آنالیز رخساره‌ها و محیط رسوبی سازند جیرود در برش گرمابدر واقع در البرز مرکزی: با تاکید بر شرایط اکسیداسیون-احیای دیرینه طی نهشت شیلهای سیاه
محورهای موضوعی :ناهید کریمی 1 , دکتر نجمه اعتماد سعید 2 * , ئارام بایت گل 3 , افشین زهدی 4 , توماس کامپن 5
1 - دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان
2 - دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان
3 - دانشگاه تحصیلات تکمیلی زنجان
4 - دانشگاه زنجان
5 - Masaryk University, Kotlářská, Czech (MUNI)
کلید واژه: آنالیز رخساره‌ای, دونین پسین, سازند جیرود, شرایط احیای دیرینه, شیل سیاه,
چکیده مقاله :
دونین پسین در تاریخ زمین با تغییرات مهم آب و هوایی جهانی، حوادث کاهش اکسیژن و انقراض زیستی مهم هنگنبرگ همراه می‌باشد. اصلیترین هدف این مطالعه، بررسی ارتباط بین محیط نهشت دیرینه و شرایط احیای دیرینه طی نهشت رسوبات سازند جیرود با سن دونین پسین در برش گرمابدر واقع در شمال شرق تهران است. سازند جیرود در برش گرمابدر، با ضخامت حدود 280 متر، از نهشته‌های سیلیسی آواری، کربناته، هیبریدی کربناته-سیلیسی آواری و فسفریتی تشکیل شده است. آنالیز رخساره‌های رسوبی سازنده‌ی برش مورد مطالعه، حاکی از وجود سه مجموعه‌ی رخساره‌ای اصلی سیلیسی آواری مربوط به محیط‌های خلیج دهانه‌ای در اثر امواج، بخش حاشیه ساحلی و بخش دور از ساحل و دو مجموعه‌ی رخساره‌ای کربناته مربوط به مناطق بین جزر و مدی و زیر جزر و مدی است و تائیدی بر محیط نهشتی ساحلی–دریایی کم‌عمق است. علاوه بر این، بررسی تغییرات عناصر و اندیس‌های ژئوشیمیایی شرایط احیای دیرینه (همانند U/Th و V/Cr) نیز نشان‌دهنده‌ی شرایط احیاییتر در زمان رسوب‌گذاری شیلهای سیاه و فسفریت‌های سازند جیرود در برش مورد مطالعه است. در مجموع، این نتایج نشان میدهند که انطباق خوبی بین عمق محیط نهشتی و شرایط احیایی حاکم بر آن طی رسوب‌گذاری شیلهای سیاه رنگ سازند جیرود وجود دارد.
The late Devonian has been associated with major global climate changes, widespread anoxia events, and the Hangenberg Crisis. The main aim of this study is to explore the relationship between paleoenvironment and paleoredox condition during deposition of the lower Devonian Jeirud Formation in the Garmabdar section, northeast of Tehran. The Jeirud Formation in the Garmabdar section, with a thickness of about 280 m, is composed of siliciclastics, carbonates, carbonate-siliciclastic hybrids and phosphorite deposits. Sedimentary facies analysis led to recognition of three siliciclastic facies associations related to estuarine environments under the influence of waves, shoreface and offshore and two carbonate facies associations related to intertidal and subtidal environments. Moreover, the geochemical paleoredox proxies (such as U/Th and V/Cr) also suggest prevailing anoxic conditions during deposition of black shales and phosphorites in the studied section. In overall, these results suggest that there is a good agreement between the depth of the depositional environment and anoxic conditions during deposition of black shales of the Jeirud Formation.
امرائی، ج.، رضائی، پ.، امینی، ع.، زمان زاده، م. و توکلی، و.، 1398. تحلیل ریزرخساره‌ها و پتروفاسیس‌ها، ویژگی‌های دیاژنتیکی و شرایط محیطی سازند فراقان در بخش مرکزی خلیج‌فارس. فصلنامه زمین‌شناسی ایران، 15.
- بهرامی، ع. و یزدی، م.، 1391. رخساره زیستی کنودونت‌های مرز دونین-کربونیفر در ایران مرکزی (برش‌های قلعه کلاغو، حوض دوراه 1 و 2) و مقایسه آن‌ها با برش‌های حوضه آلپ در اروپا و ارتباط آن‌ها با حادثه زیستی هنگنبرگ. پژوهش‌های چینه نگاری و رسوب‌شناسی، 4، 59-80.
- پرویزی، ط.، بهرامی، ع.، کایسر، س. و کونیگشوف، پ.، 1398. زیست چینه نگاری نهشته‌های دونین پایانی–کربونیفر آغازین در برش میغان، شمال شرق شاهرود، البرز شرقی. پژوهش‌های چینه نگاری و رسوب‌شناسی، 115.
- خزایی، م.، حسینی برزی، م.، صادقی، ع. و مصدق، ح.، ۱۳۵۹. محیط رسوبی و چینه نگاری سکانسی نهشته‌های سازند جیرود در برش ده صوفیان. علوم زمین، ۱۰۹-۱۱۶.
- رسولی، م.، ۱۳۹۱. محیط رسوبی سازند جیرود و بررسی مرز دونین-كربونیفر در دو برش آبنیك و دره لالون، البرز مركزی. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید بهشتی، ۱۸۰.
- زارعی، ح.، رئیس السادات، س. ن.، مرتضوی مهریزی، م. و یزدی مقدم، م.، 1398. بررسی ریزرخساره‌ها و محیط رسوبی نهشته‌های کرتاسه زیرین در برش قومنجان، جنوب غرب قائن. فصلنامه زمین‌شناسی ایران، 99.
- کریمی، ن.، اعتماد سعید، ن.، بایت گل، ئا. و زهدی، ا.، 1398. طبقه‌بندی سنگ‌های رسوبی فسفاتی سازند جیرود در برش گرمابدر، البرز مرکزی. رسوب‌شناسی کاربردی، 14، 122-128.
- مصدق، ح.، کبریائی زاده، م. و حسینی نژاد، م.، 1384. ویژگی‌های زیست چینه‌ای و رسوب‌شناسی گذر دونین-کربونیفر (سازندهای جیرود و مبارک) در البرز شرقی: معرفی حادثه زیستی هنگنبرگ (Hangenberg bioevent). نهمین همایش انجمن زمین‌شناسی ایران، 13.
- نصیری، ی.، محبوبی، ا.، موسوی حرمی، ر.، خزایی، ا. و یوسفی یگانه، ب.، 1392. بازسازی محیط رسوبی رسوبات سیلیسی آواری – کربناته سازند امیران (کرتاسه بالایی – پالئوسن) در جنوب غرب لرستان. فصلنامه زمین‌شناسی ایران، 27، 55- 74.
- Adabi, M.H., Salehi, M.A. and Ghabeishavi, A., 2010. Depositional environment, sequence stratigraphy and geochemistry of Lower Cretaceous carbonates (Fahliyan Formation), south-west Iran. Journal of Asian Earth Sciences, 39(3), 148-160.
- Awan, R.S., Liu, C., Gong, H., Dun, C., Tong, C. and Chamssidini, L. G., 2020. Paleo-sedimentary environment in relation to enrichment of organic matter of Early Cambrian black rocks of Niutitang Formation from Xiangxi area China. Marine and Petroleum Geology, 112, 104057.
- Barnes, C.E. and Cochran, J.K., 1990. Uranium removal in oceanic sediments and the oceanic U balance. Earth and Planetary Science Letters, 97(1-2), 94-101.
- Barash, M. S. 2016, February. Changes in environmental conditions as the cause of the marine biota Great Mass Extinction at the Triassic–Jurassic boundary. In Doklady Earth Sciences (Vol. 466, No. 2, pp. 119-122). Pleiades Publishing.
- Bayet-Goll, A., Sharafi, M., Jazimagh, N. and Brandano, M., 2022a. Understanding along-strike variability in controlling mechanisms of paleoenvironmental conditions and stratigraphic architecture: Ordovician successions in the Alborz Mountains of Iran at the northern Gondwana margin. Marine and Petroleum Geology, 140, 105654.
- Bayet-Goll, A., Daraei, M., and Imani-Seginsara, M., 2022b. Paleogeographic reconstruction and sequence architecture of the middle-upper Jurassic successions of Hawraman Basin (NW Iran): Implications for tectono-depositional processes of the northeastern passive margin of the Arabian Plate. Geological Journal. 57(5), 2058– 2093.
- Bayet-Goll, A., Daraei, M., Geyer, G., Bahrami, N. and Bagheri, F., 2021. Environmental constraints on the distribution of matground and mixground ecosystems across the Cambrian Series 2–Miaolingian boundary interval in Iran: A case study for the central sector of northern Gondwana. Journal of African Earth Sciences, 176, 104120.
- Bayet-Goll, A., Daraei, M., Taher, S. P. M., Etemad-Saeed, N., de Carvalho, C. N., Zandkarimi, K. and Nasiri, Y., 2020. Variations of the trace fossil Zoophycos with respect to paleoenvironment and sequence stratigraphy in the Mississippian Mobarak Formation, northern Iran. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 551, 109754.
- Bayet-Goll, A., Geyer, G. and Daraei, M., 2018a. Tectonic and eustatic controls on the spatial distribution and stratigraphic architecture of late early Cambrian successions at the northern Gondwana margin: the siliciclastic-carbonate successions of the Lalun Formation in central Iran. Marin and Petroleum Geology, 98, 199–228.
- Bayet-Goll, A., Shirezadeh-Esfahani, F., Daraei, M., Monaco, P., Sharafi, M. and Akbari Mohamadi, A., 2018b. Cyclostratigraphy across a Mississippian carbonate ramp in the Esfahan-Sirjan Basin, Iran: implications for the amplitudes and frequencies of sealevel fluctuations along the southern margin of the Paleotethys. International Journal of Earth Sciences, 107, 2233–2263.
- Bayet-Goll, A., Myrow, P.M., Aceñolaza, G.F., Moussavi-Harami, R. and Mahboubi, A., 2016. Depositional controls on the ichnology of Paleozoic wave-dominated marine facies: new evidence from the Shirgesht Formation, central Iran. Acta Geologica Sinica, 90 (5), 1572-1597.
- Bayet-Goll, A., Geyer, G., Wilmsen, M., Mahboubi, A. and MoussaviHarami, R., 2014. Facies architecture, depositional environments and stratigraphy of the Middle Cambrian Fasham and Deh-Sufiyan formations in the central Alborz. Iran. Facies, 60, 815–841.
- Bond, D.P. and Grasby, S.E., 2017. On the causes of mass extinctions. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 478, 3-29.
- Carmichael, S.K., Waters, J.A., Königshof, P., Suttner, T.J. and Kido, E., 2019. Paleogeography and paleoenvironments of the Late Devonian Kellwasser event: A review of its sedimentological and geochemical expression. Global and Planetary Change, 183, 102984.
- Carmichael, S.K., Waters, J.A., Batchelor, C.J., Coleman, D.M., Suttner, T.J., Kido, E. and Chadimová, L., 2016. Climate instability and tipping points in the Late Devonian: Detection of the Hangenberg Event in an open oceanic island arc in the Central Asian Orogenic Belt. Gondwana Research, 32, 213-231.
- Chang, C.Hu., W., Fu. Q., Cao. J., Wang, X. and Yao, S., 2016. Characterization of trace elements and carbon isotopes across the Ediacaran-Cambrian boundary in Anhui Province, South China: Implications for stratigraphy and paleoenvironment reconstruction. Journal of Asian Earth Sciences, 125, 58-70
- Caplan, M.L. and Bustin, R.M., 1999. Devonian- Carboniferous Hangenberg mass extinction event, widespread organic- rich mudrock and anoxia: causes and consequences, Palaeo, 148, 187- 207.
- Coates, L. and MacEachern, J.A., 1999. The ichnological signature of wave-and river-dominated deltas: Dunvegan and Basal Belly River formations, West-Central Alberta, 29-46.
- Collinson, J. D. and Reading, H. G., 1996. Sedimentary environments: processes, facies and stratigraphy. Alluv. Sediments. Blackwell Scientific Publication. Oxford, 37–82.
- Dashtgard, S.E., MacEachern, J.A., Frey, S.E. and Gingras, M.K., 2012. Tidal effects on the shoreface: towards a conceptual framework. Sediment. Geology, 279, 42–61.
- Dalrymple, R.W., Zaitlin, B.A. and Boyd, R., 1992. Estuarine facies models; conceptual basis and stratigraphic implications. Journal of Sedimentary Research, 62(6), 1130-1146.
- Dott Jr, R. H. and Bourgeois, J., 1982. Hummocky stratification: significance of its variable bedding sequences. Geological Society of America Bulletin, 93(8), 663-680.
- Dunham, R.J., 1962. Classification of carbonate rocks according to depositional texture. In Ham, W. E (Ed), Classification of carbonate rocks. American Association of Petroleum Geologists, Memoir, 1, 108-121.
- Evans, J.E., Maurer, J.T. and Holm-Denoma, C.S., 2019. Recognition and significance of Upper Devonian fluvial, estuarine, and mixed siliciclastic-carbonate nearshore marine facies in the San Juan Mountains (southwestern Colorado, USA): Multiple incised valleys backfilled by lowstand and transgressive systems. Geosphere, 15, 1479–1507.
- Flügel, E. and Munnecke, A., 2010. Microfacies of carbonate rocks: analysis, interpretation and application, 976, 2004. Berlin: springer.
- Flügel, P., 2004. Microfacioes of Carbonate Rocks, Analysis, Interperetation and Application, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 976.
- Fröhlich, S., Petitpierre, L., Redfern, J., Grech, P., Bodin, S. and Lang, S., 2010. Sedimentological and sequence stratigraphic analysis of Carboniferous deposits in western Libya: recording the sedimentary response of the northern Gondwana margin to climate and sea-level changes. Journal of African Earth Sciences, 57(4), 279-296.
- Folk, R.L., 1980. Petrology of Sedimentary Rocks. Hemphill Publishing Company, Austin, Texas, 182.
- Guo, D., Shibuya, R., Akiba, C., Saji, S., Kondo, T. and Nakamura, J., 2016. Active sites of nitrogen-doped carbon materials for oxygen reduction reaction clarified using model catalysts. Science, 351(6271), 361-365.
- House, M.R., 2002. Strength, timing, setting and cause of mid-Palaeozoic extinctions. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 181(1-3), 5-25.
- Holbrook, J.M. and Bhattacharya, J., 2012. What happened to my marine reservoir? Implications of falling stage and lowstand fluvial sediment storage during “sequence-boundary” scour for sand starvation of coastal marine reservoirs. In Annual Meeting. Earth-Science Reviews, 113(3-4), 271-302.
- Jones, B. and Manning, D. A. 1994. Comparison of geochemical indices used for the interpretation of palaeoredox conditions in ancient mudstones. Chemical geology, 111(1-4), 111-129.
- Kaiser, S.I., Aretz, M. and Becker, R.T., 2016. The global Hangenberg Crisis (Devonian–Carboniferous transition): review of a first-order mass extinction. Geological Society, London, Special Publications, 423(1), 387-437.
- Kaiser, S.I., Becker, R.T., Steuber, T. and Aboussalam, S.Z., 2011. Climate-controlled mass extinctions, facies, and sea-level changes around the Devonian–Carboniferous boundary in the eastern Anti-Atlas (SE Morocco). Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 310(3-4), 340-364.
- Kaiser, S. I., Steuber, T., & Becker, R. T., 2008. Environmental change during the Late Famennian and Early Tournaisian (Late Devonian–Early Carboniferous): implications from stable isotopes and conodont biofacies in southern Europe. Geological Journal, 43(2‐3), 241-260.
- Kumpan, T., Kalvoda, J., Bábek, O., Holá, M. and Kanický, V., 2019. Tracing paleoredox conditions across the Devonian–Carboniferous boundary event: A case study from carbonate-dominated settings of Belgium, the Czech Republic, and northern France. Sedimentary Geology, 380, 143-157.
- Li, B., Zhuang, X., Liu, X., Wu, C., Zhou, J. and Ma, X., 2016. Mineralogical and geochemical composition of Middle Permian Lucaogou Formation in the southern Junggar Basin, China: implications for paleoenvironment, provenance, and tectonic setting. Arabian Journal of Geosciences, 9(3), 1-16.
- Mount, J.F., 1984. Mixing of siliciclastic and carbonate sediments in shallow shelf environments. Geology, 12, 432–435.
- Marynowski, L. and Filipiak, P., 2007. Water column euxinia and wildfire evidence during deposition of the Upper Famennian Hangenberg event horizon from the Holy Cross Mountains (central Poland). Geological Magazine, 144(3), 569-595.
- MacEachern, J.A., Pemberton, S.G., Gingras, M.K. and Bann, K.L., 2007. The ichnofacies paradigm: a fifty-year retrospective, in: Trace Fossils. Elsevier, 52–77.
- MacEachern, J. A. and Pemberton, S. G., 1992. Ichnologic aspects of Cretaceous shoreface successions and shoreface variability in the Western Interior Seaway of North America. In: Application of Ichnology to Petroleum Exploration, A Core Workshop (Ed. S.G. Pemberton), SEPM Core Work- shop, 17, 57–84.
- Nagarajan, R., Madhavaraju, J., Nagendra, R., Armstrong-Altrin, J.S. and Moutte, J., 2007. Geochemistry of Neoproterozoic shales of the Rabanpalli Formation, Bhima Basin, Northern Karnataka, southern India: implications for provenance and paleoredox conditions. Revista mexicana de ciencias geológicas, 24(2), 150-160.
- Och, L.M., 2011. Biogeochemical Cycling Through the Neoproterozoic-Cambrian Transition in China: An Integrated Study of Redox-sensitive Elements Doctoral Thesis. University College, London.
- Paproth, E., Feist, R. and Flajs, G., 1991. Decision on the Devonian-Carboniferous boundary stratotype. Episodes Journal of International Geoscience, 14(4), 331-336.
- Sharafi, M., Longhitano, S.G., Mahboubi, A., Moussavi‐Harami, R. and Mosaddegh, H., 2016. March. Sedimentology of a transgressive mixed‐energy (wave/tide‐dominated) estuary, Upper Devonian Geirud Formation (Alborz Basin, northern Iran). In Contributions to Modern and Ancient Tidal Sedimentology. Proceedings of the Tidalites 2012. Conference, 255-286.
- Sharafi, M., Mahboubi, A., Moussavi-Harami, R., Mosaddegh, H. and Gharaie, M. H.M., 2014. Trace fossils analysis of fluvial to open marine transitional sediments: Example from the Upper Devonian (Geirud Formation), Central Alborz, Iran. Palaeoworld, 23, 50–68.
- Sharafi, M., Mahboubi, A., Moussavi-Harami, R., Ashuri, M. and Rahimi, B., 2013. Sequence stratigraphic significance of sedimentary cycles and shell concentrations in the Aitamir Formation (Albian–Cenomanian), Kopet-Dagh Basin, northeastern Iran. Journal of Asian Earth Sciences, 67, 171–186.
- Sharafi, M., Ashuri, M., Mahboubi, A. and Moussavi-Harami, R., 2012. Stratigraphic application of Thalassinoides ichnofabric in delineating sequence stratigraphic surfaces (Mid-Cretaceous), Kopet-Dagh Basin, northeastern Iran. Palaeoworld 21, 202–216.
- Sharafi, M., Mahboubi, A., Moussavi, H. R. and Najafi, M. 2011. Application of shell beds in the sequence stratigraphic beds in the sequence stratigraphic analysis of the Aitamir Formation in the sheikh and the bibahreh synclines, west Kopet-Dagh, 31-47
- Schwarz, E., Veiga, G.D., Spalletti, L.A. and Massaferro, J.L., 2011. The transgressive infill of an inherited-valley system: The Springhill Formation (lower Cretaceous) in southern Austral Basin, Argentina. Marine and Petroleum Geology, 28(6), 1218-1241.
- Stow, D.A.V., 2005. Sedimentary Rocks in the Field: A Color Guide. Elsevier Academic Press, Burlington, MA, 320 .
- Stocklin, J., 1968. Structural history and tectonics of Iran: a review. AAPG Bulletin. 52(7), 1229–1258.
- Sepkoski, J.J., 1996. Patterns of Phanerozoic extinction: a perspective from global data bases. In Global events and event stratigraphy in the Phanerozoic, 35-51. Springer, Berlin, Heidelberg.
- Seyedmehdi, Z., George, A.D. and Tucker, M.E., 2016. Sequence development of a latest Devonian–Tournaisian distally-steepened mixed carbonate–siliciclastic ramp, Canning Basin, Australia. Sedimentary Geology, 333, 164-183.
- Taylor, S.R. and McLennan, S., 1985. The Continental Crust: Its Composition and Evolution. Blackwell, Oxford, 312
- Tribovillard, N., Algeo, T.J., Lyons, T. and Riboulleau, A., 2006. Trace metals as paleoredox and paleoproductivity proxies: an update. Chemical geology, 232(1-2), 12-32.
- Tucker, M.E., 2001. Sedimentary Petrology: An Introduction to the Origin of Sedimentary Rocks. Wiley, 262.
- Wang, S., Zou, C., Dong, D., Wang, Y., Li, X., Huang, J. and Guan, Q., 2015. Multiple controls on the paleoenvironment of the Early Cambrian marine black shales in the Sichuan Basin, SW China: Geochemical and organic carbon isotopic evidence. Marine and Petroleum Geology, 66, 660-672.
- Warren, J., 2000. Dolomite: occurrence, evolution and economically important associations. Earth-Science Reviews, 52(1-3), 1-81.
- Walliser, O.H., 1996. Global events in the Devonian and Carboniferous. In Global events and event stratigraphy in the Phanerozoic. Springer, Berlin, Heidelberg, 225-250.
- Zand-Moghadam, H., Moussavi-Harami, R. and Mahboubi, A., 2014. Sequence stratigraphy of the Early–Middle Devonian succession (Padeha Formation) in Tabas Block, East-Central Iran: Implication for mixed tidal flat deposits. Palaeoworld, 23, 31–49.