Project

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A sedimentological and geochemical analysis of Lower Toarcian sediments across a Swiss transect: Evaluating the impact of the Toarcian Anoxic Event

Applicant Föllmi Karl B.
Number 149546
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Institut de géologie et de paléontologie Université de Lausanne
Institution of higher education University of Lausanne - LA
Main discipline Geochemistry
Start/End 01.11.2013 - 31.10.2017
Approved amount 293'425.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Geochemistry
Other disciplines of Earth Sciences

Keywords (7)

Sedimentology; Jurassic; Geochemistry; Toarcian; Stratigraphy; Oceanic anoxic event; Switzerland

Lay Summary (German)

Lead
Das frühe Toarcium (Jura-Zeitalter: vor ~183 Ma) ist durch weitverbreitete anoxische Verhältnisse in ozeanischen Tiefengewässern charakterisiert, welche auch in den Sedimentarchiven der Schweiz ihre Spuren hinterlassen haben. Unsere Aufgabe in diesem Projekt ist an Hand der Schweizer Archiven diese Umweltverhältnisse besser zu verstehen und Parallele und Unterschiede im Vergleich zu der Sauerstoffverärmung zu finden, die heute an vielen Orten in den Randmeeren festzustellen ist.
Lay summary
Während des frühen Toarciums (Jura-Zeitalter: vor ~183 Ma) fanden weltumspannende Wechsel im Klima und Umwelt statt, die mit einer weiten Verbreitung von sauerstoffarmen Tiefengewässern einhergingen. Diese globalen Änderungen sind recht detailliert in unseren Nachbarländern dokumentiert (wie Frankreich, Deutschland, Italien); die Schweizer Sedimentarchiven sind jedoch in Bezug auf diese Entwicklungen weniger eingehend studiert, trotz der Vielfalt der Aufschlüsse. 
In diesem Forschungsprojekt werden wir Sedimentabfolgen im Jura-Gebirge und in verschiedenen tektonischen Einheiten innerhalb der Alpen studieren. Auf dieser Weise werden wir Informationen aus dem gesamten Tethys-Ozean gewinnen. Während im nördlichen und westlichen Jura, im Ultrahelvetikum und im Briançonnais die Aufschlüsse des Unteren Toarciums eine organisch- und fossilreiche Fazies zeigen, weisen die Sediment im südlichen Jura und in den Helvetischen Alpen eine sehr reduzierte, kondensierte Fazies auf. Es ist nicht klar, wie es zu dieser unterschiedlichen Faziesausbildung gekommen ist; Strömungen dürften jedoch eine wesentliche Rolle gespielt haben. Die Vorkommen in den südlichen Alpen sind sehr unterschiedlich ausgebildet, was darauf hinweist, dass das Briançonnais eine wichtige Rolle als Faziesgrenze gespielt hat. Wir werden die Sedimente mit geochemischen und sedimentologischen Techniken analysieren, und hoffen somit einen vertieften Einblick in die Mechanismen zu gewinnen, die zu diesen wichtigen Umweltänderungen geführt haben. Zudem möchten wir Parallele und Unterschiede finden im Vergleich zu der Sauerstoffverärmung, die heute an vielen Orten in den Randmeeren festzustellen ist.

Direct link to Lay Summary Last update: 27.09.2013

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
T. Vennemann/J. Spangenberg Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Research Infrastructure
Thierry Adatte Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Research Infrastructure
- Exchange of personnel
Museo de historia natural, Lugano Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
P. Baumgartner Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Research Infrastructure
Roberto Scasso Argentina (South America)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
Nagra Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
Enrique Bernardez Chile (South America)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
Walter Etter Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
Emanuela Mattioli France (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
Annual Meeting of the Geological Society of America Talk given at a conference Paleoenvironmental change during the early Toarcian oceanic anoxic event: insights from Switzerland and Chile 22.10.2017 Seattle, United States of America Föllmi Karl B.; Fantasia Alicia;
33st regional Meeting of Sedimentology Talk given at a conference The early Toarcian oceanic anoxic event: northern vs. southern hemisphere paleoenvironmental records: insights from Switzerland and Chile 10.10.2017 Toulouse, France Föllmi Karl B.; Fantasia Alicia;
Swiss Geoscience Meeting Talk given at a conference The Cañadón Asfalto Formation, Argentina: sedimentology and paleoenvironments 19.11.2016 Geneva, Switzerland Föllmi Karl B.; Fantasia Alicia;
32st regional Meeting of Sedimentology Talk given at a conference The Early Toarcian Oceanic Anoxic Event: A Southern Hemisphere record from Chile 23.05.2016 Marrakesh, Morocco Fantasia Alicia; Föllmi Karl B.;
EGU General Assembly Talk given at a conference The Early Toarcian Oceanic Anoxic Event: A Southern Hemisphere record from Chile 18.04.2016 Vienna, Austria Fantasia Alicia; Föllmi Karl B.;
Twenty-fourth Meeting of Swiss Sedimentologists Poster The Cañadón Asfalto Formation (Chubut Province, Argentina): coeval with the Toarcian Oceanic Anoxic Event? 27.02.2016 Fribourg, Switzerland Föllmi Karl B.; Fantasia Alicia;
Swiss Geoscience Meeting Talk given at a conference The Early Toarcian Oceanic Anoxic Event: Insight from the Posidonia Shale across a Swiss transect 21.11.2015 Basel, Switzerland Fantasia Alicia; Föllmi Karl B.;
31st regional Meeting of Sedimentology Poster A sedimentological and geochemical analysis of Lower Toarcian sediments across a Swiss transect: evaluating the impact of the Toarcian anoxic event. International Association of Sedimentology 22.06.2015 Krakow, Poland Fantasia Alicia; Föllmi Karl B.;
EGU General Assembly Poster The Early Toarcian Oceanic Anoxic Event and its sedimentary record in Switzerland 12.04.2015 Vienna, Austria Fantasia Alicia; Föllmi Karl B.;
19th International Sedimentological Congress, Geneva Poster The Early Toarcian Oceanic Anoxic Event and its sedimentary record in Switzerland 18.08.2014 Genf, Switzerland Föllmi Karl B.; Fantasia Alicia;


Associated projects

Number Title Start Funding scheme
169892 Swiss participation in the International Ocean Discovery Program (IODP) through membership in the European Consortium for Ocean Research Drilling (ECORD) 01.01.2017 Research Infrastructure
168994 The expression of Aptian to Turonian oceanic anoxic episodes in the sedimentary record of the Briançonnais in the Swiss and Chablais Préalpes 01.01.2017 Project funding (Div. I-III)

Abstract

Während des frühen Toarcian (Jura: vor ~183 My) fanden weltumspannende Wechsel im Klima und Umwelt statt, die mit einer weiten Verbreitung von sauerstoffarmen Tiefengewässern einhergingen. Diese globalen Änderungen sind recht detailliert in unseren Nachbarländern dokumentiert (wie Frankreich, Deutschland, Italien); die Schweizer Sedimentarchiven sind jedoch weniger eingehend studiert in Bezug auf diese Entwicklungen, trotz der Vielfalt der Aufschlüsse. In diesem Forschungsprojekt werden wir Aufschlüsse im Jura-Gebirge und in verschiedenen tektonischen Einheiten innerhalb der Alpen studieren. Auf dieser Weise werden wir Informationen entlang einer Axe durch den jurassichen Tethys gewinnen. Whereas the sections in the northern and western Jura, the Ultrahelvetic zone and the Briançonnais show a “classical” facies consisting of partly very fossiliferous, organic---rich mudstone, the sections in the southeastern Jura and the Helvetic zone are either highly reduced and condensed, or even missing. Until now, it is not clear which mechanism was responsible for this phenomenon, but emersion and current activity were likely implied. The latter needs to be reconciled with the presence of anoxia in a future model to be developed during this project. The facies in the southern Alps (“Rosso Ammonitico lombardo”) is very different and shows the importance of the Early Jurassic Piemont Ocean as a divide between differently oxygenated marine realms. The tools to be used are biostratigraphy (for dating and correlation purposes), facies and microfacies analysis (presence or absence of benthos, oxygenation levels in bottom waters and sediments), sedimentology (e.g., study of sedimentary condensation, influence of storm events and gravity---flow deposits), mineralogy (presence of phosphate, biosilica, kaolinite, etc.), carbon isotopes (carbon cycle, correlation), strontium isotopes (dating and correlation), phosphorus contents (trophic levels, anoxia), redox---sensitive trace elements (e.g., U, V, Mo, As), and organic---carbon contents (preservation and provenance of organic matter). OAE’s are the expression of episodes of extreme paleoenvironmental conditions, and occurred only sporadically through the Phanerozoic. They mostly result from some sort of combination of climate change, sea---level change, and changes in trophic levels, and were in many cases triggered by episodes of intense volcanism. A profound understanding of these events will improve our knowledge on the behavior and stability of the biosphere under extreme conditions, on the resulting feedback mechanisms, which help to stabilize the paleoenvironmental conditions to a more favorable level, and on the response time of the Earth’s system as a whole to environmental perturbations. This is also important since in spite of all differences, certain similarities are observed today, with the installation of dysaerobic conditions in basins nearby urbanized zones, increase in nutrient output into the oceans, and the loss of reefs and carbonate platforms.
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