Änderung der Umweltsbedingungen im Mittel Miozän

Meeressedimente aus dem Mittleren Miozän (--16.4 bis -11 Millionen Jahre) dominieren in den tertiären Becken Ostösterreichs, besonders im Wiener und im Steirischen Becken, und bilden die wesentlichen Trägergesteine für Kohlenwasserstoffe. Während des Mittleren Miozäns gehörten diese Becken zur Paratethys, die in diesem Zeitabschnitt in die Stufen Baden, Sarmat und Pannon geteilt wird. Der Stratotypus des Baden wurde in der aufgelassenen Ziegelgrube Baden/Sooß aufgestellt, die heute als Müllablagerungsplatz dient. Der Übergang vom Unteren Miozän in das Mittelmiozän (Karpat/Baden) konnte im Steirischen Becken durch das Vorläuferprojekt geklärt werden. Dieser Übergang müßte nun im österreichischen Anteil des Wiener Becken gefunden werden. Die Hauptaufgabe sollte sich aber auf die Ziegelei Baden/Sooß konzentrieren, wo im Vorläuferprojekt eine 106m Tiefe Bohrung durchgeführt wurde, die - abgesehen von den oberen Bereichen - 96m Sedimente des Unteren Badens enthält. Die Mikrofauna (Foraminiferen und Ostrakoden) sowie die Nannotlora (Coccolithen) sollten im Detail untersucht werden, wobei parallele sedimentologische Untersuchungen und die Bestimmung der stabilen Isotopenverhältnisse die Änderungen in den Ablagerungsbedingungen aufklären sollten. Eine wesentliche Hilfe neben den Faunen- und Florenanalysen bieten dabei Spurenfossilien, insbesondere in den schlammigen Sedimenten. Ichnofossilien vermögen die autochthonen Sedimentations-bedingungen besser widerzuspiegeln als Mikroorganismen, die durch diese Spurenverursacher umgelagert sein können (taphonomische Zone). Neben der zeitlichen Einstufung durch Leitformen aus dem Kreis planktischer und benthischer Foraminiferen (z.B. Uvigerina) sowie von Coccolithen sollten paläomagnetische Messungen eine präzise zeitliche Einstufung der Umweltänderungen ermöglichen. Vergleiche mit weiteren Bohrungen und Obertagsaufschlüssen könnten diese Tendenzen untermauern. Auch im Steirischen Tertiär wurde ein umfangreiches Profil, das den Zeitabschnitt des Baden umfaßt, im Vorläuferprojekt aufgenommen. Auch dieses Profil sollte nun der mik ropaläontolgischen, sedimentologischen und paläomagnetischen Untersuchung zugeführt werden sollte. Der letzte Aspekt in diesem Projekt beinhaltet den Übergang vom Oberen Baden in das Untere Sarmat, sowohl im Wiener als auch im Steirischen Becken. Aus dem Wiener Becken liegen Bohrungen vor, im Steirischen Becken müßten neben einer vorliegenden Bohrung neue Aufschlüsse gefunden und beprobt werden. Änderungen in den Ablagerungsbedingungen, welche die Umwelt reflektieren, sind am besten durch Analysen von Organismenassoziationen möglich, wobei diese Änderungen durch Untersuchungen stabiler Isotopen unterstützt werden sollten und die Spurenfossilien ein wesentliches Element der Reproduktion von Ablagerungsbedingungen darstellen.

Das Hauptziel dieser Arbeit war die zeitliche Einstufung und ökologische Interpretation von Meeres-Sedimenten aus dem frühen Mittleren Miozän ( 16,3 bis -12,7 Millionen Jahre) in Österreich. Der Übergang vom Frühen Miozän (Karpat) in das Mittlere Miozän (Baden) ist in marinen Sedimenten des Weststeirischen Beckens erhalten. Magneto-, litho- und biostratigraphische Studien zeigen grössere Sedimentationsunterbrechungen im Grenzbereich Karpat/Baden, die durch eine Reihe tektonischer Ereignisse während der Heraushebung der Alpen, der sogenannten "Steirischen Phase", bewirkt wurden. Während der sogenannte "Steirische Schlier" (Feinsedimente mit schlierenförmigen Sandlagen) des Frühen Miozän (Karpat) Meeresabagerung aus ~260m Tiefe repräsentiert, die durch den erhöhten Vulkanismus in dieser Zeit eine leichte Säuerung und Eutrophizierung bewirkten, ist in der Ziegelgrube Wagna die darüber liegende Feinsandlage durch das Leitfossil des frühen Langhe, Praeorbulina sicana, ausgezeichnet. Obwohl der in diesen Schichten auftretende Coccolith Helicosphaera ampliaperta die Zone NN4 determiniert, die auch für das Jüngere Burdigal (Karpat) charakteristisch ist, müssen diese Schichten in das Mittlere Miozän (Baden) gestellt werden. Die Karpat/Baden-Grenze fällt somit nicht, wie bisher angenommen, mit der NN4/NN5-Grenze zusammen. Letztere befindet sich oberhalb eines Paketes aus Korallenkalken und Sandsteinen. Die folgenden Sande beinhalten eine Molluskenfauna bestehend aus Flachwasser-Arten (Paläotiefe ~ 20 m). Gemeinsam mit den darüber liegenden Korallinaceen-Kalken muss man sie in die NN5, indiziert durch die Leitform Helicosphaera waltrans, stellen. Im Kalksteibruch Retznei liegen die Korallinaceenkalke direkt dem "Steirischen Schlier" auf, womit die Karpat/Baden-Grenze mit der NN4/NN5 zusammenfällt, da die dazwischen liegenden Sedimente, wie sie in der Ziegelei Wagner aufgeschlossen sind, fehlen. Auf dem Korallinaceenkalk, dessen Paläotiefe für die obersten Lagen bei -170 m geschätzt wird, folgen feinkörnige (siltig-tonige) Sedimente mit Sandsteinzwischenlagen (Turbidite), wobei die geschätzen Paläotiefen gegen das Profilende zu bis auf -300 m absinken. Die Kombination der biostratigraphischen Daten mit den magnetischen Polaritäten erlaubt eine Zuordnung letzterer zu bestimmten Magnetochronen. Anhand dieser konnten in den untersuchten Profilen größere Sedimentunterbrechungen, bewirkt durch die tektonischen Ereignisse während der Steirischen Phase, erkannt werden. Eine dieser Sedimentationsunterbrechungen (400.000 Jahre) liegt an der Karpat/Baden-Grenze, eine weitere umfasst 600.000 Jahre. In den randlichen Bereichen (Retznei) fehlt das gesamte früheste Baden zwischen der Baden/Karpat-Grenze (-16,3 my) und der NN4/NN5-Grenze ( 14,74 my). Die wissenschaftliche Bohrung beim Stratotyp des Badens in Baden Sooss, die bis 102m Tiefe reichte, wurde mit verschiedenen Methoden untersucht. Biostratigraphisch ist die gesamte Bohrung anhand der Nannoflora in die NN5 zu stellen, wobei das Fehlen von Helicosphaera waltrans eine jüngere Position als im Steirischen Becken dokumentiert. Die hoch korrelierten Parameter magnetische Suzeptibilität, Kalziumkarbonat- und organischer Kohlenstoff-Gehalt weisen Periodizitäten auf, die sich in Komponenten zerlegen lassen. Letztere konnten mit den orbitoidalen Zyklen Ekzentrizität, Schiefe und Prezession korreliert werden. Kreuzkorrelationen dieser Perioden mit den astronomischen Kurven von Laskar 2004 erbrachten eine zeitliche Einordnung der Bohrung zwischen -14,36 und -14,16 Millionen Jahren. Die Foraminiferenfauna weist auf eine Abkühlung hin, die durch stabile Isotopen an planktischen Foraminiferen belegt wird. Die an benthischen Foraminiferen gemessenen Kohlenstoffatome korrespondieren mit dem Gehalt an organischem Kohlenstoff und zeigen die gleichen Oszillationen wie die orbitalen Zyklen der Schiefe. Das gesteigerte Nahrungsangebot bewirkte bei den Foraminiferen den Rückgang der saurstoffliebenden Arten und die Anreicherung von Arten, die im Sediment leben. Ein leichtes Seichterwerden von -260 auf -240m konnte durch Schätzungen der Paläotiefen festgestellt werden, und der erhöhte Sedimenteintrag vom umgebenden Land läßt sich sowohl in der magnetischen Suszeptibiltät als auch in der Zusammensetzung von Spurenfossilien verfolgen.