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Stratigraphic architecture and depositional sequence stratigraphy of the Jurassic Datta Formation in the low latitude Tethyan Salt Range Pakistan
Shahid Iqbal
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium NAWI aus dem Bereich Naturwissenschaften (Dissertationsgebiet: Erdwissenschaften)
Betreuer*in
Michael Wagreich
DOI
10.25365/thesis.55063
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30918.91077.203754-8
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Trias-Jura-Grenze stellt einen Zeitraum einer großen Krise in der Erdgeschichte dar und geht einher mit einem ausgeprägten Meeresspiegelabfall. Die Natur und Schwere der Organismenkrise und die Magnitude und Ausmaß des Meeresspiegelrückganges an dieser Grenze sind Ziel vieler wissenschaftlicher Untersuchungen. Beide Ereignisse stehen in Zusammenhang mit dem basaltischen Vulkanismus der Zentralatlantischen Magmatischen Provinz (Central Atlantic Magmatic Province, CAMP) und der damit verbundenen Hypothese extremen Treibhausklimas, die als der bestimmende Prozess gesehen wird, der zu den weitverbreiteten Aussterbeereignissen im marinen und terrestrischen Bereichen geführt hat. Allerdings sind die meisten Studien bisher in europäischen Sedimentarchiven und der West-Tethys sowie Nordamerika durchgeführt worden, also auf die nördliche Hemisphäre (Laurasia) beschränkt. Es gibt kaum signifikante Daten aus der Südhemisphäre (Gondwana). In Pakistan, in der westlichen Salt Range und den Trans–Indus Ketten, wird der Trias-Jura-Grenzintervall durch die mächtigen Dolomite der obertriassischen Kingriali-Formation und den überlagernden siliziklastikareichen Schichten der unterjurassischen Datta-Formation gebildet. Die vorliegende Arbeit benutzt Aufschlussdaten, Modalzusammensetzungen (Petrographie), Gesamtgesteinsmineralogie (XRD), Tonmineralogie, Gesamtgesteins-chemismus und Schwermineralanalysen um die Ablagerungsmilieus, Faziesarchitektur in Raum und Zeit, und die Sedimentquellen und Sedimentfallen der Datta-Formation zu analysieren. Die paläoklimatischen Bedingungen während des Trias-Jura-Überganges werden herausgearbeitet um die Hypothese eines globalen extremen Treibhausklimas zu testen. Palynologische Untersuchungen wurden unternommen, um die biostratigraphische Einzeitung der Kingriali- und Datta-Formationen zu rekonstruieren.
Nach dem Niedergang der obertriassischen Karbonatplattformen der Kingriali-Formation etablierten sich terrestrische Ablagerungsbedingungen in der Salt- und der Trans–Indus Range. Ein ausgedehntes fluviatil-deltaisches Ablagerungssystem entstand mit der unterjurassischen Datta-Formation. In der westlichen Salt Range treten Rinnenfüllungen, Rinnenrandsedimente-Überflutungssedimente und lagunäre-randlich marine Ablagerungen auf. In den Trans–Indus Ketten keilen die lagunär - randlich marine Ablagerungen aus, und vorwiegend kontinental-fluviatile Faziesvergesellschaftungen wurden abgelagert.
Während der Ablagerung der Kingriali-Formation herrschte ein arid-semiarides Treibhausklima. Belegt wird dieses Paläoklima durch die Illit-reiche Tonmineralzusammensetzungen (>90% Illit), das Auftreten von Gips, niedrige Werte des Chemical Index of Alteration (CIA; Mittelwert bei 77) und andere geochemische Signale aus dem oberen Abschnitt der Kingriali-Formation. Abnormal erhöhte Gehalte an Seltenen Erden (REE > 6000 ppm in der Nammal Schlucht) der obersten grünlichen Tonsteine der Kingriali-Formation sind als potentieller Korrelationshorizont zu dem Vulkanismus der Central Atlantic Magmatic Province zu interpretieren. Die folgende Ablagerung der Datta-Formation fand unter einem heißen und humiden Treibhausklima statt. Kaolinit-reiche Tonmineralogie (>90% Kaolinit), superreife Quarzarenite, Böhmit- und Hämatit-reiche Laterite, und sehr hohe Werte des Chemical Index of Alteration (Mittelwert größer 92) und andere geochemische Signale zeigen alle Ablagerung unter Treibhausbedingungen.
Das siliziklastische Material wurde durch Aufsteigen und Freilegung permischer und älterer siliziklastischer Sedimente im Liefergebiet der Salt Range und in Gebieten weiter östlich und südöstlich am Indischen Kraton, in einem extensionellen Regime mit Grabenbrüchen mit randlichen Erhebungen, bereitgestellt. Diese Sedimente wurden durch ein westlich bis nordwestlich orientiertes fluviatil-deltaisches System wiederaufgearbeitet und zum Ablagerungsgebiet der Datta-Formation transportiert. Das Auftreten von Quarzareniten, der sehr hohe ZTR-Index der Schwerminerale (>95%) und weitere geochemische Signale weisen alle auf Wiederaufarbeitung der Sedimente in einem Treibhausklima nach dem ariden Spättriasklima hin. Ein dominant saures magmatisches Liefergebiet im Ost-Südosten im Indischen Kraton, in den Aravalli-Malani-Ketten, kann nachgewiesen werden.
Das Rhätium-Alter der Kingriali-Formation wird durch die Dinoflagellatenzysten Rhaetogonyaulax, Suessia und Baumontella bestätigt. Das Erstauftreten von Cerebropollenites thiergatii im unteren Teil der Datta-Formation belegt die Basis des Hettangiums. Damit wird auch ein komplettes Sedimentarchiv über die Trias-Jura-Grenze biostratigraphisch belegt. Diese Arbeit präsentiert damit eine der ersten Trias-Jura-Sedimentabfolgen aus Gondwana und kann daher zu einem neuen und tieferen Verständnis der Trias-Jura-Grenze beitragen.
Abstract
(Englisch)
The Triassic–Jurassic boundary (TJB) represents an interval of a major biotic crisis in the Earth’s Phanerozoic history and coincides with a prominent sea-level fall. The nature and severity of the biotic crises and the magnitude and extend of sea-level fall at the boundary interval have remained the focus of many studies. Both the events are linked to the Central Atlantic Magmatic Province (CAMP) basaltic activity and the associated hypotheses of extreme greenhouse warming is considered as a favoured mechanism for widespread extinctions in the marine and terrestrial realms. However, most of these evidences so far are based on studies focused on the European basins including the western Tethys, and North America, the then northern hemisphere (Laurasia). No significant data is available from the then southern hemisphere (Gondwana). In the western Salt Range and Trans–Indus ranges of Pakistan, the thick dolomite of the Upper Triassic Kingriali Formation and the overlying siliciclastic rich strata of the Lower Jurassic Datta Formation represent the Triassic–Jurassic transition. The present study uses outcrop data, framework composition (petrography), bulk mineralogy (XRD), clay mineralogy, bulk sediments geochemistry and heavy mineral analysis to unravel the depositional palaeoenvironments, spatio-temporal facies architecture, and source to sink analyses of the Datta Formation. The palaeoclimatic conditions during the Triassic–Jurassic transition have been worked out in the area to test the hypothesis of global extreme greenhouse conditions. Palynological analysis has been used to establish the biostratigraphic positions of the Kingriali and Datta formations.
Following the demise of the Upper Triassic platform carbonates of the Kingriali Formation; terrestrial settings established in the Salt and Trans–Indus ranges. A major continental, fluvial-deltaic depositional system was established in the area and it deposited the Lower Jurassic Datta Formation in the western Salt and Tran–Indus ranges. In the western Salt Range mostly channel belt, channel margin/floodplain and lagoonal/marginal marine facies associations were deposited by this system. However, in the Trans–Indus ranges the lagoonal/marginal facies association pinches out and dominantly continental-fluvial facies associations were deposited in these areas.
During the deposition of the Kingriali Formation arid-semiarid hothouse palaeoclimatic conditions prevailed in the area. The illite rich clay mineralogy (>90% illite), presence of gypsum beds, low values of chemical index of alteration (CIA; average 77) and other geochemical proxies for the upper part of the Kingriali Formation provide conclusive evidences for such palaeoclimate. Abnormally high total rare earth elements content (REE > 6000 ppm in Nammal Gorge) of the topmost green shale of the Kingriali Formation provides a potential correlation horizon between this and the volcanism related to the Central Atlantic Magmatic Province (CAMP) activity. Following this the Datta Formation was deposited in an overall hot and humid greenhouse conditions. The kaolinite rich clay mineralogy (>90% kaolinite), supreme mature quartz arenites, boehmite, haematite rich laterites, very high CIA values (average > 92) and combined results of the geochemical proxies all advocate deposition under greenhouse conditions.
Exhumation and subsequent exposure of the Permian and older siliciclastics of the Salt Range and areas further east –southeast in Indian craton, in a shoulder rift tectonic setting, provided the source for the siliclastic detritus. These sediments were transported and reworked by the fluvial-deltaic system in a west-northwestward direction to the depositional site of the Datta Formation. The quartz arenite nature, very high ZTR-index (> 95) and geochemical proxies all favour reworking and recycling of sediments under greenhouse conditions following the late Triassic aridity. These proxies provide coherent evidences for sediments derivation from a dominantly acidic igneous source exposed towards the east-southeast in the Indian craton; the Aravalli–Malani ranges.
The dinoflagellate cysts Rhaetogonyaulax, Suessia and Baumontella confirm a Rhaetian age for the Kingriali Formation. The first occurrence of Cerebropollenites thiergatii within the lower part of the Datta Formation indicates the approximate position of the base of the Hettangian. Thus the Salt and Trans–Indus ranges of Pakistan preserve a complete record of sedimentation across the Triassic–Jurassic transition. This study presents one among the first outcrop areas of the TJB interval from the Gondwana region and may open new area for the understanding of the Triassic–Jurassic transition.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Triassic-Jurassic boundary Salt Range Trans-Indus ranges clay mineralogy sediments geochemistry greenhouse conditions fluvial-deltaic chemical index of alteration ZTR-Index
Schlagwörter
(Deutsch)
Trias-Jura-Grenze Salt Range Trans-Indus Ketten Tonmineralogie Gesamtgesteinmechanismus Treibhausklima fluviatil-deltaisch chemical index of alteration ZTR-Index
Autor*innen
Shahid Iqbal
Haupttitel (Englisch)
Stratigraphic architecture and depositional sequence stratigraphy of the Jurassic Datta Formation in the low latitude Tethyan Salt Range Pakistan
Publikationsjahr
2018
Umfangsangabe
234 Seiten : Illustrationen, Diagramme, Karten
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Ahmed Abbasi Iftikhar ,
Wolfgang Matte
AC Nummer
AC15270715
Utheses ID
48662
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 426 |