Transmission von tektonischen Exhumations- und Hebungssignalen durch Alpine sedimentären Systeme in die tiefmarine Senke
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Sedimente in Vorlandbecken entstehen durch komplexe Wechselwirkungen von Tektonik, Klima, und Sedimenttransport. Sie sind Schlüssel zur Erforschung vergangener tektonischer Ereignisse und der Gebirgsbildung. Die quantitative Bewertung des Einflusses von Tektonik auf Erosion und Sedimentablagerung sowie die Geschwindigkeit, mit der diese Signale in marinen Aufzeichnungen auftreten, ist jedoch begrenzt. Wir untersuchten, wie schnell tektonische Ereignisse im Hinterland in Sedimentarchiven, speziell im oberösterreichischen Vorlandbeckens während des Oligozäns/Miozäns, sichtbar werden. Unsere früheren Arbeiten lieferten Ablagerungsalter: Zwischen 26,9 und 19,6 Millionen Jahren (Ma) dominierte ein Unterwasserkanal das Becken (Puchkirchen Formationen). Die Hall Formation (19,6-18,1 Ma) begann mit einer Phase ohne Ablagerung (Base Hall Unconformity) um 19 Ma, gefolgt von einer rapiden Füllung des Beckens durch flachmarine Sedimente. Die Herkunft der sandigen Sedimente analysierten wir mit einem Einzelkorn-Apatit-Multiproxy-Ansatz und untersuchten 22 Sandsteinproben. Unsere Apatit-Analysen, darunter Spurenelement-Geochemie, Spaltspurenalter (AFT), U-Pb und Sm-Nd Isotope, zeigten eine Veränderung der Sedimentquelle vor ~23,3 Ma. Diese Änderung brachte erhöhten Input aus einer hochgradig metamorphen Sedimentquelle in den oberösterreichischen Alpen mit sich, was durch erhöhte eNd-Werte verdeutlicht wurde. AFT-Verzögerungszeiten verringerten sich nach 24 Ma, was auf ein Exhumationssevent hindeutet, welches vor ~29-27 Ma in den Ostalpen begann. Dies resultierte aus der initialen Exhumation des Tauernfensters, die zu einer allmählichen Anhebung (0,3-0,6 mm/Jahr) der austroalpinen Einheiten führte, bevor es zwischen 23- 21 Ma zu einer Beschleunigung der Exhumationsraten kam. Im Gegensatz dazu ergab die Analyse der tonigen Sedimente durch Nd-Isotopenanalyse von 30 Spülproben stabile eNd Werte, die zwischen 27 und 19 Ma durchschnittlich bei -9,7 (± 0,5) lagen, danach stiegen die eNd-Werte auf etwa -9,2 (± 0,5) an. Die Verzögerung des sedimentären Signals als Reaktion auf die Exhumierung des Tauernfensters ab etwa 28 ± 1 Ma, war in den Apatiten signifikant kürzer (3,4-6 Ma) im Vergleich zur tonigen Fraktion (8,0-10,3 Ma). Dieser Unterschied ergab sich aufgrund der unterschiedlichen Methoden, wobei die Einzelkornanalyse auf lokale Herkunftsgebiete mit hoher mineralischer Fertilität und Erosionsraten hinweisen kann, während die Analyse des Gesamtgesteins über solche extremen Werte mittelt. Zusammenfassend zeigt unsere Forschung, wie tektonische Prozesse die Sedimentarchitektur, die Sedimentationsraten und die Herkunft in einem submarinen Vorlandbecken über lange Zeiträume beeinflussen. Die Verwendung mehrerer Methoden zur Untersuchung desselben Parameters bietet vielversprechende Möglichkeiten für zukünftige Forschungen, da verschiedene Methoden unterschiedliche Aspekte desselben Parameters hervorheben und somit ein umfassenderes Verständnis der Umweltveränderungen ermöglichen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Oligocene/Miocene sediments from the Austrian Molasse did not reflect a large-scale surface response to the slab breakoff: results from detrital apatite fission track analysis. EGU Emile Argand Conference on Alpine Geological Studies (Sion)
Hülscher, J.; Sobel, E. & Bernhardt, A.
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Detrital apatite geochemistry and thermochronology from the Oligocene/Miocene Alpine foreland record the early exhumation of the Tauern Window. Basin Research, 33(6), 3021-3044.
Hülscher, Julian; Sobel, Edward R.; Verwater, Vincent; Groß, Philip; Chew, David & Bernhardt, Anne
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Selective recording of a tectonic forcing in different grain-size fractions in the Oligocene/Miocene Eastern Alpine Molasse Basin. Copernicus GmbH.
Hülscher, Julian; Sobel, Edward R.; Kallnik, Niklas; Hoffmann, J. Elis; Millar, Ian L. & Bernhardt, Anne
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Apatites Record Sedimentary Provenance Change 4–5 Myrs Before Clay in the Oligocene/Miocene Alpine Molasse. Frontiers in Earth Science, 10.
Hülscher, Julian; Sobel, Edward R.; Kallnik, Niklas; Hoffmann, J. Elis; Millar, Ian L.; Hartmann, Kai & Bernhardt, Anne
