background image

FORAMINIFERAL  PALEOECOLOGY  OF  THE  GRUND  FORMATION                                            155

GEOLOGICA CARPATHICA, 55, 2, BRATISLAVA, APRIL 2004

155–164

FORAMINIFERAL PALEOECOLOGY AND BIOSTRATIGRAPHY OF

THE GRUND FORMATION (MOLASSE BASIN, LOWER AUSTRIA)

SILVIA SPEZZAFERRI

Department of Geosciences, Geology and Palaeontology, Ch. Du Musée 6, Pérolles, CH-1700 Fribourg, Switzerland;

silvia.spezzaferri@unifr.ch

(Manuscript received June 5, 2003; accepted in revised form December 16, 2003)

Abstract: This study was undertaken to solve the debate about the age of the sediments from the Grund Formation and

to propose an environmental interpretation based on benthic and planktonic foraminiferal assemblages from the profiles

excavated in 1998 and 1999 in the type locality of the Grund Formation (Lower Austria). In particular, quantitative data

of foraminifers from Profile G were statistically treated to unravel the ecological gradients subtending the samples.

Planktonic foraminiferal assemblages suggest a warm paleoclimate for this area. Benthic foraminiferal assemblages

testify to strong re-deposition processes displacing shallow-water sediments from the inner shelf to outer shelf. Re-

deposition may derive from storm events. Oxygenation of bottom waters is difficult to assess on the basis of benthic

foraminifers. In particular, it is not possible to identify the dysoxic episodes suggested by the occurrence of chemosymbiotic

bivalves living with anaerobic bacteria as in Zuschin et al. (2001). The studied sediments can be attributed to the Lower

Lagenidae Zone in the Badenian (Langhian, Middle Miocene) on the basis of the presence of index fossils like Praeorbulina

glomerosa circularis and Uvigerina macrocarinata.

Key words: Badenian, Austria, Grund Formation, ecology, stratigraphy, molasse, foraminifers.

Introduction

In 1998 and 1999, the Institute of Paleontology of the Univer-

sity  of  Vienna  organized  excavation  campaigns  in  the  type

area of the Grund Formation, at Grund, north of Hollabrunn in

Lower Austria, north of the Danube (Fig. 1). A total of 9 pro-

files were excavated and are currently described in detail in

Roetzel  et  al.  (1999),  Pervesler  et  al.  (1999),  Zuschin  et  al.

(2001), Pervesler & Roetzel (2002) and Roetzel & Pervesler

(2004).

Fig. 1. Locality map showing the position of Profiles A to H (after Roetzel & Pervesler 2004).

Sediments from these profiles are dominated by yellowish

fine sands and silts with thin intercalation of gray pelitic lay-

ers,  with  evidence  of  channels  filled  with  molluscs  debris,

coarser sand and fine gravel (Harzhauser et al. 1999) and bio-

turbations throughout (Fig. 2; Pervesler et al. 1999). In partic-

ular, Zuschin et al. (2001) interpreted the sedimentary succes-

sion as an alternation of fining upward sequences of tempestite

layers  with  the  base  characterized  by  abundant  molluscan

fragments. To the west the Grund Formation is replaced by the

Gaindorf  Formation,  which  is  described  by  Roetzel  et  al.

background image

Table 1: Distribution and abundance of benthic and planktonic foraminifers in Profile G. A — abundant; C — common; R — rare.

156                                                                                      SPEZZAFERRI

background image

FORAMINIFERAL  PALEOECOLOGY  OF  THE  GRUND  FORMATION                                            157

Fig. 2. Lithological section of Profile G (after Roetzel & Pervesler

2004). Indicated is also the level where Praeorbulina glomerosa cir-

cularis occurs.

Table 1: Continued

(1999) as characterized by coarser sediments and reduction of

pelitic layers.

Cicha & Rudolský (1996); Cicha (1999) and Švábenická &

Ètyroká (1999), have recently attributed the Grund Formation

at its type locality to the Karpatian (Burdigalian–Early Mio-

cene). However, their age attribution contrasts with the obser-

vations of other authors, such as Weinhandl (1957) and Grill

(1958) who documented the occurrence of the planktonic fora-

minifers  Praeorbulina  glomerosa  and  Orbulina  suturalis  in

the  Grund  Formation.  These  microfossils  are  typical  of  the

Early Badenian (Langhian–Middle Miocene).

The aim of this study is to investigate the age of the Grund

Formation and to reconstruct the depositional and paleoenvi-

ronmental setting in the area.

Samples  from  Profiles  E  to  H  (Fig.  1)  were  analysed  for

their  micropaleontological  content  and  for  biostratigraphic

studies. Ecological investigation was performed on Profile G

only (Fig. 2). This profile was found to be the more suitable to

reconstruct environmental conditions because it is character-

ized by more numerous levels representing in-situ sediments,

with  respect  to  other  profiles.  Here  after,  when  mentioning

samples, the letter refers to profiles (Fig. 1) and the number to

progressive samples taken in each profile from bottom to top.

Material and methods

Samples  were  taken  during  the  excavation  to  record  the

more  important  sedimentary  facies  including  autochthonous

and  reworked  sediments  as  shown  in  Fig.  2.  Two  hundred

grams of sediment for each sample were soaked in hydrogen

peroxide for several hours. Samples were then soaked in warm

water  and  washed  under  running  water  through  >250 µm,

>125 µm and >63 µm mesh sieves. Residues from Profile E–H

were analysed qualitatively. Washed residues from Profile

G were split, using the splitter described in Rupp (1986) to

obtain  approximately  500  to  1000  specimens  per  fraction

for  each  split.  Specimens  of  benthic  and  planktonic  fora-

minifers were then identified using a binocular microscope

and counted.

Multivariate statistics were applied to quantitative data us-

ing the Software PRIMER 5 (Plymouth Marine Laboratory).

Application  of  this  method  to  planktonic  and  benthic  fora-

minifers  is  extensively  discussed  in  Basso  &  Spezzaferri

(2000)  and  Spezzaferri  &  Æoriæ  (2001).  Hierarchical

agglomerative clustering is based on the Bray-Curtis Similar-

ity  (Clifford  &  Stephenson  1975).  Complete  linkage  was

used for benthic foraminifers. On the basis of the same simi-

larity  matrix,  samples  were  ordered  by  non-metric

MultiDimensional Scaling —  nMDS (Kruskal 1977). Clus-

ters identified both in the dendrograms and nMDS plots, at

the same similarity level, were further investigated through

the Similarity and Dissimilarity Term Analyses, to highlight

the contribution of each species to the total average similar-

ity and dissimilarity within each group and between differ-

ent groups and thus, to better characterize the assemblages.

Planktonic foraminifers 

Sam

pl

es

 

G

lobi

geri

na

 p

raebul

lo

id

es g

r. 

G

lobi

geri

na

 s

p.

 

G

lobi

geri

na

 tarchanensi

G

lobi

geri

ne

lla 

obesa

 g

ro

up

 

G

loboqua

dri

na 

langhi

ana

 

G

loborot

al

ia

 b

ykovae

 

Pa

ragl

obo

rot

al

ia 

acrost

om

Pa

ragl

obo

rot

al

ia 

inaequi

conica

 

Pr

aeorbuli

na 

gl

om

erosa 

ci

rcul

ari

s  

Pr

aeorbuli

na

 s

p.

  

Zeagl

obi

ge

ri

na 

w

oodi

 

Tot

al

 Pl

ankt

on

ic

 F

Re

wo

rk

in

Acari

ni

na

 bul

brooki

 

M

orozove

lla

 s

p.

 

C

assi

geri

ne

lla

 s

p.

 

G

lobot

run

cana

 s

p.

 

Bol

ivi

noi

de

draco

 

Bol

boform

R

adi

ol

ar

ia

ns 

M

ol

lu

scs 

 

G-14                                   -                         

  

G-13  2               2                  4                         

  

G-12                                    -                         

  

G-11                                   -                         

  

G-10                                   -                         

  

G-9  6     1        9                 16                       R 

  

G-8  8     12  1     12        1        34                    C       
G-7  1     1                          2                       R    
G-6  18  2  8  3     64  2              97        1  1  1        C    
G-5  5           1  1     1     1     9     1                    A 
G-4  2      1  4                       7                          A 
G-3  3     1        7                 11                          A 
G-2            3                    1  4     1           1     R/C  A 
G-1  1                                1                          A 

 

background image

158                                                                                           SPEZZAFERRI

Results

Micropaleontology and biostratigraphy

Benthic foraminifers are generally abundant in all samples.

The abundance and presence of planktonic foraminifers varies

from sample to sample from absent to common (Table 1). The

quantitative study performed on benthic foraminiferal assem-

blages from Profile G revealed that the levels characterized by

coarser lithology contain high abundance of the Ammonia, El-

phidium  and  Asterigerinata  groups,  whereas,  Amphistegina

sp.,  Reussella  spp.,  and  Glabratellina  sp.  are  rarer.  These

forms are generally corroded and often broken. The accompa-

nying  assemblages  include  common  to  abundant  Pappina

spp.,  Bolivina  spp.,  Bulimina  spp.,  Caucasina  spp.,  He-

terolepa  spp.,  Lenticulina  spp.,  Uvigerina  graciliformis  and

Table  2:  Bray-Curtis  Similarity  and  Dissimilarity  of  benthic  foraminifers.  Lentic.  — Lenticulina  group; Saracen.  — Saracenaria  sp.;

Avg. Ab. — average  abundance; Avg. Dis. — average  dissimilarity; Contrib. — contribution, Cum — cumulative.

Nonion commune. Specimens from the Globobulimina pyru-

la–pupoides  group,  Cassidulina  sp.,  Baggina  arenaria,  Vir-

gulopsis  tuberculatus and Valvulineria  complanata are rare.

Uvigerina  macrocarinata  was  found  in  Sample  F-10.  De-

formed shells of benthic foraminifers and, in particular, Am-

monia spp. are observed in several samples.

Planktonic  foraminifers  are  generally  small-sized  and  in-

clude  specimens  from  the  Globigerina  praebulloides  group,

Globigerinella obesa, Globorotalia bykovae, Paragloborota-

lia sp. Praeorbulina glomerosa circularis occurs in Samples

G-9 and F-6. Clearly reworked species include rare Acarinina

sp. (Eocene), Globotruncana sp. (Cretaceous) and Cassiger-

inella  sp.  (Oligocene).  Table  1  shows  the  distribution  and

abundance of benthic and planktonic foraminifers in Profile G

together with the distribution of molluscan fragments and ra-

diolarians.

Cluster 1 

Average similarity = 55.52 

                            Average dissimilarity = 58.71 

 

 

Avg. Ab.  Avg. Sim.  Contrib.%  Cum% 

 

 

Group 2 

Group 1 

 

 

 

Caucasina gr.             

30.33 

10.21  

18.40 

18.40   

 

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

A. viennesis            

47.67 

 8.36  

15.05 

33.45   

A. viennesis            

169.80 

47.67 

16.65 

28.37 

28.37 

A. parkinsoniana        

19.67 

 4.28  

 7.71 

41.16   

Elphidium gr.              

84.60 

19.67 

9.13 

15.55 

43.92 

Cibicidoides gr.          

12.33 

 2.99  

 5.38 

46.55   

Lentic.-Saracen. gr.  

42.80 

6.33 

5.05 

8.59 

52.52 

A. perlucida          

 8.67 

 2.58  

 4.66 

51.20   

H. dutemplei         

39.60 

12.33 

3.96 

6.74 

59.26 

Elphidium gr.              

19.67 

 2.58  

 4.65 

55.85   

Caucasina gr.             

5.40 

30.33 

3.47 

5.90 

65.16 

N. commune               

12.33 

 2.25  

 4.06 

59.91   

A. parkinsoniana        

39.40 

19.67 

2.96 

5.04 

70.20 

H. dutemplei         

12.33 

 2.18  

 3.92 

63.83   

Bolivina gr.                 

1.20 

10.33 

1.44 

2.46 

72.66 

Pappina gr.                 

10.67 

 2.12  

 3.82 

67.65   

Asterigerinata gr.       

15.00 

11.67 

1.26 

2.15 

74.80 

Asterigerinata gr.       

11.67 

 2.10  

 3.79 

71.44   

Pappina gr.                 

1.80 

10.67 

1.17 

1.99 

76.79 

P. granosum        

 6.67 

 1.82  

 3.29 

74.73   

B. elongata group      

0.60 

8.00 

1.08 

1.84 

78.63 

H. boueana            

 7.67 

 1.69  

 3.04 

77.77   

A. perlucida          

1.20 

8.67 

1.03 

1.76 

80.39 

A. tepida               

 9.67 

 1.58  

 2.85 

80.62   

  

  

  

  

  

 

  

  

  

  

  

 

                          Average dissimilarity = 31.90 

Cluster 2 

 

Average similarity = 75.28 

 

 

Group 2 

Group 3 

 

 

 

 

Avg. Ab.  Avg. Sim.  Contrib.%  Cum%   

 

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

A. viennesis            

169.80 

25.69 

34.13 

34.13   

A. viennesis           

169.80 

282.40 

10.90 

34.17 

34.17 

Elphidium gr.              

 84.60 

15.34 

20.38 

54.51   

Elphidium gr.             

84.60 

124.80 

4.06 

12.72 

46.89 

H. dutemplei         

 39.60 

 7.82 

10.39 

64.90   

A. parkinsoniana       

 39.40 

 66.20  

 2.36 

 7.41 

54.30 

A. parkinsoniana        

 39.40 

 7.75 

10.29 

75.19   

N. commune              

  8.40 

 31.80  

 1.72 

 5.40 

59.69 

Lentic.-Saracen. gr.  

 42.80 

 7.64 

10.15 

85.34   

H. dutemplei        

 39.60 

 56.80  

 1.32 

 4.14 

63.83 

  

  

  

  

  

 

Lentic.-Saracen. gr. 

 42.80 

 49.60  

 1.29 

 4.03 

67.86 

Cluster 3 

 

Average similarity = 73.22 

 

Cibicidoides gr.         

  5.60 

 18.20  

 1.10 

 3.44 

71.30 

 

Avg. Ab.  Avg. Sim.  Contrib.%  Cum%   

Asterigerinata gr.      

 15.00 

 28.20  

 1.07 

 3.35 

74.65 

A. viennesis            

282.40 

26.78 

36.57 

36.57   

Caucasina gr.            

  5.40 

 18.40  

 1.00 

 3.13 

77.78 

Elphidium gr.              

124.80 

10.84 

14.81 

51.38   

Pappina gr.                

  1.80 

 10.00  

 0.65 

 2.04 

79.81 

A. parkinsoniana        

 66.20 

 7.77 

10.61 

61.99   

P. granosum       

  2.20 

  9.40  

 0.60 

 1.87 

81.68 

H. dutemplei         

 56.80 

 6.34 

 8.65 

70.64   

A. tepida    

  3.20 

11.20 

 0.59 

 1.86 

83.54 

Lentic.-Saracen. gr.  

 49.60 

 5.25 

 7.17 

77.82   

Amphistegina spp. 

  4.00 

 8.40 

 0.58 

 1.81 

85.35 

Asterigerinata gr.       

 28.20 

 2.98 

 4.07 

81.89   

  

  

  

  

  

  

                          Average dissimilarity = 61.60 

 

Group 1 

Group 3 

 

 

 

 

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

A. viennesis           

47.67 

282.40 

21.85 

35.47 

35.47 

Elphidium gr.              

19.67 

124.80 

 9.54 

15.49 

50.95 

A. parkinsoniana       

19.67 

 66.20 

 4.85 

 7.87 

58.83 

Lentic.-Saracen. gr. 

 6.33 

 49.60 

 4.29 

 6.97 

65.80 

H. dutemplei        

12.33 

 56.80 

 4.27 

 6.94 

72.73 

N. commune              

12.33 

 31.80 

 1.73 

 2.82 

75.55 

Asterigerinata gr.       

11.67 

 28.20 

 1.73 

 2.81 

78.36 

 

Caucasina gr.             

30.33 

 18.40 

 1.39 

 2.26 

80.62 

 

background image

FORAMINIFERAL  PALEOECOLOGY  OF  THE  GRUND  FORMATION                                            159

Table 3: Bray-Curtis Similarity and Dissimilarity of planktonic foraminifers.

Ecology

The ecology of benthic and planktonic foraminifers is here

retained  following  sources  such  as  Spezzaferri  &  Æoriæ

(2001). A summary of the ecological preference of Miocene

Paratethyan foraminifers is also given in Rögl & Spezzaferri

(2003) together with the ecological interpretation of the Gain-

dorf  Formation  equivalent  to  the  Grund  Formation  outcrop-

ping at Mühlbach.

Statistical treatment

To identify the biological relationship between the samples

from  the  Grund  Formation  from  Profile  G  in  the  temporal

framework of sediment deposition we have performed the sta-

tistical treatment of data. Statistical testing in this context en-

ables  identification  and  characterization  of  changes  in  com-

munity structures through time and allows us to relate them to

changing environmental conditions (Clark & Warwick 1994).

Species with phylogenetic affinities and similar environmen-

tal significance were grouped to better interpret the distribu-

tion patterns.

Benthic foraminifers

At 64 % of the Bray-Curtis Similarity, three clusters sepa-

rate (Fig. 3A,B; Table 2). Cluster 1 is represented by samples

G-6, G-8 and G-9; thirteen species and/or groups account for

the 80.62 % of the average similarity within this group. Clus-

ter 2 groups samples G-7, G-11, G-12, G-13 and G-14; five

species and/or groups account for the 85.34 % of the average

similarity within this group. Cluster 3 groups G-1, G-2, G-3,

G-4, and G-5; six species and/or groups account for 81.89 %

of the average similarity within this group.

Planktonic foraminifers

At 44 % of the Bray-Curtis Similarity, four clusters separate

(Fig. 4A,B; Table 3). Cluster 1 groups samples G-2 and G-4;

the G. obesa group accounts for the 100 % of the average sim-

ilarity. Cluster 2 groups samples G-1 and G-7; the G. praebul-

loides group accounts for the 100 % of the average similarity.

Cluster 3 groups samples G-6 and G-8; three species and/or

groups  account  for  96.55 %  average  similarity  within  this

group. Cluster 4 groups samples G-3; G-5, G-9 and G-13; two

species and/or groups account for 97.60 % average similarity

within this group.

Discussion

Ecology

Paleodepth estimate

An important parameter for paleoenvironmental reconstruc-

tion of marine environments is the paleodepth of the sedimen-

tary basin. However, estimation of paleodepth for the Grund

Cluster 1 

 

Average similarity = 54.55 

                            Average dissimilarity = 70.76 

 

Avg. Ab.  Avg. Sim.  Contrib.%  Cum%   

 

Group 4 

Group 3 

 

 

 

G. obesa gr. 

3.50 

54.55 

100.00 

100.00   

 

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

  

  

  

  

  

  G. bykovae           

4.75 

38.00 

36.41  

51.67 

51.67 

Cluster 2 

 

Average similarity = 66.67 

  G. tarchanensis       

0.50 

10.00 

16.76  

23.79 

75.46 

 

Avg. Ab.  Avg. Sim.  Contrib.%  Cum%    G. praebulloides gr.   

4.00 

14.00 

12.25  

17.38 

92.84 

G. praebulloides gr. 

1.00 

66.67 

100.00 

100.00                              Average dissimilarity = 75.88 

  

  

  

  

  

   

Group 4 

Group 2 

 

 

 

Cluster 3 

 

Average similarity = 44.27 

   

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

 

Avg. Ab.  Avg. Sim.  Contrib.%  Cum%    G. bykovae         

4.75 

0.00 

38.44 

50.66 

50.66 

G. bykovae 

38.00 

18.32 

41.38 

41.38    G. praebulloides gr. 

4.00 

1.00 

25.28 

33.32 

83.98 

G. praebulloides gr. 

14.00 

12.21 

27.59 

68.97    G. tarchanensis     

0.50 

0.50 

 5.00 

 6.58 

90.57 

G. tarchanensis 

10.00 

12.21 

27.59 

96.55                              Average dissimilarity = 75.88 

  

  

  

  

  

  

Group 3 

Group 2 

 

 

 

Cluster 4 

 

Average similarity = 51.59 

  

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

 

Avg. Ab.  Avg. Sim.  Contrib.%  Cum%    G. bykovae         

38.00  

0.00 

49.39 

52.39 

52.39 

G. praebulloides gr. 

4.00 

28.28 

54.91 

54.91    G. tarchanensis     

10.00  

0.50 

20.02 

21.23 

73.63 

G. bykovae 

4.75 

21.98 

42.69 

97.60    G. praebulloides gr. 

14.00  

1.00 

19.51 

20.69 

94.32 

                            Average dissimilarity = 84.90 

   

Group 4 

Group 1 

 

 

 

   

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

  G. bykovae          

4.75 

0.00 

28.35 

33.39 

33.39 

  G. obesa gr. 

0.00 

3.50 

24.57 

28.94 

62.33 

  G. praebulloides gr.  

4.00 

1.00 

19.39 

22.84 

85.18 

                            Average dissimilarity = 89.44 

   

Group 3 

Group 1 

 

 

 

   

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

  G. bykovae          

38.00 

0.00 

46.44 

51.92 

51.92 

  G. tarchanensis      

10.00 

0.50 

18.26 

20.42 

72.35 

  G. praebulloides gr.  

14.00 

1.00 

18.20 

20.35 

92.69 

                            Average dissimilarity = 82.64 

   

Group 2 

Group 1 

 

 

 

   

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

  G. obesa gr. 

0.00 

3.50 

51.11 

61.85 

61.85 

 

  G. praebulloides gr.  

1.00 

1.00 

15.07 

18.24 

80.08 

 

background image

160                                                                                           SPEZZAFERRI

Fig.  3.  A  —  Hierarchical  agglomerative  clustering  based  on  the

Bray-Curtis  Similarity,  and  B  —  non-metric  MultiDimensional

Scaling (nMDS) plot of benthic foraminifers from Profile G.

Formation based on benthic foraminiferal assemblages is very

difficult. The presence of stilostomellids (including the genus

Siphonodosaria)  together  with  Pullenia  bulloides,  Melonis

pompilioides, and costate uvigerinids (U. graciliformis and U.

macrocarinata)  indicate  a  relatively  deep-water  of  about

100 meters corresponding to the outer shelf. This depth attri-

bution  disagrees  with  the  interpretation  of  Zuschin  et  al.

(2001),  who  inferred  a  water  depth  of  much  less  than

100 meters  based  on  molluscan  assemblages  and  shell-beds

geometry  suggesting  proximal  tempestites.  The  presence

throughout Profile G of shallow-water species like the Ammo-

nia  group,  Aubignyna  perlucida,  Porosononion  granosum,

Asterigerinata  and  Amphistegina  groups  may  indicate  shal-

low water depth. However, tests of these taxa appear always

broken  and/or  corroded  with  respect  to  the  well  preserved

deeper-water  species.  Therefore,  mixing  of  shallow-water

benthic  foraminifers  and  deeper-water  species  indeed,  indi-

cates re-deposition processes displacing the upper shelf sedi-

ments into the deeper part of the sedimentary basin.

Statistical treatment

As demonstrated in Rögl & Spezzaferri (2003) the distribu-

tion in space and time of benthic and planktonic foraminifers

Fig.  4.  A  —  Hierarchical  agglomerative  clustering  based  on  the

Bray-Curtis  Similarity,  and  B  —  non-metric  MultiDimensional

Scaling (nMDS) plot of planktonic foraminifers from Profile G.

and their ecology can provide important information to char-

acterize the sediments in term of displacement and reworking.

Combining the ecological data reported in the literature and

partially summarized in Rögl & Spezzaferri (2003), with the

distribution  patterns  of  benthic  and  planktonic  foraminifers

(Table 1) and the statistical parameters (Tables 2–3), allows

us  to  reconstruct  the  paleoenvironments  in  which  the  sedi-

ments from Profile G (Grund Formation) were deposited.

Benthic foraminifers

Cluster  1  includes  Samples  G-6,  G-8  and  G-9  collected

from the thin pelitic layers and is characterized by infaunal el-

ements consisting of Caucasina, Pappina, Bolivina and Bu-

limina (Tables 1, 2) which are very rare in the other clusters.

The  Uvigerina  group  is  also  present  in  this  cluster  but  not

abundant  (Table  1).  Kaiho  (1994)  considers  Uvigerina  spp.

and  Lenticulina  spp.  as  suboxic  indicators  of  Group  B  (be-

tween the extremes of oxic and dysoxic) and Bulimina as sub-

oxic indicators of Group C (between group B and dysoxic in-

dicators). Since the genus Caucasina is morphologically and

phylogenetically related to the Bulimina group, specimens be-

longing to this genus are here retained as suboxic indicators of

Group C. On the contrary Kaiho (1994) includes bolivinids in

background image

FORAMINIFERAL  PALEOECOLOGY  OF  THE  GRUND  FORMATION                                            161

the dysoxic indicators group. Oxic indicators such as Cibici-

doides and Hanzawaia boueana are scarce in this cluster (Av-

erage abundance = 12.33 % and 7.67 % respectively). Almost

all the taxa identified in this cluster are mud-preferring species

(Rögl & Spezzaferri 2003). Therefore, this cluster represents

the autochthonous sediments deposited on a suboxic to dys-

oxic sea floor with oxygen-depletion down to the first centi-

meters of the sediments.

Cluster  2  (Samples  G-7,  G-11,  G-12,  G-13  and  G-14)  is

characterized  by  high  abundance  of  shallow-water  elements

like the Ammonia and Elphidium groups. Their contribution

to the total average similarity is up to 64.7 %. Amphistegina

spp.  (also  shallow-water  species)  is  present  and  displays  an

average similarity of 4 %. Lenticulina spp. (Suboxic species

B) is relatively abundant and contributes 10.15 % of the aver-

age  similarity  within  this  cluster.  Caucasina,  Bulimina  and

Bolivina belonging to the Suboxic Group C are very rare (Ta-

ble 2). This cluster includes samples collected from coarse sedi-

ments  with  high  abundance  of  probably  transported  shallow-

water  species.  The  absence  of  molluscs  in  these  layers  may

indicate deposition during the terminal phase of storm events.

Cluster 3 (Samples G-1, G-2, G-3, G-4, and G-5) is very

similar to Cluster 2 and is characterized by the highest abun-

dance of shallow-water elements such as Ammonia, Elphidi-

um, Asterigerinata groups. Their contribution to the total av-

erage similarity is 66.04 %. Amphistegina spp. is present and

displays an average similarity of 8.4 %. Lenticulina spp. con-

tribute  7.17 %  of  the  average  similarity  within  this  cluster

(Table 2). The difference between Clusters 2 and 3 is the high-

est abundance in Cluster 3 of Caucasina, Bulimina and Bolivi-

na belonging to the Suboxic Group C. This Cluster includes

samples from the levels containing high abundances of mol-

luscs and plants (Table 1, Fig. 1) and possibly represents mol-

luscan and plant debris at the base of the tempestites layers.

These  observations  allow  us  to  interpret  the  non-metrical

MultiDimensional  Scaling  (nMDS)  plot  and  to  identify  the

displacement gradient subtending the samples (Fig. 3B). The

gradient representing the bottom water oxygenation could not

be clearly identified as a result of secondary oxygenation due

to remobilization of sediments during storm events. Sample

G-12 (Cluster 2) roughly corresponds to a level where the bi-

valve Thyasira michelottii was found in life position (Fig. 2).

This species is currently interpreted as having a chemosymbi-

otic mode of life by comparison with the ecology of modern

thyasirid  bivalves  (Tyson  &  Pearson  1991).  Zuschin  et  al.

(2001) interpreted the sediments from Profiles C–E as a dys-

aerobic biofacies on the basis of the occurrence of a monospe-

cific macrofauna consisting of Thyasira michelottii in life po-

sition within bioturbated clay-silt sediments. On the basis of

these  data,  Sample  G-12,  but  also  the  other  samples  from

Cluster 2 collected near the tyasirid horizon, should include

high abundance of dysoxic indicators. However, in these sam-

ples, benthic foraminifers do not show evidence of strong ox-

ygen depletion. On the contrary low oxygen-preferring spe-

cies are less abundant in Cluster 2 (and in Sample G-12) than

in Clusters 1 and 3. To explain this paradox, three interpreta-

tions are suggested: (1) bottom waters were only slightly sub-

oxic.  Thyasira  michelottii  was  searching  through  the  sedi-

ments for short-life pockets of sulphide material which is un-

stable in the presence of oxygen. This search explains the con-

spicuous tunnel–burrow-system which could be extended up

to 300 mm into the sediments (Zuschin et al. 2001). The bi-

valve  monospecific  assemblage  was  due  to  currently  un-

known  environmental  conditions  preferred  by  thyasirid  but

unsuitable  for  other  molluscan  taxa.  (2)  Dysoxic  condition

dominated the sea floor but dysoxic benthic foraminiferal in-

dicators were removed or diluted by other processes (e.g. bio-

turbation and/or storm events). Occurrence of infaunal dysox-

ic indicators like bolivinids and buliminids in Clusters 1 and 3

together with the occurrence of deformed specimens of Am-

monia spp., throughout the section (Fig. 5), may support the

interpretation of dysoxia also in shallower water. In fact, in

the presence of environmental stress like anoxia benthic fora-

minifers may produce abnormal and deformed shells in fora-

minifers  (e.g.  Yanko  et  al.  1994).  (3)  The  dysoxic  layer  in

which the thyasirid bivalves proliferated was very thin and is

not represented in the studied samples.

Planktonic  foraminifers

Clusters 1 and 2 (Samples G-2 and G-4; and G-1 and G-7)

are characterized by the Globigerinella obesa (temperate-wa-

ter indicator) and Globigerina praebulloides groups (cool-wa-

ter indicators) respectively. Their contribution of up to 100 %

to the average similarity is an artifact due to the scarcity of

planktonic foraminifers in the samples. Cluster 3 (Samples G-

6 and G-8) is characterized by Globorotalia bykovae, G. prae-

bulloides groups and Globigerina tarchanensis. Globorotalia

bykovae is considered a warm-temperate indicator. Its contri-

bution to the average similarity within this Cluster is 41.38 %.

Globigerina praebulloides and G. tarchanensis may indicate

increased nutrient input (e.g. Rögl & Spezzaferri 2003).

Cluster 4 (Samples G-3, G-5, G-9 and G-13) is character-

ized by G. praebulloides group with contribution to the aver-

age similarity of 54.91 %. Globorotalia  bykovae is also abun-

dant.

Due to the scarcity of planktonic foraminifers in the sam-

ples from Profile G the identification of the paleoclimate is

only  tentatively  done  (left  side  of  Fig.  4B).  The  relatively

warmer paleoclimate apparently occurred in Grund in the in-

terval from Sample G-3 to G-13. The displacement and deple-

tion  of  planktonic  foraminifers  gradients  are  more  clearly

identified as at the right side of Fig. 4B. However, the absence

of planktonic foraminifers in samples G-10, G-11, G-12 and

G-14 prevents a fully reliable interpretation of the data set.

Biostratigraphy

The biostratigraphy of the studied portion of the Grund For-

mation  is  based  on  the  standard  zonation  for  the  Paratethys

(see e.g. Rögl et al. 2002 for a synthesis). Although plankton-

ic foraminifers are scarce in the analysed samples, the pres-

ence  of  Praeorbulina  glomerosa  circularis  in  Samples  F-6

(Profile F) and G-9 (Profile G) from the pelitic layers (Fig. 5),

enable  the  correlation  with  the  Early  Badenian  (Langhian–

Middle Miocene). The occurrence of Uvigerina macrocarina-

background image

162                                                                                           SPEZZAFERRI

Fig. 5. 1 — Marginulina hirsuta d’Orbigny. Sample G-1. Magnification 

×

100. 2. — Uvigerina macrocarinata Papp et Turnovský. Sample F-

10. Magnification 

×

100. 3 — Guttulina austriaca d’Orbigny. Sample F-10. Magnification 

×

100. 4 — Pappina primiformis (Papp et Turn-

ovský). Sample F-10. Magnification 

×

150. 5 — Ammonia viennensis (d’Orbigny). Sample G-11. Magnification 

×

70. Broken specimen. 6 —

Ammonia tepida (Cushman). Sample G-9. Magnification 

×

250. Deformed specimen. 7 — Elphidiella minuta (Reuss). Sample G-1. Magnifi-

cation 

×

150. 8 — Uvigerina graciliformis Papp et Turnovský. Sample G-9. Magnification 

×

150. 9 — Elphidium crispum (Linné). Sample G-

11.  Magnification 

×

70.  Broken  specimen.  10  —  Elphidium  flexuosum  (d’Orbigny).  Sample  G-13.  Magnification 

×

70.  Broken  specimen.

11 — Lenticulina inornata (d’Orbigny). Sample G-11. Magnification 

×

70. Broken specimen. 12 — Lenticulina inornata (d’Orbigny). Sam-

ple G-11. Magnification 

×

600. Particular of a broken chamber. Visible are rounded elements that resemble gametes.  13 —  Praeorbulina

glomerosa circularis (Blow). Sample F-6. Magnification 

×

150. 14 — Praeorbulina glomerosa circularis (Blow). Sample F-6. Magnification

×

150. 15 — Praeorbulina glomerosa circularis (Blow). Sample G-9. Magnification 

×

150. 16 — Globorotalia bykovae (Aisenstat). Sample

G-6. Magnification 

×

200. Scale bars = 100 

µ

m.

background image

FORAMINIFERAL  PALEOECOLOGY  OF  THE  GRUND  FORMATION                                            163

ta, index species of the Lower Lagenidae Zone (Papp & Turn-

ovský 1953) in Sample F-10 (Profile F) support this age attri-

bution (Fig. 5). An Early Badenian age is also indicated by the

presence of Bolboforma reticulata (protophyta incertae sedis)

in Sample G-8 (Spezzaferri & Rögl in print). This event is cal-

ibrated  with  the  time  scale  of  Berggren  et  al.  (1995)  and

equated to Zone NN5 of Martini (1971) by Spiegler & Gürs

(1996).

Nannofossil  assemblages  indicate  a  Badenian  age  (Zone

NN5)  for  the  excavated  sections  based  on  the  presence  of

Helicosphaera waltrans, as also in Cicha (1999) and Šváben-

ická & Ètyroká (1999).

Summary and conclusion

—  This  study  contributes  to  solving  the  debate  about  the

age of the Grund Formation. Foraminiferal analyses suggest a

Badenian age (Langhian–Middle Miocene), for the sediments

recovered from profiles excavated by the Institute of Paleon-

tology,  University  Vienna.  In  particular,  the  presence  of  P.

glomerosa circularis and U. macrocarinata enable the corre-

lation with the Lower Lagenidae Zone.

— Massive re-deposition processed possibly due to stormy

events  displaced  shallower-water  sediments  into  the  deeper

parts of the basin as indicated by mixing of abundant and gen-

erally  broken  shallow-water  species  like  Ammonia,  Elphidi-

um, Asterigerinata groups, and Amphistegina spp. with better

preserved deeper-water species. The high abundance of bro-

ken shallow-water specimens (Fig. 5) testifies to the intense

re-deposition.

—  Different  phases  in  the  storm  events  can  be  identified

combining  micro-  and  macrofauna.  Coarse  bioclasts  (domi-

nantly molluscs) dominate at the base of the tempestites layers

indicating the strongest pulse of the stormy event. Finer ele-

ments like foraminifers dominate in the middle part and at the

top, indicating decreased intensity.

— Paleodepth estimation based on benthic foraminiferal as-

semblages indicates that the sediments from Profile G were

deposited in the outer shelf.

— A relatively warm paleoclimate characterized the inter-

val of the deposition of the sediments from Profile G at least

from Sample G-3 to G-13 based on the presence of warm-wa-

ter indicators such as Globorotalia bykovae and P. glomerosa

circularis. The scarcity of planktonic foraminifers, however,

prevents a more reliable and detailed interpretation of data.

— The oxygenation of the bottom waters is difficult to as-

sess. Dysoxic episodes in sediments with chemosymbiotic bi-

valves living with anaerobic bacteria are not identified based

on benthic foraminiferal assemblages.

Acknowledgments: This investigation is part of FWF Project

P-13743-BIO focused on the ecology of the Austrian marine

Miocene (Austrian Science Fund). I thank the University of

Vienna for support during my stay there. For discussion, in-

formation, and provision of samples I am grateful to R. Roet-

zel  (Geological  Survey,  Vienna),  P.  Pervesler,  M.  Zuschin

and the students from the University of Vienna participating

in  the  excavations.  For  technical  assistance  at  the  SEM,

thanks to Ch. Baal and S. Æoriæ (University of Vienna). I also

thank  the  reviewers  K.  Holcová  and  A.  Gasiñski  for  their

comments, which improved this manuscript. Especially thank

to F. Rögl, his friendship, help and advice have represented an

important contribution to all my work since I have started my

career.

References

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

benthic foraminifera in Iskenderun Bay: a statistical approach.

Boll. Soc. Paleont. Ital. 39, 3, 359–370.

Berggren W.A., Kent D.V., Swischer C.C.III & Aubry M.P. 1995: A

revised  Cenozoic  geochronology  and  chronostratigraphy.

SEPM Spec. Publ. 54, 129–212.

Cicha I. & Rudolský J. 1996: Bericht 1995 über geologische Afnah-

men  im  Tertiär  und  Quartär  auf  Blatt  23  Hadres.  Jb.  Geol.

Bundesanst. 139, 3, 295–296.

Cicha I. 1999: Beitrag zur Auswertung der miozänen Foraminifer-

enfauna im westlichen Weinviertel auf Blatt 22 Hollabrun. In:

Roetzel  R.  (Ed.):  Arbeitstagung  der  Geologischen  Bundesan-

stalt 1999. Geologische Karten ÖK 9 Retz und ÖK 22 Holla-

brunn. Geol. Bundesanst., Wien, 55–59.

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

ties: an approach to statistical analysis and interpretation. Ply-

mouth Marine Laboratory, 1–144.

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

classification. Academic Press, NY, 1–229.

Grill  R.  1958:  Über  den  geologischen  Aufbau  des  Ausseralpinen

Wiener Beckens. Verh. Geol. Bundesanst. 44–54.

Harzhauser M., Mandic O., Zuschin M., Pervesler P. & Roetzel R.

1999:  Allochtone  Mollusken  —  Scille  aus  der  Grund  Forma-

tion (Unteres Badenium) in einer Tyasiridae-Fazies. In: Roet-

zel  R.  (Ed.):  Arbeitstagung  der  Geologischen  Bundesanstalt

1999. Geologische Karten ÖK 9 Retz und ÖK 22 Hollabrunn.

Geol. Bundesanst., Wien, 223–224.

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.): Statis-

tical 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.

Papp A. & Turnovski K. 1953: Die Entwicklung der Uvigerinen im

Vindobon (Helvet und Torton) des Wiener Beckens. Jb. Geol.

Bundesanst. 46, 1, 117–142.

Pervesler P. & Roetzel R. 2002: Environmental significance of bio-

turbations in the Grund Formation (Miocene, Lower Badenian)

in  northern  Lower  Austria.  Molasse-Meeting  2002.  Abstr.

Geol. Bundesanst., Wien, 25–26.

Pervesler  P.,  Roetzel  R.,  Mandic  O.  &  Harzhauser  M.  1999:  Le-

bensspuren-Vergesellschaftungen  der  Grund  Formation  (Un-

teres  Badenium).  In:  Roetzel  R.  (Ed.):  Arbeitstagung  der

Geologischen  Bundesanstalt  1999.  Geologische  Karten  ÖK  9

Retz und ÖK 22 Hollabrunn. Geol. Bundesanst., Wien, 237–238.

Roetzel R. & Pervesler P. 2004: Storm-induced event deposits in the

type  area  of  the  Grund  Formation  (Middle  Miocene,  Lower

Badenian) in the Molasse Zone of Lower Austria. Geol. Car-

pathica 55, 2, 87–102.

Roetzel R., Pervesler P., Daxner-Höck G., Harzhauser M., Mandic

O.,  Zuschin  M.  &  Cicha  I.  1999:  Exkursion  C.  Geologie  der

Umgebung von Hollabrunn. C4 Grund — Kellergasse. In: Ro-

etzel  R.  (Ed.):  Arbeitstagung  der  Geologischen  Bundesanstalt

1999. Geologische Karten ÖK 9 Retz und ÖK 22 Hollabrunn.

Geol. Bundesanst., Wien, 328–334.

background image

164                                                                                           SPEZZAFERRI

Rögl F. & Spezzaferri S. 2003: Foraminiferal paleoecology and bio-

stratigraphy  of  the  Mühlbach  section  (Gaindorf  Formation,

Lower Badenian). Ann. Naturhist. Mus. Wien 104A, 23–75.

Rögl  F.,  Spezzaferri  S.  &  Æoriæ  S.  2002:  Micropaleontology  and

biostratigraphy  of  the  Karpatian-Badenian  transition  (Early-

Middle  Miocene  boundary)  in  Austria  (Central  Paratethys).

Courier Forsch.-Inst. Senckenberg 237, 47–67.

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

zone (Badenien, Miozän) des Wiener Bekens. Beiträger Palä-

ontol. Österreich 12, 1–98.

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.  &  Æoriæ  S.  2001:  Ecology  of  Karpatian  (Early  Mi-

ocene)  Foraminifera  and  calcareous  nannoplankton  from  Laa

an der Thaya, Lower Austria: a statistical approach. Geol. Car-

pathica 52, 6, 361–374.

Spezzaferri S., Æoriæ S., Hohenegger J. & Rögl F. 2002: Basin-scale

paleobiogeography and paleoecology: an example from Karpa-

tian  (Latest  Burdigalian)  benthic  and  planktonic  foraminifera

and calcareous nannofossils from the Central Paratethys. Geo-

Bios 24, 241–256.

Spezzaferri  S.  &  Rögl  F.  in  print:  Bolboforma  (Phytoplankton  In-

certae  Sedis),  Bachmayerella  and  other  Calciodinelloidea

(Phytoplankton) from the Middle Miocene of the Alpine-Car-

pathian Foredeep (Central Paratethys). J. Micropaleontology.

Spiegler D. & Gürs K. 1996: Der miozäne Glimmerton von Gross

Pampau.  Schleswig-Holstein  (Mollusken,  Foraminiferen  und

Bolboformen). Meyniana 48, 135–164.

Švábenická L. & Ètyroká J. 1999: Biostratigraphic correlation (for-

aminifers  and  nannofossils  of  the  Karpatian  Lower  Badenian

sediments  in  the  Alpine-Carpatian  Foredeep  (Moravia  and

Lower Austria). Biul. Panstw. Inst. Geol. 387, 187–188.

Tyson R.V. & Pearson T.H. 1991: Modern and ancient continental

shelf  anoxia:  an  overview.  In:  Tyson  R.V.  &  Pearson  T.H.

(Eds.):  Modern  and  continental  shelf  anoxia.  Geol.  Soc.  Lon-

don 1–24.

Weinhandl  R.  1957:  Stratigraphische  Ergebniss  im  mittleren  Mi-

ozän  des  Ausseralpinen  Wiener  Beckens.  Verh.  Geol.  Bunde-

sanst. 120–130.

Yanko V., Kronfeld A. & Flexer A. 1994. The response of benthic

foraminifera to various pollution sources: implications for pol-

lution monitoring. J. Foram. Res. 24, 1–17.

Zuschin M., Mandic O., Harzhauser M. & Pervesler P. 2001: Fossil

evidence for chemoautotrophic bacterial symbiosis in the thya-

sirid  bivalve  Thyasira  michelottii  from  the  Middle  Miocene

(Badenium) of Austria. Historical Biology 15, 123–134.