FACIES PATTERNS, SUBSIDENCE AND SEA-LEVEL CHANGES IN FERRUGINOUS AND GLAUCONITIC ENVIRONMENTS: THE PALEOGENE HELVETIC SHELF IN AUSTRIA AND BAVARIA

Michael W. RASSER*, Werner E. PILLER

Institut für Geologie und Paläontologie, Karl-Franzens-Universität Graz, Heinrichstrasse 26, A- 8010 Graz, E-mail: michael.rasser@paleoweb.net, werner.piller@uni-graz.at

RASSER, M. W. & PILLER, W. E., 2001: Facies Patterns, Subsidence and Sea-Level Changes in Ferruginous and Glauconitic Environments : The Paleogene Helvetic Shelf in Austria and Bavaria. - In: PILLER, W. E. & RASSER, M. W. (Eds.): Paleogene of the Eastern Alps. - Österr. Akad. Wiss., Schriftenreihe der Erdwissenschaftlichen Kommissionen 14: x - xxx, 4 Figs., 2 Tabs., 2 Pls., Wien.

Abstract: The Paleogene Helvetic Shelf in Austria and Bavaria comprises a variety of siliciclastic and carbonate pelagic and shallow water sediments. The shallow water carbonates, which are characterized by ferruginisation and glauconitisation, are unique in the Eastern Alps. Five carbonate facies as well as four biota-bearing siliciclastic facies can be differentiated. In general, carbonate and siliciclastic facies contain the same components, characterized by coralline algae, nummulitid and orthophragminid foraminifera, ooids, and subordinate smaller foraminifera. The Paleocene comprises pure siliciclastic Danian to Thanetian sediments, with the first ferruginous particles in the Thanetian. These sediments are overlain by massive Thanetian algal limestones, which are characterized by glauconitisation without ferruginisation. Heavy ferruginisation started in the Ypresian. The main ferruginous particles are larger foraminifera and ooids. Glauconitisation is particularly absent during the Ypresian. Only the Lutetian carbonate facies reveals a co-occurrence of glauconitisation and ferruginisation. The facies patterns can be related to tectonic events in the Helvetic Zone, sea-level changes and subsidence. The Paleocene of the eastern part of the Helvetic Zone is characterized by a low subsidence rate and a relative sea-level fall until the Thanetian. From the Thanetian to the Early Ypresian, a relative sea-level rise occurred, but the subsidence rate is still as low as during the whole Paleocene. An angular disconformity between Paleocene algal limestones and Eocene ferruginous foraminiferal limestones corresponds to a tectonic event ('Laramide 3') at the Paleocene/Eocene boundary. During the Middle Ypresian, another relative sea-level fall occurred, despite an increasing subsidence rate. This regression is terminated at the Ypresian/Lutetian boundary, which corresponds to the end of the Laramide tectonic phase. From the Lutetian to the Priabonian, the relative sea-level rose continuously, with a distinctly increasing subsidence rate starting at the Lutetian/Bartonian boundary.

Zusammenfassung: Der helvetische Schelf wird im Paläogen von Österreich und Bayern durch eine Vielfalt von siliziklastischen und karbonatischen Sedimenten charakterisiert, die in unterschiedlichen Wassertiefen abgelagert wurden. Die Seichtwasserkarbonate sind durch ihre Eisenvererzung und Glaukonitisierung einzigartig in den Ostalpen. Fünf Karbonatfazies und vier biogenführende siliziklastische Fazies können unterschieden werden. Die wichtigsten Karbonatkomponenten sind coralline Rotalgen, nummulitide und orthophragminide Großforaminiferen, Ooide und - untergeordnet - Kleinforaminiferen. Das Paleozän wird durch rein siliziklastische Sedimente vom Danium bis zum Thanetium bestimmt. Noch im Thanetium werden die Siliziklastika durch mächtige Algenkalke überlagert, die glaukonitisiert sind aber keine Eisenimprägnierung aufweisen. Starke Eisenvererzung beginnt mit dem Ypresium, wobei Großforaminiferen und Ooide die stärkste Vererzung zeigen. Glaukonitisierung fehlt im Ypresium. Allein die Karbonatfaziesbereiche des Lutetium zeigen sowohl Glaukonitisierung als auch Eisenvererzung. Die Faziesverteilung kann aus dem Zusammenspiel der tektonischen Entwicklung der Helvetischen Zone, dem eustatischen Meeresspiegel und der lokalen Subsidenzrate erklärt werden. Im Paleozän herrschten im Ostteil der Helvetischen Zone geringe Subsidenzraten und ein relativer Meeresspiegelabfall bis ins Thanetium. Vom Thanetium bis ins Frühe Ypresium kam es zu einem relativen Meeresspiegelanstieg, die Subsidenz war aber immer noch so gering wie während des gesamten Paleozäns. An der Paleozän/Eozän-Grenze kam es zu einer Winkeldiskordanz zwischen den paleozänen Algenkalken und den eisenvererzten Foraminiferenkalken des Eozäns, die zeitlich mit einem tektonische Ereignis ('Laramische Phase 3') übereinstimmt. Im Mittleren Ypresium kam es erneut zu einem Meeresspiegelabfall bei zunehmender Subsidenzrate. Die daraus resultierende Regression findet an der Ypresium/Lutetium-Grenze ihr Ende, die mit dem Ende der Laramischen tektonischen Phase zusammenfällt. Vom Lutetium an kommt es zu einem kontinuierlichen Meeresspiegelanstieg bis in das Priabonium, eine deutlich zunehmende Subsidenz ist ab der Lutetium/Bathonium-Grenze zu beobachten.