Disentangling Eocene/Oligocene ocean changes in the NW Atlantic using planktic foraminifera, stable isotopes and other proxies

El tránsito Eoceno-Oligoceno (EOT en siglas inglesas) estuvo asociado a un enfriamiento pronunciado del océano y a cambios en la circulación oceánica que culminó con la formación inicial del casquete polar de la Antártida hace ~34 Ma. Un conjunto creciente de evidencias sedimentológicas, geoquímicas y micropaleontológicas en el Hemisferio Norte sugieren que la circulación oceánica del Atlántico Norte jugó un importante rol en los cambios climáticos ocurridos durante el EOT. Esta Tesis Doctoral contribuye con una revisión de los eventos oceanográficos y climáticos ocurridos entre hace 36 y 33 Ma basada en el análisis de las asociaciones micropaleontológicas (foraminíferos planctónicos, foraminíferos bentónicos y nanofósiles calcáreos) y de los isótopos estables (δ18O y δ13C) obtenidos de las conchas excepcionalmente bien preservadas de foraminíferos provenientes del margen Oeste del Atlántico Norte (DSDP Site 612). Este sondeo es de latitud media (paleolatitud 41°18’N, 48°54’W) y está situado en el talud continental de New Jersey (paleoprofundidad ~1000 m). En la actualidad, probablemente como en el EOT, se halla en la confluencia de la Corriente del Golfo, que fluye hacia el norte, y la Corriente del Labrador, que fluye hacia el sur, mientras que el fondo oceánico es bañado por el Agua Profunda del Atlántico Norte (NADW en siglas inglesas). Los datos isotópicos y bioestratigráficos indican que la primera fase del EOT (EOT-1 y el límite Eoceno/Oligoceno, o EOB en siglas inglesas) está registrada en los sedimentos del Sondeo 612. Sin embargo, el evento de glaciación Antártica Oi-1 está truncado por un hiato, sobre el cual se conserva únicamente una fina capa del Oligoceno.El estudio cuantitativo de las asociaciones micropaleontológicas y las mediciones isotópicas de oxígeno y carbono en conchas de foraminíferos planctónicos y bentónicos han permitido identificar cambios significativos en las condiciones de las aguas superficiales y profundas del Atlántico Norte durante los 2.87 Ma estudiados del Eoceno tardío y Oligoceno temprano. Este periodo puede dividirse en cuatro fases paleoambientales, las cuales pueden reflejar los cambios en el aporte de nutrientes y mezcla vertical acontecidos durante los 2.5 Ma anteriores al EOB en el Atlántico Norte. Estos cambios son consistentes con la intensificación de las aguas profundas provenientes del norte que venía ocurriendo desde hace 36 Ma y que provocó alteraciones en las corrientes superficiales. Los resultados de esta Tesis Doctoral son importantes para entender los eventos globales asociados con la rápida expansión de la criosfera en el Oligoceno temprano.The Eocene-Oligocene climate transition (EOT) was associated with pronounced global cooling and changes in ocean circulation that culminated in the onset of Antarctic glaciation ~34 Ma ago. A growing body of sedimentologic, geochemical and micropaleontologic evidence recognizes consistent changes in the Northern Hemisphere that imply an important role for North Atlantic Ocean circulation during the EOT. This PhD thesis contributes new insights about the oceanographic and climatic events occurred between 36 and 33 Ma based on micropaleontological assemblage analysis (planktic foraminifera, benthic foraminifera and calcareous nannofossils) and stable isotope data (δ18O and δ13C) on exceptionally well preserved (glassy) foraminifera from DSDP Site 612 on the western North Atlantic margin. This midlatitude site (paleolatitude 41°18’N, 48°54’W) is located on the New Jersey Continental Slope (palaeodepth ~1000 m). In the present, as well as likely during EOT time, it sits at the confluence of today’s north flowing Gulf Stream and south flowing Labrador surface currents. Today Site 612 seafloor is bathed by North Atlantic Deep Water. Isotopic and biostratigraphic data indicate that the first phase of the EOT (EOT-1 and the Eocene/Oligocene boundary, EOB) is captured in Site 612 sediments but the rest, i.e. the Oi-1 Antarctic glaciation event, is truncated by a hiatus, with only a sliver of early Oligocene strata surviving. According to recognized micropaleontological assemblages and oxygen and carbon stable isotope measurements on benthic and planktic foraminifera, significant changes in surface and deep-water conditions have been identified in the 2.87 Myrs of the late Eocene and early Oligocene. This period can be divided into four paleoenvironmental phases, which can reflect the changes in nutrient supply and vertical mixing occurred during the 2.5 Myrs prior to the EOB in the North Atlantic. These changes are consistent with shifting influence of surface currents linked here to strengthening of northern-sourced deep water production, from 36 Ma. The results of this PhD thesis are important for piecing together the global events associated with the rapid expansion of the cryosphere in the early Oligocene.<br /

New species of the genus Trochoguembelitria from the lowermost Danian of Tunisia – biostratigraphic and evolutionary implications in planktonic foraminifera

Two lineages of primitive trochospiral species emerged in the earliest Danian after the Cretaceous/Paleogene (K/Pg) mass extinction event, one exhibiting a smooth wall texture with mural pores and the other, a pustulate to rugose wall texture consisting of blunt pustules and small rugosities, imperforate or with decentred pores, and scattered pore-mounds. This evolutionary scenario is based on Tunisian sections, particularly the El Kef section, whose continuity, completeness, abundance and excellent preservation of the foraminifera make it the best locality worldwide for analyzing the taxonomy and evolution of the early Danian planktonic foraminifera. The first lineage appeared about 5 kyr after the K/Pg boundary catastrophic mass extinction and is attributed to the parvularugoglobigerinids (Parvularugoglobigerina and Palaeoglobigerina). The second lineage appeared approximately 35 kyr after the K/Pg boundary event and is assigned to Trochoguembelitria Arenillas, Arz & Náñez, 2012. Morphological and morphostatistical analyses of Trochoguembelitria discriminate at least four species, two of them usually assigned to parvularugoglobigerinids: T. alabamensis (Liu & Olsson, 1992) and T. extensa (Blow, 1979); and two new species: T. liuae sp. nov. and T. olssoni sp. nov

Cicloestratigrafía y paleoclimatología del tránsito Selandiense-Thanetiense (Paleoceno) de Zumaia (Guipúzcoa) con foraminíferos planctónicos y susceptibilidad magnética.

Este Trabajo Fin de Grado (TFG) tiene como objetivo realizar interpretaciones paleoclimáticas de un intervalo deaproximadamente 200 ka (entre 59,3 Ma y 59,1 Ma) del transito Selandiense-Thanetiense (Paleoceno medio-superior) en el tramo de Zumaia (Gipuzkoa). Zumaia contiene un excepcional registro cicloestratigráfico, con ciclos de precesión bien reflejados por una alternancia de margas y calizas. Se han estudiado un total de 20 muestras, 10 correspondiente al Selandiense y los otros 10 al Thanetiense, lo que representa 10 ciclos de precesión. <br /

Cicloestratigrafía y paleoclimatología del Selandiense inferior (Paleoceno) de Zumaia (Guipúzcoa) con foraminíferos planctónicos y susceptibilidad magnética

Este trabajo consiste en la reconstrucción paleoclimática del Daniense superior y Selandiense inferior en la zona de Zumaia. Para ello se ha realizado un estudio de las asociaciones de foraminíferos (a través del índice C/F), un estudio de la susceptibilidad magnética y una correlación con los ciclos de excentricidad y precesión. Se ha detectado un descenso brusco de la temperatura y un aumento de la humedad en el límite D/S, sugiriendo un clima frío y húmedo durante el Selandiense.<br /

Reconstrucción paleoambiental del evento de extinción de los foraminíferos planctónicos del límite Eoceno/Oligoceno en el corte de Fuente Caldera (cordilleras Béticas, provincia de Granada, España)

El presente estudio se centra en el límite Eoceno-Oligoceno, marcado por un evento de extinción asociado a un enfriamiento global que sucedió hace aproximadamente 33.7 millones de años, el cual fue datado en las capas volcanosedimentarias de el GSSP en Massignano. Se realiza un estudio cuantitativo y de alta resolución de los foraminíferos planctónicos preservados en los sedimentos hemipelágicos muestreados en las Cordilleras Béticas (provincia de Granada) correspondientes a las edades Priaboniense (Eoceno Superior) y Rupeliense (Oligoceno Inferior). Tomando como base el estudio cuantitativo, la abundancia de especies y la estructura comunitaria, se establece su variabilidad en el tiempo y se infieren el patrón y las causas de la extinción de los foraminíferos planctónicos y las condiciones paleoclimáticas. Estas inferencias se realizan correlacionando los índices ecológicos, paleoclimáticos y el análisis de isótopos en roca total. Se han identificado tres biozonas (Zonas de Turborotalia cocoaensis, Cribrohantkenina lazzarii, y Paragloborotalia increbescens), y se ha constatado que la extinción es un fenómeno gradual rápido que coincide con el enfriamiento del inicio del Oligoceno

Vulcanismo del Decán, impacto de Chicxulub, control orbital y extinción masiva de los foraminíferos planctónicos: Un estudio multidisciplinar a través del tránsito Cretácico-Paleógeno

El intervalo de un millón de años a través del límite Cretácico/Paleógeno es un breve periodo de la historia de la Tierra en el que se sucedieron varios eventos destacables, uno de los cuales con la capacidad de alterar irreversiblemente la evolución de la vida en el planeta: el conocido como evento de extinción masiva del límite K/Pg. Durante este intervalo de tiempo, la Tierra se encontraba en un estado climático de tipo invernadero relativamente suave y óptimo para la vida. Este estado climático se vio alterado transitoriamente por los cambios ambientales desencadenados por el impacto del asteroide de Chicxulub y por episodios cortos de calentamiento climático y de perturbación en el ciclo del carbono (denominados en sentido amplio como eventos hipertermales). Los eventos analizados son conocidos por sus siglas en inglés como LMWE (Latest Maastrichtian Warming Event), Dan-C2 y LC29n (Lower C29n), y han sido relacionados por algunos autores con las principales fases eruptivas de la Gran Provincia Ígnea del Decán (India).Esta tesis tiene como objetivo analizar e interpretar la respuesta paleobiológica de los foraminíferos planctónicos ante los cambios paleoambientales y paleoclimáticos provocados por el LMWE, el impacto de Chicxulub, el Dan-C2 y el LC29n, para así obtener nuevas evidencias acerca del papel que jugó el vulcanismo masivo del Decán en las extinciones de finales del Maastrichtiense y en la posterior radiación evolutiva durante el Daniense inferior. Para ello, se han analizado cuantitativamente las asociaciones de foraminíferos planctónicos del tránsito K–Pg en cuatro localidades: Caravaca y Zumaia (España) y El Kef y Aïn Settara (Túnez). Las secciones de Caravaca y Zumaia se estudiaron multidisciplinarmente, obteniendo también datos geoquímicos (δ13C, δ18O y CaCO3) y paleomagnéticos (susceptibilidad magnética). Por último, mediante calibraciones magneto- y astrocronológicas, se han datado todos los eventos paleoclimáticos, paleoambientales y paleobiológicos reconocidos. Las técnicas de calibración astrocronológica han permitido, además, valorar el papel jugado por el forzamiento orbital en los eventos analizados.Los resultados han sido publicados en los cinco artículos seleccionados para esta tesis doctoral, y se resumen del siguiente modo: 1) se ha identificado un evento de extinción masiva catastrófica de foraminíferos planctónicos coincidiendo con el límite K/Pg, el cual se ha relacionado con el impacto de Chicxulub; (2) los eventos LMWE, Dan-C2 y LC29n tuvieron una influencia débil y transitoria en la diversidad y en la estructura de las asociaciones de foraminíferos planctónicos; (3) el LMWE fue causado por la coincidencia temporal del último máximo de excentricidad larga del Maastrichtiense y una elevada tasa de desgasificación en el Decán; (4) el evento Dan-C2 estuvo relacionado con los dos máximos de excentricidad corta del primer máximo de excentricidad larga del Daniense, pero no con el vulcanismo del Decán; (5) el evento LC29n fue un evento menor relacionado con un máximo de excentricidad corta, que no produjo un cambio climático o ambiental relevante; y, por último, (6) la principal señal paleobiológica relacionada con el vulcanismo del Decán en el Daniense es un intervalo de estrés ecológico previo al evento Dan-C2 registrada como un incremento brusco en la abundancia relativa de guembelítridos triseriados (Chiloguembelitria) y en la tasa de conchas de foraminíferos planctónicos con crecimientos aberrantes.<br /

Cicloestratigrafía del tránsito Daniense-Selandiense (Paleoceno) de Zumaia (Guipúzcoa) con foraminíferos plantónicos y minerales de la arcilla

La finalidad principal de este trabajo es analizar las asociaciones de foraminíferos planctónicos y la mineralogía de arcillas en la sección de Zumaia, así como su evolución durante el tránsito Daniense-Selandiense (D-S), para interpretar las variaciones paleoambientales y climáticas que originan la ciclicidad registrada en esta sección y las causas que originaron el evento del límite Daniense/Selandiense (D/S)

Cicloestratigrafía en torno al evento MPBE (Selandiense superior) en Zumaia (Gipuzkoa) con foraminíferos planctónicos y minerales de la arcilla

This work includes a quantitative study of planktonic foraminifera at the genus level and a semiquantitative study of clay minerals of the upper Selandian at the Zumaia section (Gipuzkoa). The objective is to analyze the paleoenvironmental and paleoclimatic evolution across the horizon corresponding to the hyperthermal event called Mid Paleocene Biotic Event (MPBE). For the planktonic foraminifera study, a total of 20 samples were analyzed which were prepared by the classic washing techniques. For the paleoclimatic reconstruction, the index C/F was used, which marks the proportion of tropical-subtropical genera. For the mineralogical analysis, 12 of these samples were studied by means of the X-ray diffraction technique of the total sample and the clay fraction (<2µm). The curves of the index C/F and clay mineral abundance indicate cyclical variations compatible with the Milankovitch cycles (of precession and eccentricity). The more marly beds exhibit a greater abundance of tropical-subtropical genera and chlorites, suggesting warmer periods of insolation maximum. The horizon of the MPBE represents an absolute maximum in the index C/F, but does not reflect a significant event different from the rest of the marly levels within the precession cycles identified at Zumaia