Palynofacies och mineralogi över krita-paleogengränsen vid Stevns Klint och Kjølby Gaard, Danmark

Abstract (Swedish)

De förödande konsekvenserna för ekosystemen i samband med nedslaget av en asteroid för 65 miljoner år sedan, i det som idag är Yucatanhalvön, Mexiko, kan spåras i lagerföljderna över hela världen. En hög upplösningsundersökning över krita-paleogen gränsen har utförts i två marina sekvenser - Stevns Klint och Kjølby Gaard, Dammark. Sedimenten analyserades med palynofaciesanalys, Mössbauerspektroskopi och röntgendiffraktion (XRD) för att avslöja de palynologiska och mineralogiska karaktärerna hos krita-paleogengränsen och resultaten har använts för att tolka miljöförändringar i samband med massutdöendet.

Det organiska materialet i proverna har indelats i fem grupper; pollen och sporer, dinoflagellater, amorft organiskt material (AOM), svart ved och brun ved. Palynodebris i kalkstenen närmast under gränslagret, vid Stevns Klint, domineras av ved (50%) och AOM. Vid gränsen sker en tvär förändring av sammansättningen av det organiska materialet och dinoflagellater ökar från 28% under gränsen till 88% i gränslagret. I sedimenten från tidigaste paleogen, utgör AOM den dominerande komponenten i Stevns Klint. I Kjølby Gaard dominerar dinoflagellater och ved det organiska materialet genom hela den studerade sekvensen, där det sist nämnda förmodligen beror på att gränslagret har till viss del omarbetats.

Lermineraldiffraktogrammet avslöjar att gränslagret, vid båda lokalerna, domineras av lermineral tillhörande smektit-gruppen, främst montmorillonit men också stevensit och saponit. Illit förekommer endast över gränsen i Stevns Klint, medan det i Kjølby Gaard både förekommer under och i gränslagret. Fluorapatit förekommer endast över gränslagret i sedimenten vid båda lokalerna.

Tidigare resultat från Mössbauerspektroskopi har visat att järnoxider och -hydroxider så som hematit och goethit, ofta förekommer tillsammans med den typen av lermineral som bildas i samband med asteroidnerslag. Denna studie visar att det i gränslagret vid Stevns Klint finns riklig med järn i nanofaser av goethit. Omedelbart ovanför gränslagret förekommer allt järn tillsammans med apatit, medan järnbärande faser inte identifierats under och över gränsen. Dessa resultat visar att nanopartiklar av goethit är en utmärkt markör för krita-paleogengränsen vid Stevns Klint.

Orsaken till den relativa förändringen som man ser i sammansättningen av det organiska materialet och mineralogin över krita-paleogengränsen tolkas här som en effekt av nedslaget i Mexiko för 65 miljoner år sedan, nämligen en dramatisk förändring i den biologiska produktiviteten. Förändringen i mineralogin är möjligen en reflektion av förändrade produkter av asteroiden.

Abstract

The devastation of ecosystems as a consequence of the Chicxulub meteorite impact 65 million years ago is clearly detectable in the geological record all over the globe. A high resolution investigation spanning the Cretaceous-Paleogene boundary was carried out in two marine sections: Stevns Klint and Kjølby Gaard, Denmark. Palynofacies analyses, Mössbauer spectroscopy and X-ray diffraction were employed in order to unravel the palynological and mineralogical characteristics of the Cretaceous-Paleocene boundary to determine environmental changes connected to this mass-extinction event.

The palynological debris is divided into four groups; pollen and spores, dinoflagellates, amorphous organic matter (AOM) and wood. The palynological matter at Stevns Klint is in the Late Cretaceous limestone dominated by wood remains (50%) and AOM. The boundary is met with an abrupt change of the organic compound and the dinoflagellates increase from 28% below the boundary to 88% in the boundary layer. Above the boundary, in the earliest Paleocene, AOM becomes the dominating component. The palynological matter at Kjølby Gaard is dominated by dinoflagellates and wood through entire the investigated section, presumably due to reworking of the boundary layer.

The clay-mineralogical diffractograms reveal that the boundary clay, at both localities, is dominated by clays belonging to the smectite group, mainly montmorillonite but also stevensite and saponite. Illite only occurs above the boundary at Stevns Klint, but both under and in the boundary layer at Kjølby Gaard. Fluorapatite only occurs over the boundary layer at both sections.

Mössbauer spectroscopy has shown that iron oxides and hydroxides, such as hematite and goethite, are commonly associated with diagenetic clays in impact deposits. The study in Stevns Klint shows that Fe associated with nano-phase of goethite is abundant in the boundary clay while the concentration is dramatically lower below and above the boundary. Immediately above fisk-ler clay, all iron is associated with apatite, while below the boundary no Fe-bearing phases could be identified. This demonstrates that nano-sized goethite is an excellent marker of the Cretaceous-Paleogene boundary at Stevns Klint.

The relative changes in palynological matter and mineralogy over the Cretaceous-Paleogene boundary is herein interpreted to be due to the Chicxulub impact, meaning it was a dramatic change in biotic productivity. The change in mineralogy possibly reflects the altered products of the meteorite.

• author: Larsson, Peter
• supervisor: Vivi Vajda; Embaie Ferrow
• organization: Department of Geology
• alternative title: Palynofacies and mineralogy of the Cretaceous-Paleogene boundary at Stevns Klint and Kjølby Gaard, Denmark
• year: 2005
• type: H1 - Master's Degree (One Year)
• subject: Earth and Environmental Sciences
• keywords: Mössbauer, Cretaceous-Paleogene, XRD, palynofacies, Stevns Klint, Kjølby Gaard, krita-paleogen
• publication/series: Examensarbeten i geologi vid Lunds universitet
• report number: 184
• language: Swedish
• id: 2339410
• date added to LUP: 2012-12-29 12:58:16
• date last changed: 2012-12-29 12:58:16