Neoflabellinen in Australien und Nordamerika grunds~itzlich dieselbe Abfolge besteht wie in Europa. Unter Beriieksichtigung der phylogene- tischen Stadien lieBen sich die meisten Angeh6rigen dieser Gattung auch dort feinstratigraphisch einordnen, ohne daft vorher die stratigraphische Aufein- anderfolge der Einzelproben bekannt war.


S c h r i i t t u m

Weitere wichtige Zitate finden sich in diesem Heft in der Arbeit von WICHEa

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Documents

Biostratigraphie der Oberkreide auf Grund von Mikrofossilien