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International Journal of Earth Sciences

, Volume 99, Issue 8, pp 1859–1886 | Cite as

Integrated stratigraphy and 40Ar/39Ar chronology of the early to middle Miocene Upper Freshwater Molasse in western Bavaria (Germany)

  • Hayfaa Abdul Aziz
  • Madelaine BöhmeEmail author
  • Alexander Rocholl
  • Jerome Prieto
  • Jan R. Wijbrans
  • Valerian Bachtadse
  • Albert Ulbig
Original Paper

Abstract

A detailed integrated stratigraphic study (biostratigraphy and magnetostratigraphy) was carried out on five sections from the western part of the Bavarian Upper Freshwater Molasse of the North Alpine Foreland Basin (NAFB), greatly improving the chronostratigraphy of these sediments. The sections belong to the lithostratigraphic units Limnische Untere Serie (UL) and Fluviatile Untere Serie (UF) and contain 19 (mostly new) small-mammal bearing levels, significantly refining the local biostratigraphy. Radiometric ages obtained from glass shards from tuff horizons are used together with the biostratigraphic information for constructing and confirming the magnetostratigraphic correlation of the studied sections to the Astronomical Tuned Time Scale (ANTS04; Lourens et al. in Geologic Time Scale 2004, Cambridge University Press, 2004). This correlation implies that the UL lithostratigraphic unit corresponds to the latest Ottnangian and the Early Karpatian, whereas the UF corresponds to the Karpatian and the Early Badenian. This indicates that the Brackish- to Freshwater Molasse transition already occurred during the late Ottnangian. The pre-Riesian hiatus occurred in the latest Karpatian and lower Early Badenian in Eastern Bavaria and Bohemia and in the Late Karpatian and earliest Badenian in Western Bavaria. The geochemical and Ar–Ar data of volcanic ashes suggest that highly evolved silicic magmas from a single volcano or volcanic center, characterized by a uniform Nd isotopic composition, erupted repetitively over the course of at least 1.6 Myr. Three phases of eruptive activity were identified at 16.1 ± 0.2 Ma (Zahling-2), 15.6 ± 0.4 Ma (Krumbad), and 14.5 ± 0.2 Ma (Heilsberg, Hegau). The correlation of the local biostratigraphic zonation to the ANTS04 enables further the characterization of both the Ottnangian–Karpatian and Karpatian–Badenian boundaries in the NAFB by small-mammal biostratigraphy. According to these results the Ottnangian–Karpatian boundary is contemporaneous with the first appearance datum of Megacricetodon bavaricus (in the size of the type population) and the first common occurrence of Keramidomys thaleri, whereas Ligerimys florancei, Melissiodon dominans and Prodeinotherium aff. bavaricum have been already disappeared during the late Ottnangian. The Karpatian–Badenian boundary is characterized by a significant size increase of the large Megacricetodon lineage and possibly a (re-)immigration of Prodeinotherium bavaricum.

Keywords

Biostratigraphy Magnetostratigraphy 40Ar/39Ar dating Miocene Molasse 

Notes

Acknowledgments

We thank Harald Schmidt (Tonwerk Ichenhausen), Wolfgang Neumann (Ziegelwerk Bellenberg), and Georg Bauer (Ziegelwerke Leipfinger-Bader, Puttenhausen) for working permissions and technical help in the clay pits. Special thanks to Gerhard Doppler (Bavarian Geological Survey), Bettina Reichenbacher (LMU Munich), and Jean-Pierre Berger (University Fribourg) for fruitful discussions about the geology and stratigraphy of the West-Molasse and helpful comments on the manuscript. This project was supported by DFG grants BO 1550/7-1, 2 and BO 1550/8.

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Copyright information

© Springer-Verlag 2009

Authors and Affiliations

  • Hayfaa Abdul Aziz
    • 1
  • Madelaine Böhme
    • 2
    Email author
  • Alexander Rocholl
    • 3
  • Jerome Prieto
    • 2
  • Jan R. Wijbrans
    • 4
  • Valerian Bachtadse
    • 1
  • Albert Ulbig
    • 5
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