dc.contributor.author
Hohl, Simon V.
dc.date.accessioned
2018-06-08T00:24:49Z
dc.date.available
2015-11-10T15:11:07.897Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/11899
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-16097
dc.description.abstract
The Ediacaran era (635 to 542 Ma) has seen some of the largest geochemical
fluctuations and biological innovations in Earth history. The change from
icehouse to greenhouse climate resulted in melting of low latitude Marinoan
ice sheets and presumably triggered the radiation of early animals at the
Precambrian/Cambrian boundary. Contemporaneous oxygenation of the Earth’s
atmosphere and presumably the deeper oceanic realms further led to evolution
of metazoans, predation and, as a result, extended bio-mineralisation. The
Doushantuo Formation on the Yangtze Platform, South China, is an ideal archive
of temporal and spatial geochemical changes in the late Neoproterozoic oceans,
as it spans 90 % of the Ediacaran (635 ± 0.6 to 551 ± 0.7 Ma) and was
deposited under shallow- to deep water marine environmental conditions. The
major scope of this thesis is to understand the geochemical variations in
Ediacaran marine carbonates and link them to environmental changes. Therefore
carbonate rock leachates of the Doushantuo (and overlying Dengying)
lithologies from the shallow water Xiaofenghe (Hubei Province) and deep water
Yanwutan section (Hunan Province) have been sampled. These samples were
investigated for their major- and trace element concentrations as well as for
their 87Sr/86Sr, δ18Ocarb and δ13Ccarb isotopic compositions. Radiogenic Sr
and stable C and O isotopes were used to distinguish between pristine marine
precipitates and those whose isotopic compositions have been modified by post
depositional fluid flow. Paleo-seawater conditions, such as oxygenation of the
water body and seawater-freshwater mixing were inferred from shale normalised
REE+Y patterns of pristine carbonates. Redox-sensitive elements were used to
assess pore-water redox conditions in the sediments. Furthermore, the Nd
isotopic composition of shallow water carbonates was analysed to deduce the
provenance of the lanthanide source of the Yangtze Platform sediments. Finally
this thesis aims to test whether Cd isotopes may be used to pinpoint the onset
of bio-diversification and the appearance of early animals before the Cambrian
explosion. Therefore Cd isotopes were analysed together with δ13Corg, δ15N,
TOC and N concentrations in carbonates and mudstones from the extreme shallow
water section Xiaofenghe, Hubei Province. This thesis provides deeper insight
into carbonate diagenesis and focuses on the recognition of pristine, open
marine seawater geochemical signatures from signatures modified by either
mixing with freshwater or diagenetic overprint. Deep water carbonates at
Yanwutan section show a distinct overprint by continental basin fluids,
strongly modifying the isotope composition of the sediments. Despite this,
marine REE+Y patterns are commonly still preserved in these lithologies.
Shallow water carbonates at Xiaofenghe section reveal minor diagenetic
overprint. However, the influence of terrestrial lanthanide input, presumably
brought in by freshwater influx via estuarine mixing processes, strongly
modified REE+Y patterns in the very shallow to lagoonal Xiaofenghe section. N
and Cd isotopic compositions of mudstones and carbonates in the same
stratigraphic units reveal distinct fluctuations that cannot be explained by
biological fractionation alone. Hence, δ15N variations might be the result of
isotope fractionation during diagenetic N-loss. The variation in ε112/110Cd
may be caused by isotope fractionation during Cd incorporation in sulphides
and likely modified by salinity-dependent fractionation during carbonate
precipitation. The work suggests that the Cd isotope composition of
Neoproterozoic carbonates, unlike modern marine precipitates, may not be used
as proxy for biological Cd utilisation. It is likely that the modern enzyme
responsible for the isotopically selective Cd utilisation in phytoplankton may
not have been active in Precambrian organisms yet.
de
dc.description.abstract
Das Ediakarium (635 bis 542 Ma) war eine Periode gewaltiger geochemischer
Umwälzungen und biologischer Innovationen. Der Wechsel von der marinoischen
Eiszeit zum Treibhausklima ging einher mit massivem Abschmelzen der Eispanzer
und mag durch den damit verbunden Eintrag von Nährstoffen von den Kontinenten
mit als Auslöser für die folgende Evolution von Metazoen gedient haben. Des
Weiteren trug die zeitgleiche Sauerstoffanreicherung der Atmosphäre und der
tieferen Schichten der Ozeane zur Evolution der Mehrzeller, sowie der
Entwicklung von Jagdverhalten und daraus resultierend zur Entwicklung von
Biomineralisation als Abwehrmechanismus bei. Die Doushantuo Formation auf der
Yangtse Plattform in Südchina gilt als perfekte Lokalität zur Erfoschung von
zeitlichen wie auch räumlichen geochemischen Veränderungen im ediakarischen
Ozean. Die Formation wurde auf 635 ± 0.6 bis 551 ± 0.7 Millionen Jahre vor
heute datiert und umfasst damit etwa 90 % des gesamten Ediakariums, des
Weiteren finden sich in ihr unterschiedliche Ablagerungsräume vom Flach- bis
hin zum Tiefwaser vereint. Das Hauptanliegen dieser Arbeit besteht darin, die
geochemischen Variationen in ediakarischen Karbonaten besser zu verstehen und
durch diese auf die sich verändernden Umweltbedingungen im Ediakarium zurück
zu schließen. Dafür wurden Karbonatauszüge von Doushantuo (und darüber
anstehnden Dengying) Lithologien des Flachwasserprofils bei Xiaofenghe (Hubei
Provinz) und des Tiefwasserprofils bei Yanwutan (Hunan Provinz) untersucht.
Von den Proben wurden Haupt- und Spurenelementkonzentrationen sowie 87Sr/86Sr,
δ18Ocarb und δ13Ccarb Isotopenzusammensetzungen bestimmt. Radiogene Sr- und
stabile O- und C-isotopenverhältnisse wurden als Indikator zur Abgrenzung von
diagenetisch überprägten zu pristinen Karbonatproben genutzt. Paleo-
Meerwasserbedingungen, wie die Sauerstoffsättigung oder der Einfluss von
Frischwasser, wurden mittels PAAS normalisierter Seltener Erden Muster
bestimmt. Die Analyse redox-sensitiver Elemente diente schließlich dazu
Porenwasser Redoxbedingungen zu erfassen. Nd-Isotopenverhältnisse in den
Flachwasserkarbonaten wurden zur Bestimmung der Herkunft der Lanthanidenquelle
in den Karbonaten analysiert. Abschließend wurde mit der Arbeit versucht Cd
Isotope als Indikator für das Einsetzen verstärkter Biodiversität und dem
Aufkommen der ersten Tierstämme im späten Ediakarium zu etablieren. Daher
wurden neben Cd in Karbonaten auch N Isotopenverhältnisse in organikreichen
Lithologien zusammen mit TOC und N Konzentrationen sowie δ13Corg Werten im
Xiaofenghe Flachwasserprofil bestimmt. Die Arbeit gibt weitergehende Einblicke
in die Karbonatdiagenese und versucht die Unterschiede zwischen pristinen und
offenmarinen geochemischen Signaturen von überprägten Signaturen in
Karbonatgesteinen (letztere durch Diagenese oder Mischung von Wassermassen) zu
charakterisieren. Daraus resultierend, haben die Tiefwasserproben des Yanwutan
Profils eine stärkere diagenetische Überprägung der Isotopensignaturen als die
Flachwasserkarbonate erfahren. Diese Überprägung läst sich vermutlich auf die
Reaktion der Karbonate mit kontinentalen Beckenfluiden zurückführen. Diese
Überprägung hat jedoch im allgmeinen die marinen seltenen Erden Muster der
Karbonate nicht verändert. Dahingegen zeigen die Flachwasserkarbonate von
Xiaofenghe eine Veränderung der seltenen Erden Muster durch verstärkten
Eintrag der Lanthaniden in Flussmündungsnähe. N und Cd
Isotopenzusammensetzungen in organikreichen Tonsteinen und Karbonaten der
gleichen stratigraphischen Einheit zeigen starke Veränderungen durch das
Ediakarium. Diese lassen sich nicht allein auf biologische
Isotopenfraktionierung zurückführen. δ15N Variationen könnten auch auf
Isotopenfraktionierung bei diagenetischer Stickstoffabfuhr im Sediment
zurückzuführen sein. Die Variationen in ε112/110Cd werden möglicherweise durch
Isotopenfraktionierung bei einem selektiven Einbau von Cd in Sulphide unter
euxinischen Bedingungen, sowie salinitätsabhängiger Fraktionierung in
Karbonate gesteuert. Als Resultat der Arbeit wird daher angenommen, dass die
Cd Isotopenzusammensetzung von neoproterozoischen Karbonaten nicht von
biologischer Fraktionierung gesteuert wurde. Anders als bei modernen marinen
Sedimenten war damit das Enzym, das für die Cd Isotopenfraktionierung beim
Einbau des Cd in phytoplanktonische Organismen verantwortlich ist, im
Präkambrium vermutlich noch nicht aktiv.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
animal evolution
dc.subject
ocean oxidation
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::550 Geowissenschaften, Geologie::550 Geowissenschaften
dc.title
Multi-proxy study of Ediacaran shallow and deep water carbonates - Yangtze
Platform, South China
dc.contributor.contact
hohl@zedat.fu-berlin.de
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Harry Becker
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Shao-Yong Jiang
dc.date.accepted
2015-11-03
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000100593-2
dc.title.translated
Multielement-Analyse von Flach- und Tiefwasserkarbonaten des Ediakariums auf
der Yangtze Platform, Südchina
de
refubium.affiliation
Geowissenschaften
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000100593
refubium.note.author
inklusive Zusammenfassung in chinesisch
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000018101
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access