The Permian-Triassic boundary in the NW-Iranian Transcaucasus and in Central Iran

Abstract

Perm/Trias-Grenzprofile in den Regionen von Julfa (NW-Iran) und Abadeh (Zentral-Iran) zeigen eine Abfolge von drei charakteristischen Gesteinseinheiten, (1) den Paratirolites Limestone mit dem end-permischen Massensterbehorizont an seiner Oberkante, (2) den Boundary Clay und (3) die untertriassische Elikah-Formation mit der mit Conodonten definierten Perm/Trias-Grenze an seiner Basis. Die Karbonatmikrofazies zeigt eine Veränderung in den Profilen bei Julfa; innerhalb des Paratirolites Limestone ist eine zunehmende Anzahl von Intraklasten, Fe-Mn-Krusten und biogenen Verkrustungen erkennbar. Die Karbonatproduktion des späten Perms wurde mit der Ablagerung von mikrobiellen Karbonaten an der Basis der Elikah-Formation in Julfa erneuert. Die in den Profilen von Baghuk (Abadeh-Region) vorkommenden Mikrobialite sind vielfältig; es gibt groß-und kleinskalige, arboreszierendende Mikrobialit-Ansammlungen mit auffälliger Morphologie und innerer Struktur. In den Regionen von Julfa (NW-Iran) und Abadeh (Zentral-Iran) deutet eine deutliche und weltweit nachvollziehbare negative Kohlenstoffisotopenexkursion hin. Die rasche Exkursion der Kohlenstoffisotopenexkursion unterhalb des Aussterbehorizonts im obersten Bereich des Paratirolites Limestone wird durch eine stratigraphische Kondensation, die ein Defizit der Karbonatproduktion/Akkumulation und/oder eine schnelle geochemische Veränderung in Richtung Karbonatuntersättigung spiegelt, verstärkt. Dies deutet darauf hin, dass ein länger andauernder Mechanismus, wie die thermische Metamorphose von an organischem Material reicher Sedimente, und/oder verstärkte Verwitterung auf den Kontinenten, die negative Perm/Trias- Kohlenstoffisotopenexkursion verursacht haben könnte. Die Stickstoffisotopenwerte zeigen keinen Trend unterhalb des Aussterbehorizonts, was auf eine Kombination verschiedener Prozesse (Stickstofffixierung und ein Gleichgewichtszustand zwischen Nitratassimilation, Stickstoff-Fixierung und Denitrifikation) hinweist.

Permian-Triassic boundary sections in the Julfa (NW Iran) and Abadeh (Central Iran) regions display a succession of three characteristic rock units, (1) the Paratirolites Limestone with the end-Permian mass extinction horizon at its top, (2) the Boundary Clay, and (3) the Early Triassic Elikah Formation with the conodont Permian-Triassic boundary at its base. The carbonate microfacies reveals a change, in the sections near Julfa, within the Paratirolites Limestone with an increasing number of intraclasts, Fe-Mn crusts, and biogenic encrustation. A decline in carbonate accumulation occurs towards the top of this unit, finally resulting in a complete demise of the carbonate factory. The skeletal carbonate factory was restored with the deposition of microbial carbonates at the base of the Elikah Formation at Julfa. At Baghuk Mountain (Abadeh region) large- and small-scale, arborescent microbialite buildups with conspicuous morphology and internal structure occur. In the Julfa and Abadeh regions, a prominent and globally traceable negative carbon isotope excursion indicates major perturbations of the carbon cycle around the P-Tr boundary. The sudden carbonate carbon isotope decrease below the extinction horizon is triggered by stratigraphic condensation that mirrors a deficit of the carbonate production/accumulation and/or a rapid geochemical change towards carbonate undersaturation. The negative carbon isotope trend before extinction horizon is gradual, suggesting that a longer lasting mechanism, such as thermal metamorphism of organic-rich sediments, and/or enhanced weathering on the continents may have caused the negative Permian-Triassic stable carbon isotope excursion. The bulk nitrogen isotope values in the sections of the Julfa region do not show any trend below the extinction horizon, pointing to rather mixing of different processes (nitrogen fixation and an equilibrium state between nitrate assimilation, nitrogen fixation, and denitrification).