background image

GEOLOGICA CARPATHICA, 52, 6, BRATISLAVA, DECEMBER 2001

361 — 374

ECOLOGY OF KARPATIAN (EARLY MIOCENE) FORAMINIFERS

AND CALCAREOUS NANNOPLANKTON FROM LAA AN DER THAYA,

LOWER AUSTRIA: A STATISTICAL APPROACH

SILVIA SPEZZAFERRI and STJEPAN CORIC

Institute of Paleontology, University of Vienna, Althanstrasse 14, 1090 Vienna, Austria; silvia.spezzaferri@univie.ac.at;

stjepan.coric@univie.ac.at

(Manuscript received July 25, 2001; accepted in revised form October 5, 2001)

Abstract: In this study we present a paleoecological interpretation based on quantitative analysis of middle Karpatian
(latest Burdigalian) benthic and planktonic foraminifers and calcareous nannofossils from Hole BL 503 (Wienerberger)
drilled  at  Laa  an  der  Thaya,  Lower  Austria.  Multivariate  statistics  based  on  the  Bray-Curtis  Similarity,  non-metric
MultiDimensional Scaling (nMDS) and Similarity and Dissimilarity Term Analyses are applied to raw data to identify
the ecological gradients subtending the assemblages. Species abundance curves (%) were also plotted. A paleoclimatic
curve was obtained using the algebraic sum of planktonic foraminifers warm- and temperate-water indicators (positive)
and cool-water indicators (negative) to highlight the paleoclimatic trend during the middle Karpatian. Our data indicate
that the sediments drilled at Laa Th. were deposited in water depth not exceeding 200 m, relatively “near shore” in an
environment  characterized  by  a  generally  high  concentration  of  organic  matter,  suboxic  to  dysoxic  conditions,  high
nutrient  availability,  variable  salinity  and  generally  cool  paleoclimate.  On  the  basis  of  nannoplankton  distribution  we
also suggest that nutrient availability and upwelling conditions, rather than other ecological factors, control the distribu-
tion of calcareous nannoplankton in the Molasse Basin.

Key words: Miocene, Karpatian, Lower Austria, Laa an der Thaya, foraminifers, nannofossils, ecology, statistic.

Introduction

The  Mediterranean  Sea  and  the  intracontinental  Paratethys
were  formed  as  new  marine  realms  during  the  Late  Eocene.
From  the  Oligocene  through  the  Miocene  the  Paratethys  un-
derwent a complex evolution that produced deep environmen-
tal changes with alternate opening and closing of efficient ma-
rine  connections  with  the  Indian  Ocean  on  the  East  and  the
Mediterranean Sea on the West (Rögl 1999).

This research represents the first attempt at paleoecological

reconstruction of part of the Laa Formation drilled and cored
(Hole BL 503, Wienerberger) at Laa an der Thaya (Laa Th.,
hereafter) in the Molasse Basin, Lower Austria, spanning the
Middle  Karpatian  (Latest  Burdigalian)  (Fig.  1).  The  type  lo-
cality  of  the  Laa  Fm  was  established  in  the  brickyard  at
Brandhuber  (now  Wienerberger).  The  sediments  consist  of
blue-gray marl and fine sand becoming greenish upward. Dia-
tom-rich sediments also belonging to the Laa Fm were found
in Washerbergzone, 5 km eastern of Laa Th. (Grill 1968). Hole
BL 503 was drilled just outside the Wienerberger brickyard.
Sediments  consist  of  approximately  2  meters  of  Quaternary
loess  with  sand  passing  to  yellow  brownish  sand  containing
variable amounts of silt down to approximately 6 m. They can
be correlated to the upper part of the sequence outcropping in
the brickyard and consisting of shallow-water deposits, discor-
dantly  overlying  the  calcareous  shales.  Karpatian  homoge-

neous gray silt and marl with randomly distributed 1-cm thick
fine sandy layers occur from 6 m down to 30 m. These sandy
layers are interpreted as distal fans (Rögl., pers. comm.).

Materials and methods

Two  hundred  grams  of  sediment  for  each  sample  were

soaked in gasoline for several hours to desegregate the sedi-
ments without damaging the specimens and to retain the origi-
nal  faunal  composition.  Samples  were  then  soaked  in  warm
water  and  washed  under  running  water  through  >250  µm,
250—125 µm and >63 µm mesh sieves. The washed residues
were split, according to Rupp (1986), to obtain approximately
300  to  500  hundred  specimens  per  fraction.  Specimens  of
benthic  and  planktonic  foraminifers  were  picked  from  the
three fractions of one split per sample, identified with a binoc-
ular microscope and counted. Smear slides were prepared fol-
lowing  Perch-Nielsen  (1985)  and  studied  under  light  micro-
scope  with  a  1000

×

  magnification.  Approximately  350

specimens for each sample were counted.

The raw data (Table 1) were then transformed into percent-

ages over the total abundance and percent abundance curves
were plotted (Fig. 2). Species with phylogenetic affinities and
similar environmental significance were also grouped to better
interpret their distribution patterns (Fig. 3, Table 2).

Corresponding  author:  Silvia  Spezzaferri,    silvia.spezzaferri@univie.ac.at

background image

362                                                                                 SPEZZAFERRI  and  CORIC

Univariate and multivariate statistics are applied to quantita-

tive  data  using  the  Software  PRIMER  5  (Plymouth  Marine
Laboratory).  Application  of  this  method  to  planktonic  and
benthic foraminifers is extensively discussed in Basso & Spez-
zaferri (2000). However, it was never applied to compare nan-
nofossil and foraminiferal assemblages from the Molasse Ba-
sin. Data are double-squared root transformed (no standardi-
zation, no further species reduction), in order to highlight the
contribution of the less abundant species and simplify the in-
terpretation of the data structure (Field et al. 1982). Data are
used  for  hierarchical  agglomerative  clustering  based  on  the
Bray-Curtis  Similarity  (Figs.  4A—C;  Clifford  &  Stephenson
1975). Group Average Linking is used for benthic and plank-
tonic foraminifers, and Complete Linkage is applied to calcar-
eous  nannoplankton  assemblages.  On  the  basis  of  the  same
similarity matrix, samples are ordered by non-metric MultiDi-
mensional  Scaling  (nMDS;  Figs.  5A—C;  Kruskal  1977).  The
nMDS is an iterative procedure to represent the “distance” of
samples  from  a  multidimensional  space  on  the  basis  of  rank
dissimilarities. Clusters identified both in the dendrograms and
nMDS plots, at the same similarity level, are further investi-
gated through the Similarity and Dissimilarity Term Analyses,
to highlight the contribution of each species to the total aver-
age similarity and dissimilarity within each group and between
different groups. Species and groups accounting for the aver-
age similarity and dissimilarity in all clusters are listed in or-
der of decreasing contribution in Tables 3 to 5.

Results

Biostratigraphy

Rögl (1969) studied in detail the foraminiferal biostratigra-

phy  of  Laa  Th.  brickyard.  In  Hole  BL  503,  planktonic  and
benthic foraminifers are relatively well preserved throughout
the sequence. Two levels (Samples 15.4 m and 20.9 m) yield a
completely  pyritized  fauna  consisting  of  large  globigerinids
(e.g.  Globigerina  concinna)  and  Globigerinella  obesa  group
together with Spiroloculina compressiuscula and Virgulinella
pertusa
, which are not present in the remaining samples (Table
1). Bulimina elongata, Valvulineria complanataPraeglobob-
ulimina
, and Uvigerina groups peak in correspondence of the
pyritized levels (Fig. 2). These levels were previously identi-
fied from middle Karpatian sediments in Outer Carpathian ba-
sins in Moravia and termed “Virgulinella Horizons” (Vašíček
1951). Reworked specimens were identified, whenever possi-
ble, considering their different preservation, and counted sepa-
rately. Some specimens of selected benthic foraminifers (e.g.
Ammonia spp.) possibly reworked and present throughout the
sequence  could  not  be  separated  as  such  as  a  result  of  their
preservation  consistent  with  the  accompanying  assemblage
(e.g. in Samples 27.8 m and 27.5 m).

The  sequence  is  attributed  to  the  middle  Karpatian  on  the

basis of the presence of the pyritized levels and on the typical
assemblage  containing  Uvigerina  graciliformis,  Pappina

Fig. 1. Paleogeographical map showing the position of Laa an der Thaya during the Karpatian.

background image

 ECOLOGY OF FORAMINIFERS AND NANNOPLANKTON:   A STATISTICAL APPROACH                            363

primiformis and P. breviformis in the absence of younger spe-
cies such as Globigerinoides bisphericus.

Martini & Müller (1975) studied the calcareous nannofossil

content  in  a  few  samples  from  the  Karpatian  of  the  Central
Paratethys. In Hole BL 503, nannofossil assemblages are rela-

tively well preserved but not rich (from 3—5 specimens/1 field
of  view  to  3—5  specimens/10  fields  of  view)  throughout  the
section.  They  are  characterized  by  relatively  abundant  and
constantly present Calcidiscus leptoporus, Calcidiscus tropi-
cus,  Coccolithus  pelagicus,  C.  miopelagicus,  Coronocyclus

Fig. 2. Abundance curves of selected benthic, planktonic foraminifers and calcareous nannofossil species.

background image

364                                                            

                     

SPEZZAFERRI

 a

n

d

 CORIC

Table 1: Distribution of benthic and planktonic foraminifers and calcareous nannofossils in samples from Hole 503, Laa an der Thaya.

Benthic Foraminifera 1

Met

er

s

A

delos

ina lon

gir

os

tr

a

A

labam

ina tangenz

ia

lis

A

llia

tina

 c

f. 

excent

ri

ca

A

llia

tina tol

lmanni

A

mmoni

a par

kins

oniana

A

mmoni

a tepida

A

mmoni

a viennens

is

A

m

phim

or

phina hauer

ian

a

A

ngul

oger

ina angulos

a

A

ster

iger

inata mamil

la

A

ster

iger

inata plan

or

bis

A

str

ononion s

telli

ger

um

A

ubig

nyna per

lucida

B

aggi

na ar

enar

ia

B

oliv

in

a dilata

ta 

gr

.

B

oliv

in

a dilata

ta max

ima

B

oliv

in

a fas

tigia

B

olivin

a hebes

B

olivin

a kor

ynoides

 s

ubtumida

B

oliv

in

a plic

ate

ll

a

B

olivin

a pokor

nyi

B

oliv

in

a s

agittula

B

ulim

ina elongat

gr

.

C

as

si

dulina car

inata

C

as

si

dulinoides

 oblong

a

C

aucas

ina s

chis

chkins

kayae

C

aucas

ina s

ubulata

C

hilos

tome

lla ool

ina

C

hilos

tomella ovoi

dea

C

ibicides

 tenellus

C

ibicidoides

 cf

. aus

tr

iac

us

C

ibicidoides

 lopja

nicus

C

yclofor

ina 

cf

contor

ta

C

yc

lofor

ina gr

ac

ilis

Dentalina bouea

na

E

lphi

diella heter

opor

a

E

lphi

diella min

uta

E

lphi

diella s

emincis

a

E

lphi

diella

 sp

.

E

lphi

diella s

ubnod

os

a

E

lphi

dium angu

latum

E

lphi

dium 

cf

. lis

te

ri

E

lphi

dium fichetel

ianum

E

lphi

dium macellum

E

lphi

dium matz

enens

e

E

lphi

dium r

eus

si

E

lphi

dium r

ugos

um

E

lphi

dium 

sp

.

E

lphi

dium s

ubtypicum

E

lphi

dium unger

i

E

scor

nebovina ? tr

ochifor

m

is

F

is

su

ri

na laevigata

F

issu

ri

na

 m

arg

in

at

a

F

is

su

ri

na or

bignyana

F

ur

se

nkoina acuta

Glabr

ate

llin

a aur

antis

ta

Glabr

ate

llin

a pate

llif

or

mis

Globocas

si

dulin

a globos

a

Globocas

si

dulin

a oblonga

5.5–5.6

1 1 1 12 50 86

1

18

5

1

1 5 1 2 17

3

4

1 2

1

1

1 1 3

1 4

7.6–7.7

2

19

6

1

1

1

1

1

1

9.1–9.2

5 1 9

1 1 1

7 19 16

1

1

18 4

1

8

1 2cf

1

1cf 1

1

10.8–10.9

8

8 16 55

1 42

2 1

1

1

1

1cf

1 1

13.2–13.3

3

2

1

7

1

2

1

3

1

1

2

15.4–15.5

2

1

3 2 1

6

2

2 4

1

1

1

3

1

17.6–17.7

2

3

16 2

1 1 2 1

1

4

6

2 1

3

2

1cf

20.9–21

5

1

1

12

4

94

1

1 13

1

1

22.4–22.5

3 1

4 16 1 1

3 14

12

10

27

9 4

5

3

3

3

23.4–23.5

3 16 2

3 2

6

9

62

6 8

5

2

1 1

1

25.6–25.7

1

7

12 3

5

5

41

5 4

1

1

2

1

27.8–27.9

2

1 4 2 15

1

5 4 27

2

1

15 1

2 8 6

1

1cf

1 1 1

2

2 1

29.5–29.6

1

8 25

6

2cf 1

2

1cf

3

1

Benthic Foraminifera 2

Met

er

s

Globulin

a gibba

Gr

ige

lis

 py

ru

la

Hans

enis

ca s

oldanii

Gyr

oidinoides

 laevigatus

Gyr

oidinoides

 umbona

tus

Hanz

avaia boueana

Heter

olepa dutemplei

Lagena clavata

Lagena his

pida

Lagena is

abella

Lagena laevis

Lagena s

emis

tr

iata

Lenticuli

na calcar

Lenticuli

na gibba

Lenticuli

na inor

nata

Le

ntic

uli

na me

lv

illi

Lenticuli

na or

bicular

is

Lobatu

la lobatu

la

M

elonis

 pompi

lioides

Milio

lids

 sp

.

N

eoeponides

 br

adyi

N

odos

ar

ia longis

cata

N

onion commune

N

onionella 

cf

s

te

lla

N

onionella

 sp

.

Or

idor

sa

lis

 umbonatus

P

appi

na br

evifor

m

is

P

appi

na pr

imifor

m

is

P

appi

na 

sp

.

P

ar

ar

otali

a aculeata

P

lanu

lar

ia mor

avica

P

lectofr

ond

icular

ia digi

talis

P

lectofr

ond

icular

ia inaeq

ualis

P

lectofr

ond

icular

ia r

ar

icos

ta

P

or

os

ononio

n gr

anos

um

P

or

os

ononio

sp

.

P

raeglobob

ulimi

na pupoides

P

raeglobob

ulimi

na pyr

ula

P

rotelphi

dium r

oemer

i

P

seu

donodos

ar

ia aequ

alis

P

ulleni

a bulloi

des

P

yr

go 

ju

ve

n.

Quinquelocu

lina buchia

na

Quinquelocu

lina tr

iangu

lar

is

R

eus

se

lla s

pinulos

a

R

imin

ops

is

 boueanum

R

os

alina s

emipor

at

a

Semivulvulina pecti

nata

Sigmoili

nita tenuis

Siphonod

os

ar

ia ver

neuili

Sphaer

oidina bul

loides

Spir

oloculin

a badenens

is

Spir

oloculin

a canalicula

ta

Sp

iro

lo

cu

lin

a co

m

pressi

us

cu

la

Spi

rol

ocul

in

a excavat

a

Spir

or

utilus

 c

ar

inatus

Stilos

tome

ll

a adolphi

na

Stilos

tome

ll

a adv

en

a

Stilos

tome

ll

a c

ons

or

bina

5.5–5.6

2

1

1

1

1 1

3

20

 17 4

42

2

1

1

4

7.6–7.7

1

1

3

3

1

9.1–9.2

1 1

3

5 1

1

2 1

8 1

392

2 1

1 2cf 1

3

2

1

10.8–10.9

5 1 8

2 1cf

2

9

176 3

1

5

2

1

13.2–13.3

1

7

   1

1

1

1

1

15.4–15.5

1

9 2

1 4

11

   2

1

7 1

6

1

1 2

4

17.6–17.7

3 9

2

2

2

4

103 2

1

3

1

1 3

1

2 3 1

1

3

20.9–21

1 2 3

1

3

1 11 11 2   4    3 4 6

1

1 1

23 68

1

2

1

2

4

22.4–22.5

2 18 1

20 2

1

18

15    4

1

3 1

6 12

1

1

1

1

7

2 1

3

2

23.4–23.5

1

1 7 2

1

1

4 1 1

20

15    1 6

2

1

1 2

1 1

2

5

4

1 3

1

25.6–25.7

1 2 2 12

1cf

4

8

13    4 2

1 1 2

3

2

3 1 2

2

2 1

1

27.8–27.9

5

1

10 1

2

9

 41

1

6

1 1

1

6

5 2

1

29.5–29.6

7

 

 

 

1

3

background image

ECOLOGY 

OF 

FORAMINIFERS 

AND 

NANNOPLANKTON: 

A

 STATISTICAL 

APPROA

C

H

                       

    3

6

5

Calcareous Nannoplankton

Sa

mp

le

s

B

raar

udos

phaer

a bigelo

w

ii

C

alcidis

cus

 leptopor

us

Cal

ci

di

scus maci

nt

yrei

C

alc

idis

cu

s pr

em

ac

inty

re

i

C

alc

idis

cu

s tr

opic

us

C

occolithus

 miopelag

icus

C

occolithus

 pelagicus

Coronocycl

us ni

te

scens

C

yclicar

golithus

 flor

idan

us

C

ycloper

folithus

 car

lae

D

isco

as

te

spp.

Ge

minilit

he

lla r

otula

Hay

ella 

sp

.

Helicos

phaer

a ampliaper

ta

Helicos

phaer

a car

ter

i

Helicos

phaer

a euphr

atis

Helicos

phaer

a inter

m

edia

Helicos

phaer

a mediter

ranea

Helicos

phaer

a obliqua

Helicos

phaer

a paleocar

ter

i

Helicos

phaer

a s

cis

su

ra

Helicos

phaer

sp

.

Helicos

phaer

a w

al

ber

sdor

fens

is

Or

thor

habdus

 s

er

ra

tus

P

ontos

ph

aer

spp.

R

etic

ulo

fe

ne

str

a ampliumbi

lic

us

R

eticulo

fenes

tr

a haqii

R

eticulo

fenes

tr

a minuta

R

etic

ulo

fe

ne

str

a ps

eudoumbilic

us

 5–7

R

etic

ulo

fe

ne

str

a ps

eudoumbilic

us

  >7

R

etic

ulo

fe

ne

str

sp

.

R

habdos

phaer

sp

.

Sphenolit

hus

 heter

omor

phus

Sphenolit

hus

 mor

ifor

m

is

Sphenolit

hus

 sp

.

Syr

acos

phaer

a pulchr

a

Te

tr

alitho

ide

s s

yme

onide

si

i

Thor

acos

phaer

a heimii

Thor

acos

phaer

a s

axea

Thor

acos

phaer

sp

.

Tr

iquetr

or

habdul

us

 milo

w

ii

Umbilic

os

phae

ra

 jafar

ii

Rewor

ked S

pec

im

en

s

5.5

13 2

 

 

9 1 40 3 13 1

1

1

 

 

2

1

1

1

2

1 26 35    

7 3

5

 

 

2 3

4

1

1

6  

 

5    

1    

9

147

6.6

  7 2

10 1 22 2 14

1

  1

1

23 81 15 4

1

2

  6 1

1

3   2

124

7.6

12

1 11 3 44 4     7 1

2

    1

2

4

16 41 13 6

7

1

2     1 3

1

4

3     5     2     2

165

9.1

1 10

  5 2 55 1   9 1

1

2

2 18 1

1

4

1

1

7

18 27   8 7

3

2

1   2 2

  1

  5

143

10.8

1 10 1

1   1 1 51 1   4

1

1   4

1

17 49   9 7

4

1

  3 3

1

3 15   4   6

135

13.2

1 16 1

11 3 57

20 2

3

1   5

1

2

1

12 17 17 8

4

1

2

1

3

  1   5   5

162

15.4

12

2 17

54

12 1

1

5

1   2 1

1

3

1 15 30   8 8

2

1

  1

4

5

  2   3   8

112

17.6

12

1

1 63 5  

 

6 1

4 27

7

3

4

1

4

1 14 19 10 3

2

1

 

 

1

3

 

 

1

 

 

6

 

 

77

18.7

15 1

13 1 39 2 14

2

3

  1

2

5

1 18 29   7 8

5

1 11

1

1

  2   7 11

115

20.9

1   9 1

1   6 1 74 2 13 1

3

3

1   4 1

1

1

13   9 10  10

6

2

  7

2

1   1   4 11

143

22.4

13 1

  7

59 1 11 1

1

1   2

3

5

22 23 13 5

5

  7

2

3

  3   3   9

  96

23.4

1 14 1

2   6 1 76 3   5 1

  2

1

2

5

17 11 12  12

4

  4

4

  5 11

  77

25.6

1   6

1   8 2 69 1 11 1

1

  5

1

2

6

21 33   6 3

2

1   2

7

1

  2   2   5

155

27.8

1 12

1 13 3 54 4 12 1

1

2

2

1  

 

1

1

2

3

19 18 14 5

5

1

2

2

1

 

 

2 12    

4

127

29.5

13

2 18 4 60 3  

 

8 2

3

2

1

1

1 17 10    

6 7

5

11 1

1

1

4

3 12

 

 

5

118

Benthic Foraminifera 3

Met

er

s

Stilos

tome

ll

a s

cabr

a

Stilos

tome

ll

a s

pine

sc

en

s

Textular

ia 

cf

. candeiana

Text

ul

ari

a l

aevi

ga

ta

Textular

ia pala

Tr

iloculin

a gibba

Tr

iloculin

a neudor

fens

is

Uviger

ina acuminata

Uv

ige

rina gr

ac

ilifor

m

is

Uv

ige

rina par

vifor

m

is

Uviger

ina pygmoides

V

alvuli

ner

a complanata

V

ir

guline

lla per

tus

a

V

ir

gulops

is

 tuber

culat

us

T

ota

l be

nt

hi

c

5.5–5.6

13

3

8

   2

351

7.6–7.7

2

1

1

   1

50

9.1–9.2

12

  16

551

10.8–10.9

3

5

   7

1

1 372

13.2–13.3

6

1

44

15.4–15.5

54

  26

2 165

17.6–17.7

1

1

197

20.9–21

2

1   79 21

393

22.4–22.5

27 13

276

560

23.4–23.5

1

2

1

1

1

5

2

1 236

460

25.6–25.7

2

130

292

27.8–27.9

1

5

   5

4 208

29.5–29.6

3

1

   1

1

67

Planktonic Foraminifera

Met

er

s

B

eel

la

 cl

avacel

la

C

as

si

ger

inella globulos

a

Globoqua

dr

ina lar

m

eui

P

ar

aglob

or

otalia acr

os

toma

Globiger

ina dip

los

toma

Globige

ri

na bol

lii le

ntia

na 

gr

.

Globiger

ina bul

loides

Globiger

ina 

cf

. concinna

Globiger

ina concinn

a

Globiger

ina pr

aebull

oides

 gr

.

Globiger

ina r

egular

is

Globiger

ina tar

chanens

is

"G

lobi

ger

ina

" dubi

a

"G

lobi

ger

ina

" ott

nangiens

is

Globiger

inell

a  obes

gr

.

Globiger

inell

a s

iphonifer

a

Globiger

init

a glutina

ta

Globige

ri

nit

a juv

en

ilis

Globiger

inoi

des

 tr

ilobus

P

ar

aglob

or

otalia in

aequiconica

N

ot

 id

en

ti

fi

ed

Tenuitell

inata ang

us

tiumbi

licata

Tur

bor

otali

ta 

af

f.

 quinquel

oba

Zeaglobi

ger

ina w

oodi

T

ot

al P

la

nk

to

nic

5.5–5.6

1

33

19   8

2

3

3

  69

7.6–7.7

5

  7

8   1

1

4

  26

9.1–9.2

1

1 27

5

159

3

1 15  32

3

10

6

1 264

10.8–10.9

1

13

 50

13   7

1

3

  88

13.2–13.3

1

11

3   6

1

1

5  15

2

4

  49

15.4–15.5

8

4  11

7

20  56

106

17.6–17.7

1

1

 16

4  12

1

4

1

  40

20.9–21

1

1

1

25

4 29 15  87

3

36 109

13

324

22.4–22.5

59

13 246

1 47 268

12

646

23.4–23.5

1

75

7 198 2

1

45 191

1

3

524

25.6–25.7

50

2 143

1

37 184

1

6

423

27.8–27.9

14

3

3  27

2

17  24

1

4

1

2

2

100

29.5–29.6

1

5

 12

7   2

1

2

  30

Table 1: Continued

background image

366                                                                                 SPEZZAFERRI  and  CORIC

nitescens, Cyclicargolithus floridanus, Helicosphaera amplia-
perta,  H.  carteri,  Pontosphaera  
spp.,  Reticulofenestra  haqii,
R.  minuta,  R.  pseudoumbilicus
,  together  with  other  minor
components listed in Table 1. Reworking strongly affected this
group (up to 45 %). Clearly reworked specimens are excluded
from the statistical treatment. The occurrence of H. ampliaper-
ta
  and  Sphenolithus  heteromorphus  and  absence  of  Spheno-
lithus belemnos
 indicate the presence of the H. ampliaperta-S.
heteromorphus  Interval  Zone  (MNN4a)  of  Fornaciari  et  al.
(1996) corresponding to the upper part of Zone NN4 of Marti-
ni (1971).

Ecology of foraminifers and calcareous nannoplankton

The paleoclimatic-paleoecological significance of Miocene

foraminifers and calcareous nannoplankton are deduced from
their latitudinal abundance patterns, oxygen and carbon isoto-
pic composition of tests and from comparison of these parame-
ters with those of the modern counterparts. In particular, the
paleoecological  significance  of  benthic  foraminifers  is  based
on  Rögl  (1969),  Rupp  (1986),  DeStigter  et  al.  (1988);  Nishi
(1990), Cimerman & Langer (1991), Murray (1991), Jorissen
et  al.  (1992),  Sgarrella  &  Moncharmont-Zei  (1993),  Kaiho
(1994),  Culver  et  al.  (1996),  Gupta  (1997),  Bernhard  et  al.
(1998),  Debenay  et  al.  (1998),  Basso  &  Spezzaferri  (2000).
The  paleoecology  of  the  most  relevant  benthic  foraminiferal
species identified at Laa Th. is shown in Table 2.

Following Spezzaferri (1995) and Rögl (pers. comm. 2001)

planktonic foraminifers were grouped according to their paleo-
climatic significance as follows: the warm water indicators are
Globoquadrina  larmeui,  Globigerinoides  trilobus,  Para-
globorotalia  acrostoma
;  the  temperate  water  indicators  are
Globigerinella obesa, Globigerinella regularis, Globigerinel-
la  siphonifera,  Globigerina  concinna,  Paragloborotalia
inaequiconica, Zeaglobigerina woodi.
 The cool water indica-
tors are Globigerina praebulloides group, “Globigerina” ott-
nangiensis, “Globigerina” dubia, Globigerina bollii lentiana,
Tenuitellinata  angustiumbilicata,  Turborotalita  quinqueloba,
Globigerinita juvenili
s and Globigerinita glutinata. The abun-
dance trends of paleoclimatic indices were plotted in Fig. 3.

The paleoecological interpretation of the calcareous nanno-

plakton assemblages is more problematic because this group
of microfossils includes coccolithophorids (e.g., C. pelagicus)
and  other  incertae-sedis  forms  such  as  Discoaster  and  Heli-
cosphaera. 
Our paleoecological interpretation is based mainly
on  variations  in  the  relative  abundances  of  C.  pelagicus,  R.
minuta,
 and Sphenolithus and Helicosphaera groups. Cocco-
lithus pelagicus
 is considered a good paleoclimatic indicator
(Haq 1977). In modern oceans it prefers cold and nutrient rich
surface waters with temperature between 7 and 14 

°

C (McIn-

tyre & Be 1967). Haq & Lohmann (1976) suggested that this
species migrated from the tropics towards the poles during the
middle Cenozoic changing its ecological preference. Rahman
& Roth (1990) interpreted the relatively high abundances of C.
pelagicus  
as  related  to  intense  upwelling,  and  an  unstable
stratified water column. High abundance of C. pelagicus in the
middle  Miocene  subtropical  sediments  of  the  Vienna  Basin
point  to  a  strong  influence  of  nutrient  availability  (Fuchs  &
Stradner 1977). Gartner et al. (1983/84) suggested that the size

of the coccoliths is associated with seasonal fluctuations in nu-
trients and temperature and that changes in relative abundance
of small R. minuta (<3 

µ

m) can be a signal of changes in nutri-

ent dynamics. Investigations on living specimens of H. carteri
from  the  Atlantic  Ocean  (McIntyre  &  Be  1967;  Okada  &
McIntyre  1979)  and  Pacific  Ocean  (Okada  &  Honjo  1973)
demonstrated that this species can tolerate temperature ranges
from 5 

°

C to 30 

°

C (Okada & McIntyre 1979). However, it is

more common in tropical and subtropical waters. Perch-Niels-
en (1985) remarked that the Sphenolithus and Helicosphaera
groups (in particular, H. ampliaperta), most commonly occur
in hemipelagic sediments and are generally absent in pelagic
sediments. The Helicosphaera group is also interpreted as an
upwelling-preferring species (Perch-Nielsen 1985).

Statistical treatment

Since patterns of community structures are often not readily

apparent  (Clark  &  Warwick  1994),  we  have  performed  the
statististical treatments of our data to better identify and char-
acterize changes in the assemblage structures and relate these
to changing environmental conditions.

Benthic Foraminifers: At 45% of the Bray-Curtis Similarity

3 Clusters separate (Figs. 4A, 5A). Cluster 1 groups Sample
7.6 m and 29.5 m. Six species and/or groups account for the
90.24 % of the average similarity within this group. Cluster 2
groups Samples 20.9 m, 25.6 m, 22.4 m, and 23.4 m. Seven
species and/or groups account for 80.70 % of the average simi-
larity within this group. Cluster 3 groups Samples 15.4 m, 5.5

Fig. 3. Planktonic foraminiferal climatic indicators.

background image

ECOLOGY 

OF 

FORAMINIFERS 

AND

 NANNOPLANKTON:

 A 
STATISTICAL 

APPROA

C

H

                      

     3

6

7

Table 2: Ecological preference of selected benthic foraminifers. Oxic, Suboxic A-C, and dysoxic indicators are as in Kaiho (1994). Terms “epipelic”, “endopelic” and “epiphytic” from Ramade (1993).

Species

Environment

Preferred depth range (m)

Preferred substratum

Living strategy

Comments

(when known)

 when known

(when known)

(when known)

Ammonia beccarii/viennensis

Infralitoral, rarely
circalitoral (Inner shelf)

Down to 100 m, more abundant
0–50 m

Fine infralit. sand, detritic circal/red
algae

Epipelic or shallow endopelic

Salinity >33 ‰

Amphimorphina haueriana

Shelf

Mud-silt

Ammonia tepida

Infralitoral, rarely
circalitoral (Inner shelf)

Down to 100 m, more abundant
0–50 m

Muddy sand, sandy mud, detritic
circalitoral

Epipelic or shallow endopelic

Low salinity (<33 ‰), river mouths,
low energy

Aubignyna perlucida

Infralitoral, rarely
circalitoral (Inner shelf)

Down to 100 m, more abundant
0–50 m

Fine infralit. sand, detritic circal/red
algae

Epipelic

Salinity >33 ‰

Baggina arenaria

Shelf

Silt

Bolivina dilatata

Infralitoral-bathyal
(inner shelf to bathyal)

Abundant from 50 to 200

Mud

Shallow endopelic

Low oxygen, tolerant of low food availability

Bolivina hebes-plicatella-pokornyi gr.

Inner shelf to bathyal
(inner shelf to bathyal)

Abundant from 50 to 200

Mud

Shallow endopelic or epiphytic

Low oxygen, tolerant of low food availability

Bulimina elongata gr.

Infra-upper circalitoral
(inner shelf to bathyal)

Abundant down  to 80–100 m

Mud and muddy sand

Endopelic

River mouths, high organic matter,
low oxygen

Caucasina schischkinskayae

Infra-upper circalitoral
(inner shelf to bathyal)

Abundant down  to 80–100 m

Mud and muddy sand

Endopelic

River mouths, high organic matter,
low oxygen

Chilostomella ovoidea

50 down to  2000 m

Mud

Endopelic

Dysoxic

Cibicidoides lopjanicus

Shelf to bathyal

Hard substrates

Epiphytic

Oxic

Elphidium sp.

Inner shelf

0–50 m

Mud and sand

Epiphytic

Oxic

Hanzawaia boueana

Inner shelf

0–50

Hard substrates?

Epiphytic

Oxic

Lenticulina gr.

Infralitoral to bathyal
(outer shelf and bathyal)

From 20 m down

Suboxic B

Nonion commune

Shelf

0–180 m

Mud and silt

Epipelic-Endopelic

Salinity 30–35 ‰

Oridorsalis umbonatus

Usually bathyal

Usually from 600 m downward

Mud

Endopelic (3 cm and below)

River mouth, high Corg, high nutrients (upw),
Temp. down to 4 °C

Pappina sp.

Shelf

Clay-silt

Endopelic

Low oxygen, high Corg?

Porosononion  granosum

Infra-circalitoral

0–100 m

Sand with Cymodocea

Low salinity, river mouths, high energy

Praeglobobulimina gr.

Circalitoral to bathyal

80–800

Dysoxic

Spiroloculina compressiuscula

Shelf

0–40

Sediment and/or algae

Clinging

May be present in lagoons

Textularia gr.

Shelf to bathyal

0–500

Hard substrates and sand?

Clinging

May be present in lagoons

Uvigerina gr.

Shelf to bathyal

100 to >4500 m, rarely shallower
than  100 m

Mud

Shallow endopelic, rarely epiphytic

Suboxic B, and high organic matter

Valvulinera sp.

Circalitoral to epibathyal

Abundant between 40–100 m

Mud

Low oxygen (dysoxic?), high organic matter

Virgulinella pertusa

Mud

Dysoxic

Epiphytic = living on algae or on seagrass
Epipelic = living in the superficial layer of sediment
Endopelic = living inside the sediments

background image

368                                                                                 SPEZZAFERRI  and  CORIC

m, 17.6 m, 27.8 m, 9.1 m, and 10.8 m. Twelve species and/or
groups  account  for  80.54  %  of  the  average  similarity  within
this group.

Planktonic Foraminifers: At 65% of the Bray-Curtis Simi-

larity  3  Clusters  separate  (Figs.  4B,  5B).  Cluster  1  groups
Samples 15.4 m and 27.8 m. Four species and/or groups ac-
count for 96.82 % of the average similarity within this group.
Cluster 2 groups Samples 9.1 m, 20.9 m, 23.4 m, 22.4 m, 25.6
m. Four species and/or groups account for 93.75 % of the aver-
age similarity within this group. Cluster 3 groups Samples 7.6
m, 29.5 m, 17.6 m, 5.5 m, 10.8 m. Five species and/or groups
account  for  80.54  %  of  the  average  similarity  within  this
group.

Calcareous Nannofossils: At 75% of the Bray-Curtis Simi-

larity  3  Clusters  separate  (Figs.  4C,  5C).  Cluster  1  groups
Samples  17.6  m,  9.1  m,  and  25.6  m.  Seven  species  and/or
groups  account  for  83.87  %  of  the  average  similarity  within

Fig.  4.  Hierarchical  agglomerative  clustering  based  on  the  Bray-
Curtis Similarity of (A) benthic foraminifers; (B) planktonic fora-
minifers; (C) calcareous nannofossils.

Fig. 5. Non-metric MultiDimensional Scaling (nMDS) plots of (A)
benthic  foraminifers;  (B)  planktonic  foraminifers;  (C)  calcareous
nannofossils.  The  order  of  the  group  in  the  nMDS  is  the  order  of
the  same  groups  in  the  dendrograms  of  Fig.  6A—C.  Sample  posi-
tion in nMDS and dendrogram may not correspond because of the
ordination procedure in the nMDS plot.  The stress represents the
distortion  involved  in  compressing  the  data  from  a  multidimen-
sional space into a smaller number of dimensions.

background image

 ECOLOGY OF FORAMINIFERS AND NANNOPLANKTON:   A STATISTICAL APPROACH                            369

Fig. 6. Plankton/Benthos Ratio (100 P/(P+B), and interpretation of
paleodepth plotted vs. the simplified lithology of Hole BL 503. P =
planktonic foraminifers, B = benthic foraminifers.

this group. Cluster 2 groups Samples 10.8 m, 20.9 m, and 23.4 m.
Eight species and/or groups account for 81.92 % of the aver-
age  similarity  within  this  group.  Cluster  3  groups  Samples
29.5  m,  7.6  m,  27.8  m,  5.5  m,  22.4  m,  13.3  m,  and  15.4  m.
Eight species and/or groups account for 81.12 % of the aver-
age similarity within this group.

Discussion

Benthic and planktonic foraminifers and calcareous nanno-

plankton  can  provide  important  information  not  only  con-
cerning biostratigraphy, but can be used also as proxies and
tracers  of  the  water  mass  to  reconstruct  ancient  paleoenvi-
ronments.

Paleobathymetry

An  approximate  water  depth  for  the  Laa  Formation  is  as-

sessed through the Plankton/Benthos Ratio, 100 P/(P+B) (Fig.
6). According to Murray (1976) we identify an inner shelf en-
vironment (values not exceeding 20 %), a middle shelf envi-
ronment  (values  20—40  %)  and  an  outer  shelf  environment
(values 40—60 %). Comparing the preferred depth distribution
of living benthic foraminifers (Table 2, and data in the litera-
ture) we assume a water depth between 100 and 200 m for the
sediment deposited at Laa Th. The shallower water depth ob-
served in Fig. 6 and corresponding to Samples 10.8 and 17.6
may  be  due  to  reworking  and/or  re-deposition  of  shallower
water  species.  The  fine-sandy  sediments  from  the  top  of  the
section down to about 8 m (Fig. 2) correlate with the shallow-
water  deposit  observed  by  Rögl  (pers.  comm.)  outside  the
Wienerberger brickyard and therefore, sediments from Laa Th.
represent a shallowing upward sequence as also indicated by
the 100 P/(P+B) of Figure 6.

The distribution of calcareous nannoplankton supports our

bathymetric reconstruction. The Helicosphaera group is inter-
preted in the literature as “near shore” species (Perch-Nielsen
1985).  Its  trend  in  Figure  2  shows  increased  abundances  in
correspondence of the samples recording the shallower benthic
foraminiferal assemblage and the lowest values of the 100 P/
(P+B) at 10.8 m and 17.6 m.

Paleoclimatology

Planktonic foraminifers are used to reconstruct the paleocli-

matic trend during the investigated part of the Karpatian. The
climatic  trend  deduced  from  the  curve  in  Figure  7  suggests
that cool conditions prevailed during the investigated interval.
The coolest conditions are recorded in the upper part of the se-
quence (from Sample 10.8 m upward). The trend is interrupted
by a relatively warmer/temperate episode in its upper middle
part  (Samples  13.2  and  15.4  m).  Increasing  abundance  of  R.
minuta
 also indicates climatic stress from the bottom to the
top of the section (Fig. 2; Rahman & Roth 1990). Absence of
warm  water  taxa  such  as  Discoaster  group  and  low  abun-
dance of S. heteromorphus also implies cool surface waters
in  the  Paratethys  during  the  investigated  interval  (Zone
MNN 4a p.p.).

Paleoenvironmental reconstruction

a – Benthic Foraminifers: Comparison between Similari-

ty  and  Dissimilarity  Term  Analyses  of  benthic  foraminifers
and their ecological preference (Table 2 to 5, Fig. 5A) suggests
that Cluster 1 groups samples containing the shallower, rela-
tively more oxygenated, and higher salinity assemblages (Am-
monia
 spp., Aubignyna perlucida, Porosononion gr.). Ammo-
nia tepida
 and Porosononion are known in the literature to be
high salinity-tolerant species, abundant in the inner neritic en-
vironment  with  water  depth  not  exceeding  50—100  m  (e.g.,
Basso & Spezzaferri 2000). Cluster 2 groups samples contain-

background image

370                                                                                 SPEZZAFERRI  and  CORIC

Cluster 1

Average similarity = 44.59

Average dissimilarity = 80.42

Avg. Ab. Avg. Sim. Contrib.% Cum%

Group 3 Group 1

A. viennensis

22.00

32.48

46.34

46.34

Avg. Ab. Avg. Ab. Avg. Dis. Contrib.% Cum%

A. perlucida

6.00

10.26

14.63

60.98

Pappina gr.

123.33

0.50

27.7

35.08

35.08

Textularia gr.

3.50

5.13

7.32

68.29

A. viennensis

22.50

22.00

5.88

7.43

42.51

N. commune

5.00

5.13

7.32

75.61

Uvigerina gr.

14.00

0.50

5.09

6.44

48.95

Porosononion gr.

3.00

5.13

7.32

82.93

B. dilatata-sagittula-fastigia gr.

17.67

0.00

4.60

5.81

54.75

A. tepida

5.50

5.13

7.32

90.24

C. schischkinskayae

15.33

1.50

3.68

4.66

59.41

A. tepida

8.83

5.50

3.12

3.95

63.36

Cluster 2

Average similarity = 57.28

V. complanata

9.33

1.00

2.86

3.61

66.97

Avg. Ab. Avg. Sim. Contrib.% Cum%

Miliolids

7.00

0.00

2.84

3.58

70.55

V. complanata

180.25

 28.23

49.29

49.29

Porosononion gr.

9.17

3.00

2.08

2.63

73.19

B. elongata gr.

 56.00

  9.12

15.92

65.21

Lenticulina gr.

4.67

0.00

1.78

2.25

75.43

N. commune

 14.25

  2.46

 4.29

69.50

N. commune

10.17

5.00

1.69

2.13

77.56

O. umbonatus

 11.75

  2.06

 3.60

73.10

B. arenaria

7.00

0.00

1.59

2.01

79.58

A. haueriana

 11.00

  1.72

 3.00

76.10

S. pectinata

3.83

0.00

1.28

1.62

81.20

H. boueana

 10.00

  1.38

 2.40

78.51

Average dissimilarity = 81.45

Pappina gr.

  7.50

  1.26

 2.20

80.70

Group 3 Group 2

Avg. Ab. Avg. Ab. Avg. Dis. Contrib.% Cum%

Cluster 3

Average similarity = 34.82

V. complanata

9.33

180.25

23.21

28.49

28.49

Avg. Ab. Avg. Sim. Contrib.% Cum%

Pappina gr.

3.33

7.50

14.23

17.47

45.97

Pappina gr.

123.33

11.84

34.00

34.00

B. elongata gr.

2.00

56.00

 7.81

 9.58

55.55

N. commune

 10.17

 2.47

 7.08

41.08

Praeglobobulimina gr.

0.67

28.75

 4.03

 4.95

60.50

A. viennesis

 22.50

 2.45

 7.04

48.12

A. viennensis

2.50

1.75

 2.92

 3.58

64.08

C. schischkinskayae

 15.33

 1.78

 5.11

53.23

Uvigerina gr.

4.00

13.25

 2.42

 2.97

67.05

B. dilatata-sagittula-fastigia gr.

 17.67

 1.70

 4.88

58.12

B. dilatata-sagittula-fastigia gr.

7.67

6.00

 2.11

 2.59

69.64

Uvigerina gr.

 14.00

 1.33

 3.82

61.94

C. schischkinskayae

5.33

5.25

 1.81

 2.23

71.87

Miliolid gr.

  7.00

 1.26

 3.61

65.54

O. umbonatus

0.00

11.75

 1.66

 2.03

73.90

A. perlucida

  7.17

 1.25

 3.60

69.14

A. haueriana

0.33

11.00

 1.44

 1.77

75.67

V. complanata

  9.33

 1.11

 3.19

72.33

A. tepida

8.83

0.00

 1.16

 1.43

77.10

C. lopjanicus

  4.83

 1.03

 2.95

75.28

H. boueana

1.67

10.00

 1.16

 1.42

78.52

S. pectinata

  3.83

 0.93

 2.67

77.95

Porosononion gr.

9.17

1.00

 1.16

 1.42

79.94

Elphidium gr.

  4.00

 0.90

 2.59

80.54

Average dissimilarity = 92.25

Group 1 Group 2

Avg. Ab. Avg. Ab. Avg. Dis. Contrib.% Cum%

V. complanata

1.00

180.25

35.95

38.90

38.90

B. elongata gr.               

0.50

56.00

12.11

13.10

52.00

Praeglobobulimina gr.

0.00

28.75

6.14

6.64

58.64

A. viennesis

22.00

1.75

4.42

4.79

63.43

O. umbonatus

0.00

11.75

2.48

2.68

66.11

Uvigerina gr.              

0.50

13.25

2.20

2.38

68.49

A. haueriana

0.00

11.00

2.19

2.37

70.86

H. boueana

0.50

10.00

1.98

2.14

73.00

N. commune

5.00

14.25

1.80

1.95

74.95

Lenticulina gr.            

0.00

9.25

1.75

1.89

76.84

Pappina gr.

0.50

7.50

1.54

1.67

78.51

B. hebes-plicatella-pokornyi gr.

0.00

7.00

1.42

1.53

80.05

Chilostomella gr.       

0.00

6.00

1.22

1.32

81.36

B. dilatata-sagittula-fastigia gr.

0.00

6.00

1.19

1.28

82.65

A. tepida

5.50

0.00

1.17

1.27

83.92

V.  pertusa

0.00

5.25

1.17

1.26

85.18

ing an almost dysoxic, high organic matter-preferring assem-
blage dominated by V. complanata, B. elongata, Praeglobobu-
limina
  gr.  (Fig.  2,  Table  2).  In  muddy  sediments  the  redox
boundary  normally  falls  within  a  few  centimeters  of  the  sea
floor in those environments where the overlying bottom water
is well oxygenated. Therefore, the presence of an oxygen-lim-
ited component of the fauna should not automatically indicate
bottom water dysoxia (Murray 2001). However, at Laa Th. ox-
ygen-limited components of the fauna also include species liv-
ing within 0—3 cm of sediments (e.g. Uvigerina gr. in Sample
15.4 m, Figs. 2, 5A, Table 2) indicating that dysoxia also ex-
tends into the lower part of the water column. Bulimina elon-
gata
 and Oridorsalis umbonatus commonly occur off shore in
front  of  river  mouths  (Sgarrella  &  Moncharmont-Zei  1993),

where high organic matter content may reflect fresh water in-
fluence. This cluster also contains V. complanata which indi-
cates water depth from 50 to 200 m (Rupp 1986). The pres-
ence  of  typical  bathyal  benthic  forms  like  O.  umbonatus
(Table 3) may be explained by the “telescoping effects” (Alve
1990; Sen-Gupta & Machain-Castillo 1993). Fauna typical for
deeper environments may occur at relatively shallower water
depths in marginal seas or enclosed basins controlled by eco-
logical  factors  like  organic  matter  fluxes,  oxygen  concentra-
tion,  substratum,  etc.  Finally,  Cluster  3  groups  samples  con-
taining  assemblages  intermediate  between  the  previous  two.
The high abundance of Pappina gr., a genus related to Uviger-
ina,
  seems  to  indicate  intermediate  suboxic  conditions  here.
According to these data we can interpret the lines at the bot-

Table 3: Bray Curtis Similarity and Dissimilarity of benthic foraminifers. List of species and statistical parameters in Cluster 1—3.  The
Similarity  Term  Analysis  indicates  the  species  responsible  for  the  similarity  among  clusters.  The  Dissimilarity  Term  Analysis  reveals
why a cluster differs form the others, in term of species composition. Avg.Ab. = Average abundance of single species in the groups of
samples analysed; Avg.Sim. = Average similarity; Avg.Dis. = Average dissimilarity; Contrib.% = Percentage contribution of the single
species to the total similarity; Cum% = summary of the percentage contribution of the single species.

background image

 ECOLOGY OF FORAMINIFERS AND NANNOPLANKTON:   A STATISTICAL APPROACH                            371

tom  of  the  nMDS  plot  (Fig.  5A)  as  the  oxygenation  and  the
water depth gradients respectively.

b – Planktonic Foraminifers: The Similarity and Dissim-

ilarity  Term  Analyses  of  planktonic  foraminifers  (Table  4)
suggest that Cluster 1 groups samples containing a relatively
temperate assemblage with the highest abundance of G. obesa
(temperate-water indicator) recorded in the sequence (contri-
bution  to  the  total  similarity  of  44.38  %).  Cluster  2  groups
samples containing an intermediate assemblage with G. obesa
contributing to the total similarity for the 40 % and G. concin-
na
 contributing for the 3.5 %. Cluster 3 groups samples con-
taining the coolest assemblage and low abundance of G. obe-
sa
. According to these data we can interpret the line at the left

hand  side  of  the  nMDS  to  be  the  temperature  gradient  (Fig.
5B).

c – Calcareous Nannoplankton: The Similarity and Dis-

similarity Term Analyses of calcareous nannoplankton (Table
5) suggest that Cluster 1 groups samples containing high nutri-
ent and coastal assemblages characterized by the C. pelagicus,
R. minuta,
 and Helicosphaera groups. Cluster 2 groups sam-
ples containing assemblages with characteristics intermediate
between Cluster 1 and 3 with C. pelagicus and R. minuta con-
tributing about 45 % to the total similarity. Cluster 3 groups
samples  containing  a  relatively  more  pelagic  assemblages.
Coccolithus pelagicus and R. minuta contribute for about the
42.4 % to the total similarity. According to these data we can

Cluster 1

Average similarity = 58.84

Avg. Ab.

 Avg. Sim.

Contrib. %

 Cum %

G. praebulloides gr.

168.40

30.55

44.38

 44.38

G. obesa gr.

156.80

21.85

31.75

 76.12

G. bollii lentiana

 47.20

 7.69

11.16

 87.29

"G." ottnangiensis gr.

 36.40

 6.56

 9.53

 96.82

Cluster 2

Average similarity = 57.28

Avg. Ab.

 Avg. Sim.

Contrib. %

 Cum %

G. obesa gr.

40.00

23.30

37.50

37.50

"G." ottnangiensis gr.    

18.50

16.50

26.56

64.06

G. praebulloides gr.     

20.50

10.68

17.19

81.25

G. bollii lentiana

11.00

 7.77

12.50

93.75

Cluster 3

Average similarity = 52.14

Avg. Ab.

Avg. Sim.

Contrib. %

 Cum %

G. praebulloides gr.    

23.80

25.19

44.95

44.95

"G." ottnangiensis gr.

10.20

13.56

24.20

69.15

G. obesa gr.          

 6.00

 5.81

10.38

79.52

T. angustiumbilicata

 3.20

 5.80

10.35

89.87

G. bollii lentiana

 4.80

 4.05

 7.23

97.10

Average dissimilarity = 79.77

Group 3

Group 1

Avg. Ab.

Avg. Ab.

Avg. Dis.

Contrib. %

Cum %

G. praebulloides gr.

23.80

168.40

30.26

37.93

37.93

G. obesa gr.

 6.00

156.80

28.71

35.99

73.92

G. bollii lentiana

 4.80

 47.20

 8.44

10.59

84.50

"G." ottnangiensis gr.

10.20

 36.40

 5.31

 6.65

91.15

Average dissimilarity = 54.41

Group 3

Group 2

Avg. Ab.

Avg. Ab.

Avg. Dis.

Contrib. %

Cum %

G. obesa gr.

 6.00

40.00

22.65

41.62

 41.62

G. praebulloides gr.

23.80

20.50

 9.43

17.34

 58.96

"G." ottnangiensis gr.

10.20

18.50

 6.12

11.25

 70.21

G. bollii lentiana

 4.80

11.00

 4.88

 8.97

 79.19

G. regularis

 0.00

 4.00

 2.63

 4.83

 84.01

G. concinna gr.

 0.00

 3.50

 2.33

 4.28

 88.29

T. angustiumbilicata

 3.20

 0.00

 2.14

 3.94

 92.23

Average dissimilarity = 64.37

Group 1

Group 2

Avg. Ab.

Avg. Ab.

Avg. Dis.

Contrib.%

Cum%

G. praebulloides gr.

168.40

20.50

27.44

42.63

42.63

G. obesa gr.

156.80

40.00

20.48

31.82

74.45

G. bollii lentiana

 47.20

11.00

 6.33

 9.83

84.28

"G." ottnangiensis gr.

 36.40

18.50

 3.29

 5.11

89.39

G. concinna gr.

 13.20

 3.50

 2.51

 3.90

93.29

Table 4: Bray Curtis Similarity and Dissimilarity of planktonic foraminifers. List of species and statistical parameters in Cluster 1—3.

background image

372                                                                                 SPEZZAFERRI  and  CORIC

Cluster 1

Average similarity = 77.50

Average dissimilarity = 26.57

Avg. Ab. Avg. Sim. Contrib.% Cum%

Group 3 Group 1

C. pelagicus

62.33

28.83

37.20

37.20

Avg. Ab. Avg. Ab. Avg. Dis. Contrib.% Cum%

R. minuta

26.33

10.83

13.98

51.18

Helicosphaera gr.        

 4.43

26.67

5.58

20.98

 20.98

R. haqii

17.67

 7.67

 9.89

61.08

C. pelagicus

52.57

62.33

2.70

10.16

 31.14

Helicosphaera gr.

26.67

 7.17

 9.25

70.32

R. minuta

24.86

26.33

2.46

  9.26

 40.40

C. leptoporus

 9.33

 3.67

 4.73

75.05

C. tropicus

12.29

  4.33

2.01

  7.56

 47.96

C. floridanus

 8.67

 3.50

 4.52

79.57

R. haqii

18.14

17.67

1.07

  4.03

 51.99

R. pseudoumbilicus 5–7 µm

 8.00

 3.33

 4.30

83.87

R. pseudoumbilicus 5–7 µm

11.14

  8.00

1.07

  4.03

 56.02

C. floridanus

11.86

  8.67

1.04

  3.90

 59.91

Cluster 2

Average similarity = 74.57

Sphenolithus gr.        

 5.43

  3.67

0.94

  3.53

 63.45

Avg. Ab. Avg. Sim. Contrib.% Cum%

C. leptoporus

13.00

  9.33

0.92

  3.45

 66.89

C. pelagicus

67.00

29.33

39.29

39.29

T. milowii

  3.71

  0.67

0.83

  3.13

 70.03

R. haqii

15.67

 7.17

 9.60

48.88

Pontosphaera spp.        

  2.71

  5.67

0.76

  2.86

 72.89

R. minuta

23.00

 4.83

 6.47

55.36

Thoracosphaera sp.      

  4.29

  1.33

0.76

  2.86

 75.75

R. pseudoumbilicus 5–7 µm

10.33

 4.67

 6.25

61.61

T. heimii

  3.00

  0.00

0.75

  2.82

 78.57

C. leptoporus

11.00

 4.67

 6.25

67.86

S. pulchra

  2.29

  3.33

0.69

  2.60

 81.16

R. pseudoumbilicus   >7 µm

 9.67

 4.00

 5.36

73.21

U. jafarii

 9.33

 3.83

 5.13

78.35

Average dissimilarity = 26.20

Helicosphaera gr.

 6.33

 2.67

 3.57

81.92

Group 3 Group 2

Avg. Ab. Avg. Ab. Avg. Dis. Contrib.% Cum%

Cluster 3

Average similarity = 78.00

R. minuta

24.86

23.00

 4.51

17.21

17.21

Avg. Ab. Avg. Sim. Contrib.% Cum%

C. pelagicus

52.57

67.00

 4.29

16.39

33.59

C.  pelagicus

52.57

24.02

30.79

30.79

C. tropicus

12.29

 4.33

 1.99

  7.58

41.17

R. minuta

24.86

 9.06

11.61

42.40

Thoracosphaera sp.

 4.29

 5.33

 1.52

  5.81

46.98

R.  haqii

18.14

 7.65

 9.81

52.21

C. floridanus

11.86

 7.33

 1.49

  5.68

52.66

C. leptoporus

13.00

 6.13

 7.86

60.07

R. haqii

18.14

15.67

 1.02

  3.91

56.56

C. tropicus

12.29

 4.92

 6.30

66.37

U. jafarii

 6.00

 9.33

 1.02

  3.90

60.47

C. floridanus

11.86

 4.73

 6.06

72.44

R. pseudoumbilicus >7 µm

 6.00

 9.67

 0.96

  3.68

64.14

R. pseudoumbilicus 5–7 µm

11.14

 4.33

 5.55

77.98

R. pseudoumbilicus 5–7 µm

11.14

10.33

 0.92

  3.50

67.64

R. pseudoumbilicus   >7 µm

  6.00

 2.45

 3.14

81.12

Sphenolithus gr.

 5.43

 6.00

 0.88

  3.36

71.00

T. milowii

 3.71

 4.33

 0.75

  2.86

73.86

C. leptoporus

13.00

11.00

 0.71

  2.72

76.58

Helicosphaera gr.

 4.43

 6.33

 0.69

  2.63

79.21

Pontosphaera spp.

 2.71

 1.67

 0.64

  2.45

81.66

Average dissimilarity = 27.56

Group 1 Group 2

Avg. Ab. Avg. Ab. Avg. Dis. Contrib.% Cum%

Helicosphaera gr.        

26.67

 6.33

 5.08

 18.45

18.45

R. minuta

26.33

23.00

 4.61

 16.73

35.18

C. pelagicus

62.33

67.00

 3.06

 11.09

46.27

R. pseudoumbilicus >7 µm

 4.33

 9.67

 1.33

  4.84

51.11

Thoracosphaera sp.

 1.33

 5.33

 1.28

  4.64

55.75

C. floridanus

 8.67

 7.33

 1.06

  3.83

59.58

Pontosphaera spp.

 5.67

 1.67

 1.06

  3.83

63.41

U. jafarii

 5.33

 9.33

 1.00

  3.63

67.04

T. milowii

 0.67

 4.33

 0.92

  3.33

70.36

R. haqii

17.67

15.67

 0.83

  3.02

73.39

C. tropicus

 4.33

 4.33

 0.83

  3.02

76.41

Sphenolithus gr.

 3.67

 6.00

 0.81

  2.92

79.33

S. pulchra                 

 3.33

 1.33

 0.78

  2.82

82.16

Table 5: Bray Curtis Similarity and Dissimilarity of calcareous nannofossils.  List of species and statistical parameters in Cluster 1—3.

interpret the line at the left side of the nMDS plot as the tem-
perature gradient and the line at the bottom of the nMDS plot
as the distance from the coast (Fig. 5C). Coccolithus pelagicus
and R. minuta, are interpreted as high nutrient indicators. Their
abundance  curves  show  a  vicariant  trend  (Fig.  2)  and  there-
fore, we suggest that high availability of nutrients character-
ized the entire studied interval.

Comparing the nMDS plots of the investigated microfossil

groups and the abundance curves in Figure 2 and 7 we observe
good correspondence of ecological factors. For example, sam-
ple 13.2 and 15.4 record the warmest assemblages and sample
10.8  one  of  the  cooler  assemblage  in  the  three  nMDS  plots
(Fig.  5A—C).  The  distance  from  the  coast  gradient  (Fig.  5C)
does not necessarily match the water depth gradient (Fig. 5A).
Shallow waters can, infact, extend very far from the coast (as
in the Adriatic Sea).

Conclusion

Our  data  indicate  that  the  sediments  drilled  at  Laa  Th.

were deposited in a water depth not exceeding 200 m, rela-
tively “near shore” in an environment characterized by a gen-
erally high concentration of organic matter, suboxic to dys-
oxic  conditions,  high  nutrient  availability  and  variable
salinity. Generally cool conditions prevailed throughout the
investigated interval with a temperate episode in its middle
part.

We speculate that high nutrient availability possibly relat-

ed to the presence of river mouths, or alternatively to coastal
and wind-related upwelling of cool water, induced high pro-
ductivity  at  the  surface  and  high  accumulation  of  organic
matter at the bottom. Oxygen depletion probably account for
an  increased  bacterial  activity  in  reducing  microenviron-

background image

 ECOLOGY OF FORAMINIFERS AND NANNOPLANKTON:   A STATISTICAL APPROACH                            373

ments with consequent pyritization of microfossils in the two
levels at 15.4 and 20.9 m. We also suggest that nutrient avail-
ability and upwelling conditions, rather than other ecological
factors, control the distribution of calcareous nannoplankton
in the Molasse Basin.

Finally  deposition  near  the  coast  and  relatively  shallow

water depth resulted in high percentages of reworked (Paleo-
gene and Cretaceous) nannofossil forms (up to 45 %).

Acknowledgments:  This  study  is  part  of  project  P  13743-
Bio focused on the paleoecology of the Austrian marine Mi-
ocene.  We  warmly  thank  Christian  Rupp  of  the  Geological
Survey of Austria for providing samples from Hole 503. A
special  thanks  to  Fred  Rögl  for  his  suggestions  and  advice
about taxonomy and ecology of microfossils.

Fig. 7. Climatic curve based on planktonic foraminifers. The curve
is derived from the algebraic sum of percentage abundance of tem-
perate (positive) and cool (negative) indices as proposed by Cita et
al. (1977) and successively applied by Spezzaferri & Premoli Sil-
va (1991) and Spezzaferri (1995). Since truly warm-water species
are rare, we consider the temperate group to be indicative of rela-
tive warming.

References

Alve  E.  1990:  Variations  in  estuarine  foraminiferal  biofacies  with

diminishing oxygen conditions in Drammensfjord, SE Norway.
In:  Hemleben  C.,  Kaminski  M.A.,  Kuhnt  W.  &  Scott  D.B.
(Eds.):  Paleoecology,  biostratigraphy,  paleoceanography  and
taxonomy  of  agglutinated  Foraminifera.  Kluver,  Dordrecht,
661—694.

Basso D. & Spezzaferri S. 2000: The distribution of living (stained)

benthic  foraminifera  in  Iskenderun  Bay:  a  statistical  approach.
Boll. Soc. Paleont. It. 39, 3, 359—370.

Bernhard  J.M.,  Sen  Gupta  B.K.  &  Borne  P.F.  1998:  Benthic  fora-

miniferal proxy to estimate dysoxic bottom-water oxygen con-
centrations:  Santa  Barbara  Basin,  U.S.  Pacific  continental
margin. J. Foram. Res. 27, 301—310.

Cimerman  F.  &  Langer  M.R.  1991:  Mediterranean  Foraminifera.

Slovenska Academia Znanosti in Umetnosti, Ljubljania, 1—119.

Cita  M.B.,  Vergnaud-Grazzini  C.R.C.,  Chamley  H.,  Ciaranfi  N.  &

D’Onofrio  S.  1977:  Paleoclimatic  record  of  a  long  deep  sea
core  from  the  eastern  Mediterranean.  Quat.  Research  8,  205—
235.

Clarke  K.R.  &  Warwick  R.M.  1994:  Changes  in  marine  communi-

ties:  an  approach  to  statistical  analysis  and  interpretation.  Ply-
mouth Marine Laboratory
, Plymouth, 1—144.

Clifford H.T. & Stephenson W. 1975: An introduction to numerical

classification. Academic Press, NY, 1—229.

Culver  S.  &  Goshorn  J.H.  1996:  Foraminifera  and  paleoenviron-

ments  of  the  Eastover  Formation  (Upper  Miocene,  Virginia,
U.S.A.). J. Foram. Res. 26, 4, 300—323.

Debenay J.-P., Bénéteau E., Zhang J., Stouff V., Geslin E., Redoois

F. & Fernandez-Gonzales M. 1998: Ammonia beccarii and Am-
monia  tepida
  (Foraminifera):  morphofunctional  arguments  for
their distinction. Mar. Micropaleont. 34, 235—244.

DeStigter H.C., Jorissen F.J. & van der Zwaan G.J. 1988: Bathymet-

ric  distribution  and  microhabitat  partitioning  of  live  (Rose
Bengal  stained)  benthic  foraminifera  along  a  shelf  to  bathyal
transect in the Southern Adriatic Sea. J. Foram. Res. 28, 1, 40—
65.

Field J.G., Clarke K.R. & Warwick R.M. 1982: A practical strategy

for  analysing  multispecies  distribution  patterns.  Mar.  Ecol.
Prog. Ser
. 8, 37—52.

Fornaciari E., Di Stefano A., Rio D. & Negri A. 1996: Middle Mi-

ocene  quantitative  calcareous  nannofossil  biostratigraphy  in
the Mediterranean region. Micropaleontology 42, 1, 37—63.

Fornaciari E. & Rio D. 1996: Latest Oligocene to early middle Mi-

ocene  quantitative  calcareous  nannofossil  biostratigraphy  in
the Mediterranean region. Micropaleontology 42, 1, 1—36.

Fuchs  R.  &  Stradner  H.  1977:  Über  Nannofossilien  im  Badenien

(Mittelmiozän) der Zentralen Paratethys. Beitr. Paläont. Öster-
reich
 2, 1—58.

Gartner  S.,  Chen  M.P.  &  Stanton  R.J.  1983/1984:  Late  Neogene

nannofossil  biostratigraphy  and  paleoceanography  of  the
northeastern Gulf of Mexico and adjacent areas. Mar. Micropa-
leont. 
8, 17—50.

Grill R. 1968: Erläuterungen zur Geologischen Karte des nordöstli-

chen Weinviertels und zu Blatt Gäensendorf.  Geol. Bundesan-
stalt
, Wien, 1—155.

Gupta  A.N.  1997:  Paleoceanographic  and  paleoclimatic  history  of

the Somali Basin during the Pliocene—Pleistocene: multivariate
analyses of benthic foraminifera from DSDP Site 241 (leg 25).
J. Foram. Res. 27, 3, 196—208.

Haq B.U. & Lohmann G.P. 1976: Early Cenozoic calcareous nanno-

plankton biogeography of the Atlantic Ocean. Mar. Micropale-
ont.
 1, 119—194.

background image

374                                                                                 SPEZZAFERRI  and  CORIC

Haq  B.U.  1977:  Calcareous  plankton  paleobiogeographic  evidence

for  major  climatic  fluctuation  in  the  early  Cenozoic  Atlantic
Ocean. J. Geoph. Res. 82, 27, 3861—3876.

Jorissen F.J., Barmawidjaja D.M., Puskaric S. & van der Zwaan G.J.

1992: Vertical distribution of benthic foraminifera in the north-
ern Adriatic Sea: The relation with the organic flux.  Mar.  Mi-
cropaleont
. 19, 131—146.

Kaiho  K.  1994:  Benthic  foraminiferal  dissolved-oxygen  index  and

dissolved levels in the modern ocean. Geology 22, 719—722.

Kruskal J.B. 1977: Multidimensional scaling and other methods for

discovering structures. In: Enslein, Ralston & Wilf (Eds.): Sta-
tistical methods for digital computers. John Wiley, N.Y., 296—
339.

Martini E. 1971: Standard Tertiary and Quaternary Calcareous Nan-

noplankton Zonation. Proceedings of the II Planktonic Confer-
ence, Ed. Tecnoscienza,
 Roma, 739—785.

Martini  E.  &  Müller  C.  1975:  Calcareous  nannoplankton  from  the

Karpatian  in  Austria  (middle  Miocene).  Proceedings  of  the
VIth  Congress  of  Regional  Commitee  on  Mediterranean  Neo-
gene Stratigraphy
, Bratislava, 125—128.

McIntyre A. & Be A.W.H. 1967: Modern Coccolithophoridae of the

Atlantic Ocean. I. Placoliths and cribriliths. Deep See Res. 14,
561—597.

Murray J.W. 1976: A method of determining proximity of marginal

seas to an ocean. Marine Geology 22, 103—119.

Murray  J.W.  1991:  Ecology  and  paleoecology  of  benthic  foramin-

ifera. Longmann Scientific & Technical, UK, 1—397.

Murray  J.W.  2001:  The  niche  of  benthic  foraminifera,  critical

thresholds and proxies. Mar. Micropaleont. 41, 1—7.

Nishi H. 1990: The depth distribution of living benthic foraminifera

within  marine  sediments  of  Suruga  and  Sagami  Bays,  of  the
southern coats of Japan. Benthos 90, 109—115.

Okada H. & Honjo S. 1973: The distribution of oceanic Coccolitho-

phorida in the Pacific. Deep See Res. 20, 355—374.

Okada  H.  &  McIntyre  A.  1979:  Seasonal  distribution  of  modern

coccolithophores in the Western North Atlantic Ocean. Marine

Biol. 54, 319—328.

Perch-Nielsen  K.  1985:  The  Tertiary  calcareous  nannofossil  genus

Helicosphaera  –  A  Basis  for  discussions.  INA  Newsletter  7,
89—92.

Ramade  F.  1993:  Dictionnaire  encyclopédique  de  l’écologie  et  des

sciences  de  l’environnement.  Ediscience  International,  Paris,
1—822.

Rögl  F.  1999:  Mediterranean  and  Paratethys.  Facts  and  hypothesis

of an Oligocene to Miocene paleogeography (short overview).
Geol. Carpathica 50, 4, 339—349.

Rögl  F.  1969:  Die  miozän  Foraminiferenfauna  von  Laa  an  der

Thaya  in  der  Molassezone  von  Niederösterreich.  Mitt.  Geol.
Gessel.
 (Wien) 61, 63—123.

Rupp  C.  1986:  Paläoökologie  der  Foraminiferen  in  der  Sanschaler-

zone  (Badenien,  Miozän)  des  Wiener  Bekens.  Beiträge  zur
Paläontologie von Österreich,
 12, 1—98.

Rahman A. & Roth P.H. 1990: Late Neogene paleoceanography and

paleoclimatology of the Golf of Aden region based on calcare-
ous nannofossils. Paleoceanography 5, 1, 91—107.

Sen-Gupta  B.K.  &  Machain-Castillo  M.L.  1993:  Benthic  foramin-

ifera in oxygen poor habitas. Mar. Micropaleont. 20, 183—201.

Sgarrella F. & Moncharmont-Zei M. 1993: Benthic foraminifera in

the  Gulf  of  Naples  (Italy):  systematic  and  autoecology.  Boll.
Soc. Paleont. It.
 32, 145—264.

Spezzaferri  S.  1995:  Planktonic  foraminiferal  paleoclimatic  impli-

cations across the Oligocene-Miocene transition in the oceanic
record  (Atlantic,  Indian  and  South  Pacific).  Palaeogeogr.,
Palaeoclimatol., Palaeoecol.
 114, 43—74.

Spezzaferri S. & Premoli Silva I. 1991: Oligocene planktonic fora-

miniferal  biostratigraphy  and  paleoclimatic  interpretation  from
Hole  538A,  DSDP  Leg  77,  Gulf  of  Mexico.  Palaeogeogr.,
Palaeoclimatol., Palaeoecol.
 83, 217—263.

Vašíček  M.  1951:  The  contemporary  state  of  the  microbiostrati-

graphic  research  of  the  Miocene  sedimentary  deposits  in  the
Outer-Carpathian Neogene Basin in Moravia.  Sborn. Úst.  Úst.
Geol. (Paleont.)
 18, 145—195.