background image

GEOLOGICA CARPATHICA, 53, 3, BRATISLAVA, JUNE 2002

191 — 195

FORAMINIFERS AS AN INDICATOR OF PALEOBATHYMETRY

IN THE GOSAU GROUP OF EASTERN AUSTRIA

LENKA HRADECKÁ

Czech Geological Survey, Klárov 131/3, 118 21 Praha 1, Czech Republic; hradecka@cgu.cz

(Manuscript received January 17, 2002; accepted in revised form May 9, 2002)

Abstract: Paleoecological studies indicate environmental changes during selected time horizons within the Upper Cre-
taceous sediments from three localities of the Gosau Group in Austria. Foraminiferal assemblages were studied from the
localities  Grünbach-Neue  Welt,  Weissenbachalm  and  Spital  am  Pyhrn.  Paleobathymetric  changes  have  been  recon-
structed using plankton/benthos ratio, percentual abundances of selected genera and species diversity. Three depth levels
with three groups of dominating species were recognized from the Late Turonian to Early Santonian sediments of the
Grabenbach Formation at Weissenbachalm locality. From the Grünbach-Neue Welt area the Grünbach Formation (Early
Campanian)  and  Piesting  Formation  (Late  Campanian-Early  Maastrichtian)  comprise  transitional  assemblages  from
shallow-water, neritic marls to bathyal hemipelagics and turbidites. The character of foraminiferal assemblages of the
Weisswasser Formation indicates shallow-water shelf conditions during Late Santonian and Early Campanian. The deeper
water Wurberg Formation contains richer foraminiferal assemblages with higher species diversity.

Key words: Austria, Northern Calcareous Alps, Gosau Group, Upper Cretaceous, paleoecological study, foraminifers.

Introduction

Lee & Anderson (1999) wrote “The modern foraminifers are
one of the most important groups of marine protozoa on the
earth which play a significant role in the global biochemical
and ecological cycles of organic compounds. We can propose
that  they  have  had  the  same  position  also  during  history  of
earth as an indicator of paleoenvironmental changes.”. This pa-
leoecological study of foraminiferal assembages from the Gos-
au Group of the Northern Calcareous Alps shows, on the basis
of ecological data of selected genera by Murray (1991), Lom-
merzheim (1991) and Koutsoukos & Hart (1990) (Table 1) pa-
leobathymetric and paleotemperature changes during the Late
Cretaceous in the area of the Gosau Basin in Austria. Foramin-
iferal assemblages were studied from the localities Weissen-
bachalm, Grünbach-Neue Welt and Spital am Pyhrn (Fig. 1).
This study was done within the Visegrád 45-2001-IVF Project
and partly also within Grant Project No. 205/99/1551 support-
ed by the Grant Agency of the Czech Republic and the bilater-
al  cooperation  between  the  Czech  Geological  Survey,  Praha
and Geologische Bundesanstalt, Vienna.

The characterization of studied localities

Weissenbachalm locality

The  small  E-W  striking  Gosau  deposits  of  the  Weissen-

bachalm area (Lower Gosau Subgroup) is situated in the ex-
tremely tectonically deformed central part of the Northern Cal-
careous  Alps.  The  deposits  of  the  Gosau  Group  are
represented  by  an  approximately  25  m  high  outcrop  of  grey
marls  (Hradecká  et  al.  1999a).  From  the  main  profile  of  the
Weissenbachalm (Grabenbach Formation) five samples (WB4,
WB6, WB5, WB16) have been studied. Several other isolated

outcrops  (WB1,  WB2,  WB9,  WB10,  WB21,  WB3,  WB8,
WB22, WB23, WB7, WB2, WB11, WB17) were sampled and
studied for additional information.

Grünbach-Neue Welt area

The classical area of the Grünbach-Neue Welt Gosau Group

is situated SE of the Hohe Wand mountain range, close to the
eastern  margin  of  the  Northern  Calcareous  Alps.  From  this
area  only  isolated  samples  from  the  Piesting  Formation
(former  “Inoceramus  Marls”),  (Summesberger  et  al.  2000)
from  Grünbach,  Zweiersdorf,  Dörfles,  (Grü8,  ZW3-9,  Dö1)
and  the  Grünbach  Formation  (former  “Coal-Bearing  Serie”),
the sample Mai1, have been collected (Hradecká et al. 1999b).

Spital/Pyhrn locality

The samples of Gosau sediments from the region north of

Spital am Pyhrn belong to the marl-sandstones succession of
the fan delta complex of the Wurberg Formation and marl to
siltstone storm deposits of the Weisswasser Formation (Kreuss
1994; Hofmann, personal communication).

Methods

During these preliminary paleoecological interpretations in

the studied regions, only basic, classical methods such as the
plankton/benthos  ratio,  quantitative  analyses  –  percentual
abundance  of  selected  genera  and  the  species  diversity  were
applied.  Quantitative  analyses  were  done  from  the  identical
quarto of the size fraction > 0.063 cm. From a consistent vol-
ume unit of one cubic centimetre (1 cm

3

) a minimum of 200

specimens  was  counted.  Diversity  was  determined  using  the
Simpson equation.

background image

192                                                                                               HRADECKÁ

Fig. 1. The position of the studied localities of the Gosau Group in the Northern Calcareous Alps in Austria.

Table 1: Ecological data for selected genera according to Murray (1991), Lommerzheim (1991) and Koutsoukos & Hart (1990).

Ammobaculites

infaunal free; muddy sediment; detritivore; brackish-marine; temperate-tropical; brackish
marsches and lagoons; inner shelf – upper bathyal

Archaeoglobigerina

plankton; warm-temperate

Bolivina

infaunal-epifaunal free; muddy sediment; ?detritivore; marine; cold-warm; inner shelf – bathyal

Gaudryina

epifaunal, attached; hard substrates; ?passive spension feeder; marine; warm-temperate;
50-500 m; shelf and upper bathyal

Globigerinelloides

plankton; cold-temperate

Globotruncana/Globotruncanita

plankton; warm-temperate

Gyroidina/Gyroidides

epifaunal, free; fine sands and mud; ?detritivore; marine; cold; shelf – bathyal

Hedbergella

plankton; cold-temperate

Haplophragmoides

infaunal, free; mud-sand; ?detritivore; marine; 35 – 1235 m; temperate-cold; marshes – bathyal

Hoeglundina

infaunal, free; mud; ?detritivore; marine; temperate-cold; outer shelf – bathyal

Lenticulina

epifaunal, free; mud; ?detritivore; marine; cold; outer shelf and bathyal

Pararotalia

epifaunal, free;  ?

Pulenia

infaunal, free; mud; detritivore; marine; cold; outer shelf to bathyal

Quinqueloculina

epifaunal, free or clinging; plants or sediment; herbivore; marine-hypersaline; 32–65 ‰; cold-
warm; hypersaline lagoons, marine shelf, rarely bathyal

Rugoglobigerina

plankton; warm-temperate

Spirillina

epifaunal, clinging; hard substrates; marine; temperate-cold; 1–100 m; inner shelf

Trochammina

epifaunal or infaunal, free; sediment; herbivore or  detritivore; 0–60‰; cold-warm 0–30 ºC;
0 to 6000 m; intertidal shelf, bathyal, abyssal

background image

FORAMINIFERS AS AN INDICATOR  OF PALEOBATHYMETRY                                                193

Fig.  4.  Plankton/benthos  ratio  of  the  foraminiferal  assemblages
from the Grünbach-Neue Welt Gosau Group sediments.

Fig.  2.  Plankton/benthos  ratio  of  the  foraminiferal  assemblages
from the Weissenbachalm sediments.1 – plankton, 2 – benthos.

Fig.  3.  The  percentual  abundances  of  selected  genera  from  the
Weissenbachalm  Grabenbach  Formation  (Lower  Gosau  Sub-
group). Legend same as Fig. 6.

Paleoecological results

On the basis of the studies of Butt (1981) and Wagreich &

Faupl (1994) in respect to foraminiferal paleoecology and pa-
leobathymetry  in  the  Gosau  Group,  the  following  have  been
recognized  at  the  Weissenbachalm  locality  (Hradecká  et  al.
1999a).

1 – Shallow-water conditions with water depths of about

10—20  m,  pertaining  to  the  inner  neritic  environment  sensu
Wagreich & Faupl (1994), were determined in samples WB1,
WB4, WB9, WB10, on the basis of the abundance of benthic
foraminifers such as Quinqueloculina, Spirillina and Spiroloc-
ulina. 
These species tolerated not only cold but also warm wa-

ter. The plankton/benthos ratio is about 20—30 % (Fig. 2). The
genus Hoeglundina is characteristic for the shallow-water fa-
cies of these Gosau Group sediments.

2  –  The  second  group  of  samples  (WB3,  WB6,  WB7,

WB8) contains many calcareous species of the genera Praebu-
limina, Gavelinella 
and Gyroidinoides, nevertheless their tests
are smaller in size. The plankton/benthos ratio ranges between
40—60 %. Small juvenile tests of Globigerinelloides and Hete-
rohelix  
dominate  the  planktonic  assemblages.  The  foramin-
iferal assemblage probably represents the middle neritic envi-
ronment with water depths of 30—100 m (Wagreich & Faupl
1994).

3  –  The  third  group  of  samples  (WB2,  WB5,  WB11,

WB16, WB17) belongs to the stratigraphic interval of the Late
Coniacian—Early Santonian. Rich plankton-dominated assem-
blages (about 70 %) also contain abundant benthic species be-
longing  to  the  genera  Gavelinella,  Praebulimina,  Dentalina
and  Lenticulina.  Where  paleobathymetry  is  concerned,  the
sedimentation took place in the deepest parts of the shelf sea,
which represents the outer neritic environment.

4 – All three foraminiferal assemblages from the Graben-

bach  Formation  of  the  Weissenbachalm  locality  show  evi-
dence of the shallow-marine facies of the Lower Gosau Sub-
group  as  described  by  Wagreich  &  Faupl  (1994)  within  the
Late Turonian—Campanian interval. Nevertheless, changes in
foraminiferal  assemblages  related  to  a  gradual  sea-level  rise
were  recorded  during  the  Coniacian.  The  predominance  of
Quinqueloculina (40—95 %) in samples WB21, WB22, WB23
suggests the occurrence of closed small basins with hypersa-
line conditions (Höfling 1985) (Fig. 3).

In  the  Grünbach-Neue  Welt  area  two  paleobathymetric

zones  were  determined  on  the  basis  of  the  plankton/benthos
ratio (Fig. 4).

1/  Outer  neritic  of  Early  Campanian  age  –  sample  Mai1

(Grünbach Formation) and samples Grü2,3,5 and Zw7 (Piest-
ing Formation) of Late Campanian age.

2/  Upper-middle  bathyal  in  the  Late  Campanian—Early

Maastrichtian interval.

Both facies belong to the transition between shallow-water

macrofossil-rich marls and bathyal hemipelagites and turbid-
ites (Piller et al. 1997; Wagreich & Summesberger 2001), (Fig.
5). Paleobathymetry based on the plankton/benthos ratio (40—

background image

194                                                                                               HRADECKÁ

Fig. 6. The percentual abundances of selected genera from the Grünbach-Neue Welt Gosau Group (Piesting Formation + Grünbach For-
mation) and Spital/Pyhrn (Weisswasser Formation, Wurberg Formation).

Fig.  5.  Upper  Cretaceous  lithostratigraphy  of  the  Gosau  Group  in  studied  localities  (based  on  Summesberger  et  al.  2000;  Wagreich  &
Summesberger 2001; Kreuss 1994).

60 %) indicates water depths of about 200 m, which implies an
outer  neritic  environment.  The  Late  Campanian  and  Early
Maastrichtian sediments were probably deposited in a deeper
marine  environment  (upper-middle  bathyal)  dominated  by
keeled planktonic species of the genera Globotruncana, Glo-
botruncanita 
and Globotruncanella (80—90 %).

The  foraminiferal  assemblages  indicate  a  mixture  of  cold

and warm water-preferring taxa. Gyroidinoides, Haplophrag-
moides, Lenticulina 
etc. are present in an association of typical
Tethyan  species,  which  suggests  an  influence  of  cold  water
currents in the deeper water environment (Fig. 6). The change
in water temperatures from warm to cool-temperate during the

background image

FORAMINIFERS AS AN INDICATOR  OF PALEOBATHYMETRY                                                195

Campanian  probably  corresponds  to  a  global  climatic  event
(Lommerzheim 1991).

The  washed  material  from  the  Weisswasser  Formation  at

Spital/Pyhrn locality contained poor foraminiferal assemblag-
es characterized by low diversity. Within the benthic species
specimens of the calcareous benthic genus Hoeglundina pre-
dominate (Fig. 6)This prevalence over planktonic species and
the  presence  of  rather  cold-preferring  species  may  suggest
cooler temperate environments.

The content of planktonic species was 1—20 %. This differ-

ence is probably caused by sudden basin subsidence and the
local deepening of the basin (Wagreich 1989).

The  character  of  foraminiferal  assemblage  indicates  shal-

low-water shelf conditions (Fig. 7) with water depths probably
about 30—100 m (Wagreich & Faupl 1994).

The sediments from the Wurberg Formation (distal facies)

contain richer foraminiferal assemblages (Fig. 6). The diversi-
ty was slightly higher – 57 foraminiferal species were found.
The presence of Stensioeina as a representant of deeper water
depths  (Wicher  &  Bettenstaedt  1957)  may  indicate  fluctua-
tions of the sea level in an otherwise shallow-water environ-
ment. We interprete paleo-water depths of about 100—200 m
(Wagreich & Faupl 1994).

Conclusion

Paleoecological  studies  of  the  foraminiferal  assemblages

from three localities of the Gosau Group showed environmen-
tal  changes  during  certain  stratigraphic  levels  of  the  Upper
Cretaceous.

During these first paleontological interpretations in the stud-

ied region, only basic ecological methods were applied. For a
more detailed study in the future the gained data based on mul-
tivariate methods such as cluster analyses, principal coordinate

Fig. 7. Reconstruction of the Late Santonian-Early Campanian pa-
leogeography  of  the  Spital/Pyhrn  locality  (according  to  Kreuss
1994).

analyses etc. could be interesting for the paleoecological stud-
ies in this area.

References

Butt  A.  1981:  Depositional  environments  of  the  Upper  Cretaceous

rocks  in  the  northern  part  of  the  Eastern  Alps.  Cushman
Found., Foraminiferal Res., Spec. Publ. 
20, 1—81.

Höfling  R.  1985:  Faziesverteilung  und  Fossilvergesellschaflungen

im  karbonatischen  Flachwasser-Milieu  der  alpine  Oberkreide
(Gosau-Formation). Münchner Geowiss. Abh., A 3 1—206.

Hradecká L., Lobitzer H., Ottner F., Sachsenhofer R.F., Siegl-Farkas

A., Švábenická L. & Zorn I. 1999a: Biostratigraphy and palae-
oenvironment  of  the  marly  marine  transgression  of  Weißen-
bachalm  Lower  Gosau-Subgroup  (Upper  Turonian-Lower
Santonian  Grabenbach-Formation,  Northern  Calcareous  Alps,
Styria). Abh. Geol. (Vienna) B.-A. 56, 2, 475—517.

Hradecká L., Lobitzer H., Ottner F., Švábenická L. & Svobodová M.

1999b:  Biostratigraphy  and  facies  of  selected  exposures  in  the
Grünbach-Neue  Welt  Gosau-Group  (Coal-Bearing  Series,  In-
oceramus-Marl  and  Zweiersdorf-Formation,  Late  Cretaceous
and  Paleocene,  Lower  Austria).  Abh.  Geol.  (Vienna)  B.-A. 56,
2, 519—551.

Koutsoukos  E.A.M.  &  Hart  M.B.  1990:  Cretaceous  foraminiferal

morphogroup  distribution  patterns,  palaeocommunities  and
trophic structures: a case study from the Sergipe Basin, Brazil.
Trans. Roy. Soc. Edinburgh, Earth Sci. 81, 221—246.

Kreuss  O.  1994:  Zur  Geologie  der  Gosau  von  Windischgarsten

(Raum Windischgarsten-Spital am Pyhrn, Oberösterreich). Un-
published PhD-Thesis, Fak.Univ. Wien.

Lee J.J. & Anderson O.R. (Eds.) 1999: Biology of Foraminifera. Ac-

ademic Press, London, 1—225.

Lommerzheim  A.  1991:  Micropaleontological  indicators  of  paleo-

climate  and  paleobathymetry  in  the  Boreal  Upper  Cretaceous:
Metelen  1001  Well  (Münsterland,  NW  Germany).  Facies  24,
183—254.

Murray J.W. 1991: Ecology and palaeoecology of benthic Foramin-

ifera. Longman Scientific & Technical, Harlow, Essex 1—389.

Piller W.E., Summesberger H., Draxler I., Harzhauser M. & Mandic

O.  1997:  Meso-  to  Cenozoic  tropical/subtropical  climates  –
Selected examples from the Northern Calcareous Alps and the
Vienna  Basin.  In:  Kollmann  &  Hubmann  (Eds.):  Excursion
guides  of  second  European  Palaeontological  Congress:  Cli-
mates: past, present and future. Wien.

Robaszynski  F.  &  Caron  M.  1995:  Foraminiferes  planctoniques  du

Crétacé:  commentaire  de  la  zonation  Europe  –  Méditerranée.
Bull. Soc. Géol. France 166, 6, 681—692.

Wagreich  M.  1989:  Siliziklastische  und  kalkige  Tempestitfazies  in

der  Gosaugruppe  (Kalkalpen,  Oberösterreich).  Geol.  Paläont.
Mitt. Innsbruck 
16, 126.

Wagreich  M.  &  Faupl  P.  1994:  Palaeogeography  and  geodynamic

evolution of the Gosau Group of the Northern Calcareous Alps
(Late  Cretaceous,  Eastern  Alps,  Austria).  Palaeogeography,
Palaeoclimatology, Palaeoecology 
110, 235—254.

Wagreich  M.  &  Summesberger  H.  2001:  Ein  lithostratigraphischer

und biostratigraphischer Überblick über die Gosau-Gruppe des
Kalkalpen-Südostrandes.  Geologische  Bundesanstalt  Arbeit-
stagung 2001 – Neuberg an der Mürz.

Wicher C.A. & Bettenstaedt F. 1957: Zur Oberkreide – Gliederung

der  bayerischen  Innviertel-Bohrungen.  Geologica  Bavarica,
Bayer. Geol. Landesamt 
30, 3—54.