Geo- and biodynamic evolution at the northern margin of Gondwana during Late Silurian to Early Devonian time (Hazro Area, SE Turkey)

Kranendonck, Oliver; Kukla, Peter A.

doi:1433-5530

Geo- and biodynamic evolution at the northern margin of Gondwana during Late Silurian to Early Devonian time (Hazro Area, SE Turkey)

Kranendonck, Oliver (Author)

2004

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Oliver Kranendonck

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2004

UmfangXVII, 268 S. : Ill., graph. Darst.

ReiheSchriften des Forschungszentrums Jülich / Reihe Umwelt = Environment ; 49

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2004

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Kukla, Peter A. (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2004-07-23

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-8815
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/59623/files/Kranendonck_Oliver.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Georessourcen und Materialtechnik (500000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Südostanatolien (Genormte SW) ; Silur-Devon-Grenze (Genormte SW) ; Antiklinale (Genormte SW) ; Sedimentologie (Genormte SW) ; Organische Geochemie (Genormte SW) ; Geowissenschaften (frei) ; Sedimentology (frei) ; Silurian (frei) ; Devonian boundary (frei) ; Organic Geochemistry (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 550

Kurzfassung
Sedimentäre Abfolgen aus dem Silur/Devon-Grenzbereich des Hazro-Gebietes (SO Türkei) zeigen im direkten Vergleich zu 7 von insgesamt 24 weltweit evaluierten Grenzvorkommen eine außerordentlich geringe thermische Überprägung des eingebetteten organischen Materials von 0,53% Rr äquivalent. Geringe Diageneseeffekte sowie die hervorragende Erhaltung und niedrige Reife des organischen Materials ermöglichten eine kombinierte sedimentologisch- und organisch-geochemische Analyse zur Rekonstruktion des Ablagerungsraums, dessen Variation über die Zeit und der damit verbundenen Reaktion der Lebewelt. In der SO Türkei, ca. 75 Kilometer nordöstlich der Stadt Diyarbakir erhebt sich das Relief der WNW-OSO streichenden Hazro-Antiklinale. Im nordwestlichen Teil dieser weit erodierten Sattelstruktur treten Schichtenfolgen des Ludloviums bis Lochkoviums (Dadas Formation) mit einer Gesamtmächtigkeit von ca. 140m unter besonders guten Aufschlussbedingungen zu Tage. Die überwiegend feinkörnigen siliziklastisch und karbonatisch geprägten Sedimente wurden im Küstenbereich einer perikontinentalen Schelfplattform am nördlichen Rand von Gondwana abgelagert. Zweimal innerhalb eines Zeitraumes von ca. zwei Millionen Jahren entwickelte sich ein allgemein sauerstoffreicher Ablagerungsraum von (1) einem sturmbeeinflussten mittleren bis äußeren Schelfbereich über (2) eine Übergangszone oder inneren Schelfbereich zu (3) einem sturm- und gezeitenbeeinflussten Vorstrandbereich. Das wiederholte Auftreten der genannten Fazieszonen deutet auf zwei übergeordnete zyklische Progradationsvorgänge der fünften Ordnung (1000-100.000 Jahre) hin. Untersuchungen zur Sedimentherkunft ergaben, dass der detritische Eintrag ausnahmslos von silikatreichen magmatischen Gesteinen der etwa 100 Kilometer südlich gelegenen Mardin-Kahta Schwellenregion stammt. Die Sedimentationsprozesse im äußeren Schelfbereich (1) fanden unter niedrig energetischen Bedingungen statt, die eine Ablagerung von sehr feinsiltigen Schlämmen aus einer einheitlichen Suspension begünstigten. Sturmbedingte Strömungen transportierten grobe Silte und Brachiopodenschalen von der flacheren Küstenzone in den offenen Schelfbereich und beeinflussten somit zeitweise den Meeresboden. Relativ hohe Sedimentationsraten verhinderten die Aufwühlung des Bodens durch benthische Organismen und führten zur Akkumulation von artenreichen sowie hervorragend erhaltenen Palynomorphen, die überwiegend von pflanzlichem und tierischem Plankton stammen. Das Auftreten zahlreicher Algenfragmente (Phycomata der Gattung Tasmanites) im Übergang vom äußeren- zum inneren Schelfbereich dokumentiert einen Zeitabschnitt erhöhter Bioproduktivität. Im inneren Schelfbereich (2) wurde der Meeresboden aufgrund des sukzessiven Meeresspiegelrückgangs immer häufiger von Stürmen beeinträchtigt. Die teilweise turbulenten Sedimentationsbedingungen verursachten einen Rückgang des Planktons, während gleichzeitig die Aktivität innerhalb der Bodenzone (benthische und bakterielle Aktivität) zunahm. Sinusförmig verlaufende Kriechspuren und Anzeichen vertikaler Grabgänge auf den gewellten und linsenförmigen Schichtflächen der Sedimente der sturm- und gezeitendominierten Vorstrandzone (3) zeigen an, dass dieser Trend, zumindest hinsichtlich der benthischen Aktivität, weiter anhielt. Sedimentstrukturen wie „swaley cross stratification” und „mud drapings” sowie eine hohe mineralogische und texturelle Reife dokumentieren im Bereich der Vorstrandzone den Einfluss von sturm- und gezeitenbedingten Kräften. Die beiden aufeinanderfolgenden Verflachungszyklen der fünften Ordnung wurden durch eine Phase der Nichtsedimentation und Erosion unterbrochen, die durch das markante Auftreten mehrerer „transgressive lag” Ablagerungen widergespiegelt wird und eine Sequenzgrenze markiert. Diese Grenze trennt wahrscheinlich die silurischen von den devonischen Schichtenfolgen wobei die Silur/Devon-Grenze (sensu strictu) innerhalb der Dadas Formation nicht erhalten zu sein scheint. Der erhöhte Karbonatanteil in den nachfolgenden unterdevonischen Abfolgen deutet auf eine Verlagerung des Sedimentliefergebietes im Zuge relativer Meeresspiegelschwankungen hin. Bedingt durch schnell aufeinanderfolgende Sturmereignisse, die durch sechs autozyklische Kornvergrößerungs- bzw. Verflachungssequenzen sechster Ordnung (100-10.000 Jahre) dokumentiert sind, wurden karbonatreiche Sedimente aus flachen marinen Zonen erodiert und weiter beckenwärts resedimentiert.

A global literature survey of 24 worldwide occurring Silurian/Devonian boundary sites and a subsequent organic geochemical evaluation of eight of these locations from Turkey, Morocco, Ukraine, Poland as well as from the stratotype section in the Czech Republic revealed that the organic matter of sediments from the Hazro area (SE Turkey) exhibits a comparatively low thermal stage equivalent to 0.53% Rr. Only minor diagenetic effects as well as the outstanding preservation and low thermal maturity of the organic matter provided a combined sedimentological and organic geochemical approach to Upper Silurian/Lower Devonian sediments from the Dadas Formation (SE Turkey) in order to reconstruct the ancient depositional environment, its changes and the associated biotic response through time. Ludlovian through Lochkovian strata of SE Turkey are well exposed with a thickness of about 140m in the northwestern part of the broadly eroded Hazro Anticline, located 75 kilometres northeast of the city of Diyarbakir. The prevailing fine-grained siliciclastic and calcareous sediments were deposited within a marine shoreline environment that belonged to a pericontinental shelf platform adjacent to the northern margin of Gondwana. Over approximately two million years, an overall oxic environment evolved twice from (1) offshore storm affected mid to outer shelf through (2) offshore transition or inner shelf to (3) a storm and tide affected shoreface zone, indicating two superimposed progradational processes in the range of the 5th order (1000-100.000 years) cyclicity. Sediment provenance studies reveal that the detrital influx was invariably sourced from high silicic parent rocks of the Mardin-Kahta uplift region, which was situated approximately 100 kilometres south of the study area. Depositional processes in the outer shelf environment (1) took place under low energy conditions which led to the accumulation of very fine silt-sized muds settling out of a uniform suspension. Occasionally, the sea floor was affected by storm driven currents, transporting coarse silts and brachiopod shells from a shallower environment into the offshore zone. Relatively high sedimentation rates hindered disturbance of the sea floor by benthic organisms and led to the accumulation of diverse and excellently preserved palynomorphs which originated mainly from phyto- and zooplankton. The occurrence of numerous algal fragments (phycomata of the genus Tasmanites) in the transition from the outer to the inner shelf zone documents a period of high bioproductivity. Due to the gradual drop of relative sea level, the sea floor was subjected to more frequent disruptive storms within the inner shelf zone (2). Partly turbulent depositional conditions caused a decrease in planktonic activity, whereas the infaunal activity (i.e. the benthic and microbial activity) contemporaneously increased. At least for the benthic activity, this trend proceeded further in the storm and tide dominated shoreface zone (3), where traces of sinuous tracks and vertical burrow systems often occur on wavy to lenticular bedding planes. The environment was affected by both storm and tide driven forces as documented by swaley cross stratification, mud drapings and a high mineralogical and textural maturity. The two successive progradational sequences of the 5th order were separated from each other by a period of non-deposition and erosion, which is reflected by the prominent occurrence of several transgressive lag deposits highlighting a sequence boundary. This boundary most likely separates the Silurian from the Devonian strata, whereas the Silurian/Devonian boundary (sensu strictu) seems to be not preserved within the Dadas Formation. The change from a siliciclastic dominated environment in the uppermost Silurian to a mixed calcareous and siliciclastic environment in the lowermost Devonian indicates a variation in provenance due to the relative sea-level change and the subsequent onset of high frequency storm episodes, documented by six autocyclic coarsening and shallowing-upward sequences in the range of 6th order (100-10.000 years) cyclicity.

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