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Mineralogical, petrological, and geochemical studies of Neoproterozoic Sturtian (750 Ma) and Marinoan (635 Ma) postglacial transition layers in Otavi Group, NW-Namibia

Gyollai, Ildiko (2014) Mineralogical, petrological, and geochemical studies of Neoproterozoic Sturtian (750 Ma) and Marinoan (635 Ma) postglacial transition layers in Otavi Group, NW-Namibia.
Dissertation, University of Vienna. Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
BetreuerIn: Koeberl, Christian

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URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-29374.99459.348569-1
URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-29374.99459.348569-1

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Abstract in English

he aim of this PhD research is to identify the cause of deglaciation of Neoproterozoic Snowball Earth events (Sturtian: 750 Ma, Marinoan: 635 Ma. The research area is located in the Otavi Group, NW-Namibia. The samples were collected by F. Popp in 2009, from postglacial transition layers (at boundary of glacial diamictite and postglacial cap carbonate), from 3 Sturtian (Copper Mine, Sesfontain-Opuwo, Steilrandberge), and 7 Marinoan (Fransfontain, Bethanis, Tweelingskop, Naraachamspos, Entrance to the South Valley, Khowarib Valley, Warmquelle) outcrops. Chapter 2 presents microbial record in Sturtian (750 Ma) oolithic grainstone (basal Rasthof Fm.) from Copper Mine studying by mineral spectroscopic methods and back-scattered electron imaging. Chapter 3 presents synsedimentary microbial layering of neutrophilic iron-oxidizing bacteria and cyanobacteria from the boundary of Sturtian Chuos and Rasthof Fm. (Sesfontain-Opuwo and Steilrandberge outcrops). Chapter 4 presents the search for extraterrestrial signatures to test if a meteorite impact triggered deglaciation of Sturtian and Marinoan Snowball Earth. Chapter 5 emphasizes Zn, C, and O isotopic study of Marinoan postglacial transition layers and the C2a profile from Naraachamspos. Chapter 6 describes microbial activity in Marinoan postglacial transition layer and basal cap carbonates. The biomats of iron oxidizing bacteria are classified by nutrient source 1) hydrothermal vents (synsedimentary microbial layers), 2) bioweathering of iron-bearing minerals, like pyrite, chlorite, 3) microbial coating on clasts (short-term nutrient source or transient suboxic condition). Chapter 7 gives a paleoenvironmental reconstruction of deglaciation of Cryogenic Snowball Earth events, including secondary processes, like weathering and diagenesis. The minor role of detrital minerals, the major presence of authigenic phases dismisses fluvial input from continents, which supports a hard Snowball Earth (completely frozen oceans without detrital input). The geochemical signatures and presence of iron-oxidizing bacteria suggests suboxic, brackish, shallow water environment. The thesis includes two appendices, which contain mineralogy (I) and geochemistry (II) data tables.

Schlagwörter in Englisch

Snowball Earth glaciation / deglaciation / cap carbonates / transition layer / Neoproterozoic / Marinoan / Sturtian / extraterrestrial signatures / neutrophilic ironoxidizing bacteria / paleoenvironment recostruction

Abstract in German

Das Ziel dieser Doktorarbeit ist die Identifizierung der Ursache der Deglaziation der neoproterozoischen "Schneeball Erde" Ereignisse ("Sturtian" ~750Ma, "Marinoan" ~635 Ma). Das bearbeitete Gebiet befindet sich in der Otavi-Gruppe in NW-Namibia. Die Proben wurden im Jahr 2009 von F. Popp gesammelt. Das sind hauptsächlich postglaziale Übergangslagen und Deckkarbonate (cap carbonates) sowie Diamiktite von 3 der Sturtischen (Copper Mine, Sesfontain-Opuwo, Steilrandberge) und 7 der Marinoischen Eiszeit (Fransfontain, Bethanis, Tweelingskop, Naraachamspos, Entrance to the South Valley, Khowarib Valley, Warmquelle) zugehörigen Aufschlüssen. Kapitel 2 präsentiert einen mikrobiellen Beleg für einen sturtischen oolithischen 'Grainstone' (basale Rasthof-Formation bei Copper Mine) mittels mineralspektroskopischen Methoden sowie Rückstreu-Elektronenabbildung an einem Rasterelektronenmikroskop. Kapitel 3 belegt eine synsedimentäre mikrobielle Schichtung durch neutrophilische eisenoxidierende Bakterien und Cyanobakterien an der Grenze zwischen der sturtischen Chuos und der Rasthof Formation (Aufschlüsse Sesfontain-Opuwo und Steilrandberge). Kapitel 4 präsentiert die Suche nach extraterrestrischen Signaturen um die Möglichkeit eines Meteoritenimpakts als Ursache der sturtischen und/oder marinoischen Deglaziation zu untersuchen. Kapitel 5 behandelt Zink-, Kohlenstoff- und Sauerstoffisotopenstudien an der marinoischen postglazialen Übergangslage sowie an einem basalen "cap carbonate"-Profil (C2a, Naraachamspos). Kapitel 6 beschreibt mikrobielle Aktivitäten in der marinoischen postglazialen Übergangslage und den basalen "cap carbonates". Biomatten aus eisenoxidierenden Bakterien werden nach Nährstoffquellen klassifiziert: 1) hydrothermale Schlote (synsedimentäre Mikrobenlagen), 2) Biotische Verwitterung von eisenhaltigen Mineralen wie Pyrit und Chlorit, 3) mikrobieller Überzug an Klasten (kurzzeitige Nährstoffquelle oder vorübergehende suboxische Bedingungen). Kapitel 7 führt eine Paläoumwelt-Rekonstruktion der Deglaziation der cryogenischen Schneeball Erde Ereignisse an, inklusive sedimentärer Prozesse wie Verwitterung und Diagenese. Die geringe Rolle detritischer Minerale und die vorwiegende Präsenz authigener Phasen verwirft den Einfluss fluviatilen Eintrags von den Kontinenten, und könnte damit die Hypothese einer Gesamtvereisung der Ozeane ('hard Snowball Earth") unterstützen. Die Dissertation inkludiert weiters zwei Appendixes mit den vollständigen mineralogischen (I) und geochemischen (II) Datentabellen.

Schlagwörter in Deutsch

Schneeball Erde Vereisung / Deglaziation / Deckkarbonate / Grenzelagen / Neoproterozoic / Marinoischen Eiszeit / Sturtische Eiszeit / extraterrestrische Signaturen / eisenoxidierenden Bakterien / Paleoumwelt-Rekontruktion

Item Type: Hochschulschrift (Dissertation)
Author: Gyollai, Ildiko
Title: Mineralogical, petrological, and geochemical studies of Neoproterozoic Sturtian (750 Ma) and Marinoan (635 Ma) postglacial transition layers in Otavi Group, NW-Namibia
Umfangsangabe: 278 S. : Ill., graf. Darst., Kt.
Institution: University of Vienna
Faculty: Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Publication year: 2014
Language: eng ... Englisch
Supervisor: Koeberl, Christian
2. Supervisor: Popp, Friedrich
Assessor: Libowitzky, Eugen
2. Assessor: Wagreich, Michael
Classification: 38 Geowissenschaften > 38.15 Historische Geologie: Allgemeines
38 Geowissenschaften > 38.28 Sedimentgesteine
38 Geowissenschaften > 38.41 Sedimentation
38 Geowissenschaften > 38.32 Geochemie
38 Geowissenschaften > 38.30 Mineralogie
38 Geowissenschaften > 38.48 Marine Geologie
AC Number: AC11803128
Item ID: 32551
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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