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Facies

, 16:89 | Cite as

Facies and paleogeography of the marine Upper Permian and of the Permian-Triassic boundary in the Southern Alps (Bellerophon formation, Tesero Horizon)

  • Sibylle U. Noé
Article

Summary

The marine Upper Permian and the Permian-Triassic boundary of the Southern Alps between Val Adige (Southern Tyrol, northern Italy) and the Karawanken Mountains (northern Yugoslavia) were studied with respect to microfacies, paleogeography and biostratigraphy.

The Upper Permian consists of the Bellerophon Formation (20–360 m thick) and the lower part of the conformably overlying Tesero Horizon (4–6 m thick). The Bellerophon Formation was deposited in a marginal basin of the Tethys on a homoclinal ramp dipping slightly eastward. The ramp developed on a passive continental margin upon the clastic sediments of the Val Gardena Sandstone Formation. Slow subsidence caused by extension of the crust was responsible for the accumulation of thick shallow-marine sequences exhibiting a transgressive development from the base to the top.

The depositional area shows four parts as distinguished by lithology. These are from W to E:
  1. 1.

    A near-coastal environment with strong clastic influx in an irregular alternation of dolomite and gypsum;

     
  2. 2.

    An inner shelf area with a restricted environment and the following sedimentary cycles: regressive gypsum-dolomite cycles (sabkha cycles) in the lower part, followed by dolomites deposited in a restricted environment and limestone-dolomite cycles with a transgressive tendency in the upper part;

     
  3. 3.

    An inner shelf area with a less restricted environment; isoclinally folded subaqueous laminated gypsum in the lower part is followed by limestone-dolomite cycles and rauhwacke of restricted environment in the middle part and an alternation of limestones and marls at the top, producing a cyclic low/high energy sedimentary pattern;

     
  4. 4.

    An off-shore part of the inner shelf area with thin evaporitic sequences (rauhwacke) in the lower part and completely dolomitized carbonates in the middle and upper part, deposited under low-energy conditions.

     

The depositional area of the Bellerophon Formation is subdivided into two basins produced by a fault-bound structural high (Comelico High) which is responsible for the more restricted environment in the western part.

The microfacies analysis of the evaporitic sequences led to a refinement of the sabkha model of BOSELLINI & HARDIE (1973). The limestones are subdivided according to water movement (micrites-sparites) and the diversity of organisms (dominance of molluscs and ostracods, and of algae and foraminifera). The transgressive megacycle culminates in the deposition of an open marine grapestone facies. Freshwater influence affected all parts of the Bellerophon Formation during early diagenesis.

The distribution of the microfacies types enables of the topography of the sea floor to be reconstructed as well as a distinction to be made between a restricted lagoon, an open lagoon and an open shallow-marine area. The open marine influence shifts towards the coast in course of time, filling the slight relief caused by little shoals on the sea floor. The top of the Bellerophon Formation represents a very shallow open marine area.

The grapestone facies continuously grades up into the oolites of the basal Tesero Horizon, followed by a regression indicated by algal mats. In the lower part these mats are reworked to intraclasts; in the upper part they represent a muddy tidal flat.

Synsedimentary faults cause a varying development of the basal Tesero Horizon in different areas: While the oolites of the western basin transgrede, an emersion horizon on the top of the Bellerophon Formation is found in a small area at the eastern margin of the Comelico High; it is, in turn, followed by peritidal deposits. The thin oolites deposited in the eastern basin, which grade continuously from the underlying grapestone facies, represent a peritidal member in the regressive sequence leading to the formation of algal mats. At the top of the Tesero Horizon, a new transgression is manifested by the subtidal biomicrites of the Mazzin Member.

Algae and foraminifera are strongly influenced by the environment: Euryhaline organisms likeGymnocodium, Atractyliopsis, agglutinated foraminifera,Earlandia andHemigordius occur in the strongly hypersalinar environment of the basal evaporitic sequences and in the peritidal deposits of the Tesero Horizon as well as in biosparites of the open marine, while the stenohaline Fusulinids, Biseriamminids and diverse Nodosariids are restricted to the open marine environment.

A biostratigraphic subdivision of the lower and middle parts of the Bellerophon Formation into zones with algae and foraminifera is not possible because of this restricted environment. In the limestones of the upper part two stages (Dzhulfian and Dorashamian) can be distinguished.

In contrast to earlier hypotheses, the Permian-Triassic boundary lies within the Tesero Horizon at the base of sediments representing deposition on a muddy tidal flat. Here the Permian microfauna and microflora became extinct, a mixed fauna with Permian-type brachiopods and Triassic-type bivalves appeared. In South China this mixed fauna is associated withOtoceras woodwardi, the index ammonite of the Lowermost Triassic.

Keywords

Lithostratigraphy Microfacies Carbonate Ramp Paleogeography Biostratigraphy Southern Alps Permian-Triassic Boundary 

Fazies und Paläogeographie des marinen Oberperms und der Perm-Trias-Grenze in den Südalpen (Bellerophon Schichten, Tesero Horizont)

Zusammenfassung

Das marine Oberperm und die Perm-Trias-Grenze in den Südalpen zwischen Etsch (Südtirol/Norditalien) und Karawanken (Nordjugoslawien) wurden im Hinblick auf Mikrofazies, Paläogeographie und Biostratgraphie untersucht.

Das Oberperm setzt sich aus den 20–360 m mächtigen Bellerophon-Schichten und dem unteren Teil des konkordant darüberliegenden 4–6 m mächtigen Tesero-Horizontes zusammen. Die Bellerophon-Schichten wurden in einem Randmeer der Tethys abgelagert, dessen westliche Küstenlinie im Bereich der Etsch lag. Die stets flachmarinen Sedimente wurden auf einer leicht nach E geneigten homoklinalen Karbonatrampe abgelagert, die sich über den liegenden klastischen Grödener Schichten an einem passiven Kontinentalrand entwickelt hat. Die großen Sedimentmächtigkeiten kommen durch langsame Subsidenz zustande, die durch Krustendehnung bedingt ist.

Der Ablagerungsraum läßt sich nach der lithologischen Entwicklung von W nach E in vier Bereiche gliedern:
  1. 1.

    Randbereich mit einer klastisch beeinflußten unregelmäßigen Dolomit-Gips-Wechselfolge;

     
  2. 2.

    Innerer lagunärer Schelfbereich, gekennzeichnet durch regressive Gips-Dolomit-Zyklen (Sabkha-Zyklen) im unteren Teil, lagunäre Dolomite in der Mitte und Kalk-Dolomit-Zyklen mit transgressiver Tendenz im Top;

     
  3. 3.

    Innerer Schelfbereich mit stärker offen-marinen Bedingungen; über subaquatisch abgelagerten, stark isoklinal verfalteten laminierten Gipsen folgen unregelmäßige lagunäre Kalk-Dolomit-Zyklen und Rauhwacken in der Mitte sowie eine Kalk-Mergel-Wechsellagerung im Top, gekennzeichnet durch einen Wechsel von hoch-und niedrigenergentischen Bedingungen;

     
  4. 4.

    Landferner Innenschelfbereich mit nur geringmächtigen evaporitischen Ablagerungen (Rauhwacken) an der Basis und einer vollständigen Dolomitisierung des karbonatichen oberen Teils, der sich größtenteils durch Stillwasser-ablagerungen auszeichnet.

     

Der Ablagerungsraum ist durch ein strukturelles Hoch (Comelico Hoch) in zwei Teilbecken untergliedert. Dieses auch noch im Tesero Horizont aktive, von synsedimentären Störungen begrenzte Hoch ist für das eingeschränkte Milieu im W verantwortlich.

Die Faziesanalyse der evaporitischen Serien führte zu einer Verfeinerung des Sabkha-Modells von BOSELLINI & HARDIE (1973). Die Kalke sind faziell unterteilt nach Wasserenergie (Mikrite-Sparite) und Organismen-diversität (Mollusken-Ostrakoden-Dominanz sowie Algen-Foraminiferen-Dominanz). Die transgressive Entwicklung der Bellerophon-Schichten kulminiert in einer hochdiversen, offen-marinen Grapestone Fazies am Top. Alle Bereiche der Bellerophon-Schichten gerieten während der Frühdiagenese unter Süßwassereinfluß.

Anhand der Faziesverteilung läßt sich der Ablagerungsraum in eine eingeschränkte Lagune, eine offenen Lagune und einen offenen flachmarinen Bereich unterteilen, wobei im Profil von unten nach oben der offen-marine Bereich kontinuierlich weiter nach W, transgressiv zur Küste hin, übergreift. Parallel dazu gleicht sich das Relief am Meeresboden, das durch kleine shoals bedingt ist, nach oben hin aus, so daß am Top der Bellerophon-Schichten überall ein sehr flacher offen-mariner Bereich entwickelt war.

Der Übergang zum Tesero Horizont vollzieht sich kontinuierlich, indem sich aus der Grapestone Fazies der Bellerophon-Schichten allmählich Oolithe des basalen Tesero Horizontes entwickeln. Darüber folgt eine regressive Entwicklung mit peritidalen Algenmattensedimenten, die zunächst zu Intraklasten aufgearbeitet, später aber als intakte Schlammwatt-Ablagerungen erhalten sind.

Synsedimentäre Störungen rufen eine unterschiedliche Entwicklung im Sedimentationsraum hervor; während im westlichen Becken die Oolithe auf dem Kontinent transgredierten, fand am Ostrand des Comelico Hochs eine Emersion mit Erosion am Top der der Bellerophon-Schichten statt. Die geringmächtigen Oolithe im östlichen Becken hingegen, die kontinuierlich aus der unterlagernden Grapestone Fazies hervorgehen, stellen ein Glied in der regressiven Abfolge zu den peritidalen Algenmattenbildungen dar. Im Top des Tesero Horizontes folgt erneut eine Transgression, die sich in den subtidalen Biomikriten des Mazzin Mambers manifestiert.

Algen und Foraminiferen zeigen eine deutliche Milieuabhängigkeit: Durchläufer (Gymnocodium, Atractyliopsis, agglutinierte Foraminiferen,Earlandia undHemigordius) kommen sowohl im stark hypersalinen Milieu der basalen Evaporitsedimente und in den peritidalen Ablagerungen des Tesero Horizontes vor als auch in den Biospariten mit offen-marinen Bedingungen. Stenohaline Organismen wie Fusuliniden, Biseriamminiden und diverse Nodosariiden treten nur im offen-marinen Bereich auf.

Eine biostratigraphische Zonengliederung der Bellerophon Schichten ist anhand der Algen und Foraminiferen nicht möglich, da im Unter- und Mittelteil restriktive Bedingungen geherrscht haben; nur die oberen Kalke lassen sich in zwei Abteilungen aufgliedern (Djulfa und Dorasham).

Es konnte bewiesen werden, daß die Perm-Trias-Grenze in den Südalpen entgegen der früheren Meinung im Tesero Horizont an der Basis der Schlammwatt-Bildungen liegt. Dieses Niveau ist durch das Aussterben der permischen Mikrofauna und Mikroflora (Foraminiferen, Algen) und das Auftreten einer Mischfauna aus permischen Brachiopoden und triadischen Bivalven gekennzeichnet. Diese Mischfauna ist in Südchina mitOtoceras woodwardi vergesellschaftet und charakterisiert die Basis der Trias.

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Copyright information

© Institut für Paläontologie, Universität Erlangen 1987

Authors and Affiliations

  • Sibylle U. Noé
    • 1
  1. 1.Institut für Geologie der UniversitätErlangen

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