Albian high-resolution biostratigraphy and isotope stratigraphy: The Coppa della Nuvola pelagic succession of the Gargano Promontory (Southern Italy)

Abstract.

High-resolution δ¹³C and δ¹⁸O curves, calibrated against planktonic foraminiferal and calcareous nannofossil biostratigraphy, are provided for the upper Aptian–lower Cenomanian pelagic succession of the Gargano Promontory (Coppa della Nuvola section, southern Italy). The succession consists of two superimposed formations: the Marne a Fucoidi and the Scaglia (lower portion only). According to our integrated biostratigraphy, the entire succession spans the latest Aptian (planktonic foraminiferal T. bejaouaensis and calcareous nannofossil R. angustus Zones) and early Cenomanian stages (R. cushmani Zone CC9c). The Marne a Fucoidi–Scaglia transition falls in the late Albian (R. ticinensis Zone; CC9a+b Subzones).

The high-resolution δ¹³C curve from the Coppa della Nuvola section can be sub-divided into characteristic segments. Four negative shifts of δ¹³C are recorded, followed by increasing values in, respectively, the early Albian (C11, C12), the early late Abian (C14, C15), the late Albian (C16, C17), and the early Cenomanian (C22). The late Albian carbon-isotope event, corresponding to the Oceanic Anoxic Event (OAE) 1d or Breistroffer Event, is possibly missing in the Coppa della Nuvola section as a result of condensation or erosion (C19–C20?). Even if, in the section studied, carbon-rich levels are not recorded (though some stratigraphic intervals are covered by Quaternary deposits in the lower portion), it is likely that the lower Albian (T. primula; P. columnata Zones) and the upper Albian (T. praeticinensis Subzone–R. subticinensis Zone; R. achlyostaurion Zone) positive δ¹³C peaks succeeding negative trends in δ¹³C (C11–C12; C16–17) record the pattern of global carbon burial, documented in other areas of the Gargano Promontory and elsewhere and connected to the OAE1b and OAE1c. Some or all of the negative δ¹³C shifts may record the introduction of isotopically light carbon into the ocean–atmosphere system from the dissociation of gas hydrates.

The δ¹⁸O curve of the Coppa della Nuvola section shows a similar trend to that of the δ¹³C curve. Although partly of diagenetic origin, the negative shifts in the early Albian, late Albian and early Cenomanian may be interpreted as records of warming events resulting from the introduction of methane and its oxidation product carbon dioxide into the atmosphere.

The palaeoceanographic conditions inferred by the biotic and isotopic changes suggest fluctuating meso-eutrophic conditions through the late-Aptian–early-middle Albian and increasingly stable oligotrophic situation starting from the late Albian interval. Two main possible episodes of increased eutrophy, suggested by pulses in radiolarian abundance and marked drop in foraminiferal diversity, occurred during the Albian and correlate with the above-mentioned positive carbon-isotope shifts and regional and supraregional accumulation of organic matter (OAE1b and OAE1c).

Riassunto.

In questo lavoro sono presentate le curve ad alta risoluzione degli isotopi stabili del carbonio e dell’ossigeno (δ¹³C, δ¹⁸O), calibrate con la biostratigrafia a foraminiferi planctonici e nannofossili calcarei per l’intervallo cronostratigrafico Aptiano superiore–Cenomaniano inferiore della successione pelagica di Coppa della Nuvola (Pro-montorio del Gargano, Italia meridionale). Dal punto di vista litostratigrafico, la successione è costituita nella porzione inferiore dalle Marne a Fucoidi e nella porzione superiore dalla Scaglia. Lo studio biostratigrafico integrato della sezione ha permesso di riferire l’intera successione all’intervallo compreso tra l’Aptiano superiore [Zona a Ticinella bejauoaensis (foraminferi planctonici) e Zona a Rhagodiscus angustus (nannofossili calcarei)] ed il Cenomaniano inferiore (Sottozona a nannofossili CC9c e Zona a foraminiferi Rotalipora cushmani). Il limite tra le Marne a Fucoidi e la Scaglia cade nell’Albiano superiore [Zona a Rotalipora ticinensis (foraminiferi planctonici); Sottozone CC9a+b (nannofossili calcarei)]. A differenza di altre successioni pelagiche del Gargano, nella sezione di Coppa della Nuvola non sono stati osservati livelli di black shale, anche se non è possibile escludere che questi coincidano con i tratti coperti nella parte inferiore della sezione.

La curva ad alta risoluzione del δ¹³C può essere suddivisa in diversi segmenti caratteristici. In particolare, quattro picchi negativi, ognuno dei quali seguito da un aumento del valore, sono osservabili rispettivamente nell’Albiano inferiore (C11, C12), alla base dell’Albiano superiore (C14, C15), al termine dell’Albiano superiore (C16, C17) e nel Cenomaniano inferiore (C22). Tali picchi negativi sono separati da tre intervalli nei quali i valori del δ¹³C si mantengono pressochè costanti. Sembra mancare, probabilmente per fenomeni d’erosione o condensazione, l’evento isotopico dell’Albiano superiore (C19–C20?) corrispondente all’evento anossico OAE1d (Evento Breistroffer). Nonostante nella sezione Coppa della Nuvola non siano stati rinvenuti livelli ricchi in carbonio organico, è comunque probabile che i picchi positivi del δ¹³C documentati nell’Albiano inferiore (C12, Zone a Ticinella primula e a Prediscosphaera columnata) e nell’Albiano superiore (C16, Sottozona a Ticinella praeticinensis della Zona a Rotalipora subticinensis e Zona a Rhagodiscus achlyostaurion) corrispondano agli episodi globali di seppellimento di carbonio organico già segnalati per altre aree del Gargano e connessi con gli eventi anossici OAE1b e OAE1c. I picchi negativi nella curva del δ¹³C possono rappresentare la documentazione dell’introduzione di grandi quantità di carbonio isotopicamente leggero nel sistema oceano-atmosfera in seguito a dissociazione di gas idrati.

La curva del δ¹⁸O della sezione analizzata mostra un andamento simile alla curva del carbonio. Benchè parzialmente di origine diagenetica, i picchi negativi osservati nell’Albiano inferiore, Albiano superiore e Cenomaniano inferiore possono essere interpretati come la registrazione di eventi di riscaldamento risultanti dall’introduzione di anidride carbonica come prodotto di ossidazione di metano.

Le condizioni paleoceanografiche, deducibili dai segnali biotici e isotopici, sono caratterizzate da fluttuazioni tra mesotrofia ed eutrofia durante l’intervallo compreso tra l’Aptiano superiore e l’Albiano inferiore e medio. A partire dall’Albiano superiore vengono ad instaurarsi condizioni più stabili tendenti all’oligotrofia. Due principali episodi di aumento dell’eutrofia, documentati durante l’Albiano, sono suggeriti da picchi d’abbondanza dei radiolari accompagnati da una marcata diminuzione della diversità dei foraminiferi. Tali episodi si correlano con i sopracitati picchi positivi degli isotopi del carbonio e accumulo regionale e sopraregionale di sostanza organica (OAE1b e OAE1c).