Matthias Franz

Litho- und Leitflächenstratigraphie, Chronostratigraphie, Zyklo- und Sequenzstratigraphie des Keupers im östlichen Zentraleuropäischen Becken (Deutschland, Polen) und Dänischen Becken (Dänemark, Schweden)

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat.) vorgelegt der Naturwissenschaftlichen Fakultät III der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 08.12.2008

Abstract
Für den Keuper des östlichen Zentraleuropäischen Beckens und Dänischen Beckens wird ein stratigraphisches Konzept vorgestellt, das Litho- und Leitflächenstratigraphie, Chronostratigraphie sowie Zyklo- und Sequenzstratigraphie integriert.
Die lithostratigraphische Gliederung des Keupers umfaßt 5 Formationen der Beckenfazies, die sich gegen die Beckenränder mit 9 Formationen der Vindelizisch-Böhmischen, Skandinavischen und Osteuropäischen Randfazies verzahnen. Die Grundlage der Gliederung bilden die Formationen nach DSK (2005), die mit erweiterten Definitionen verwendet werden und zumeist diachrone Grenzen besitzen. An Hand überregional ausgebildeter Leithorizonte und Diskordanzen ist die weitere Untergliederung der Formationen in Subformationen möglich, die im Range von Membern stehen.
Der Keuper wird durch die Diskordanzen D 1-D 8 (DSK 2005) gegliedert, die auf den Beckenrändern und beckeninternen Hochlagen z. T. als Winkeldiskordanz oder Erosionsdiskordanz ausgebildet sind und mit Konkordanzen der Beckenfazies korrelieren. Die Diskordanzen sind flächenhaft kartierbar und können als quasiisochrone Leitflächen aufgefasst werden, die die quasi-isochronen Folgen K 1-K 4 begrenzen. Durch den Einbezug von Leitbänken (z. B. Grenzdolomit) ist die weitere Untergliederung der Folgen in Subfolgen möglich. Die Leitflächenstratigraphie fungiert damit als hochauflösendes und annähernd zeitlich genormtes Gerüst für die Lithostratigraphie (Formationen), das insbesondere für die Sedimentbeckenanalyse wertvoll sein kann.
Durch Neufunde von Conchostraken wird ein Beitrag zur Verbesserung einer vorläufigen Conchostraken-Zonierung des Keupers nach KOZUR & WEEMS (2007) gegeben, die insgesamt eine deutlich verbesserte Korrelation des Keupers mit dem Internationalen chronostratigraphischem Standard ermöglicht.
Der zyklische Aufbau des Keupers wird in ein hierarchisches Schema aus Ablagerungszyklen > Kleinzyklen > Kleinzyklen-Bündeln > Großzyklen gefasst, das in die Leitflächenstratigraphie integrierbar ist. Die Kleinzyklen sind im regionalen Maßstab korrelierbar und werden zu Kleinzyklen-Bündeln zusammengefasst, die Trends der faziellen Entwicklung widerspiegeln und die kleinste überregional korrelierbare Einheit der Zyklenhierarchie darstellen. Die Großzyklen bilden fazielle Entwicklungsabschnitte des Sedimentbeckens ab und sind beckenweit korrelierbar. Durch die Interpretation der Kleinzyklen als Milankovitch-Zyklen können mit Bezug auf den Zeitumfang des Keupers von ca. 37,5 Ma etwa 32,5-33,4 Ma durch Kleinzyklen belegt werden. Demzufolge weisen die Diskordanzen des Keupers lediglich einen Zeitumfang von insgesamt 4-5 Ma auf.
Die Großzyklen 1-4 werden als Sequenzen im Rahmen einer kontinentalen Sequenzstratigraphie genetisch interpretiert, bei der der Sedimenteintrag der umliegenden Liefergebiete, der die Einflußfaktoren Klima und Tektonik widerspiegelt, und der relative Meeresspiegel im Sedimentbecken gleichermaßen berücksichtigt werden. Die Sequenzgrenzen liegen an beckenweit ausgebildeten Diskordanzen, eine Untergliederung in Teilsequenzen wird an Hand von korrelierbaren Ereignislagen, wie dem maximalen Vorbau progradierender Liefergebiete (MV), maximalen lakustrinen Flächen (LF), maximalen marinen Flutungen (MF) und Sedimentationsunterbrechungen (H - Hiatus), vorgenommen.

A multistratigraphic approach for the Keuper has been developed for the eastern Central European Basin and the Danish Basin combining litho- and allostratigraphy, chronostratigraphy, cyclo- and sequencestratigraphy resulting in a framework for a basin-wide homogenised stratigraphy.
The Keuper of the eastern Central European Basin and the Danish Basin can be subdivided into 5 formations of the basinal facies that interfinger with 9 formations of Vindelician-Bohemian marginal facies, Scandinavian marginal facies and East European marginal facies. Lithostratigraphy is based on formations after DSK (2005) but used with advanced definition. The Keuper formations of both basinal and marginal facies have mostly diachronous boundaries. A further subdivision into members is possible using marker horizons and unconformities.
Characteristic of the Keuper are the so-called unconformities D 1 to D 8 (DSK 2005) which are partly of basinwide, partly of more local importance. Angular and erosional unconformities of swells and basin margins correlate with disconformities of basinal facies. Based on the basinwide correlation of D 1, D 2, D 4, D 5, D 8 the 4 allostratigraphic units, so-called called "Folgen" in German, are established giving a basinwide quasiisochronous stratigraphic framework. A further subdivision into so-called "Subfolgen" is possible for larger parts of the basin using unconformities and marker horizons with a quasi-isochronous distribution (e. g. Grenzdolomit).
Some newly founds of conchostracans contribute to the improvement of a preliminary conchostracan zonation of KOZUR & WEEMS (2005) enabling an improved correlation of Keuper strata with the international chronostratigraphic scale
The Keuper shows a pronounced hierarchic cyclicity with depositional cycles > small scale cycles > bundles of small scale cycles > large scale cycles. Small scales cycles allow regional correlation and are grouped to bundles of small scale cycles which reflect trends of facial development and allow supra-regional correlation. Large scale cycles display the facial development of stages of the Central European Basin and enable basinwide correlation. Small scale cycles can be interpretated as short-term excentricity cycles, except for the Arnstadt Fm (Norian) that can be interpretated as long-term excentricity cycles. The results of cyclostratigraphy point to a duration of approximately 32,5-33,4 Ma for sediments the Keuper and additional 4-5 Ma for unconformities suggesting a more continuous sedimentation of the Keuper with a total time span of 37,5 Ma.
The large scale cycles are interpreted within a framework of a continental sequencestratigraphic concept that should allow an improved application for continental strata of epicontinental basins. The continental sequencestratigraphy considers both sedimentary input of surrounding source areas reflecting tectonics and climate and changes of relative sea-level within the sedimentary basin reflecting changes of the global sea-level. The basinwide unconformities D 1, D 2, D 4, D 5, D 8 are interpreted as sequence boundaries, a further subdivision is given by maximum progradation of source areas (MV), maximum lacustrine surfaces (LF), maximum marine flooding (MF) and nondepositional unconformities (H - Hiatus).

Keywords:
Lithostratigraphie, Leitflächenstratigraphie, Chronostratigraphie, Zyklostratigraphie, Sequenzstratigraphie, Keuper, Zentraleuropäisches Becken, Dänisches Becken

lithostratigraphy, allostratigraphy, chronostratigraphy, cyclostratigraphy, sequencestratigraphy, Keuper, Central European Basin, Danish Basin

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Inhaltsverzeichnis
Titelblatt, Inhaltsverzeichnis (1, I-V)
1 Zusammenfassung (1-2)
2 Einleitung und Zielstellung (3-6)
3 Arbeitsgebiet und Arbeitsmethodik (7-11)
4 Paläogeographie und stratigraphische Grundlagen (12-37)
5 Lithostratigraphie des Keupers (38-123)
6 Zyklo- und Sequenzstratigraphie (124-174)
Literaturverzeichnis (175-196)
Abbildungs- und Tabellenverzeichnis (197)
Anhang
Standardprofile (22,9 MB)