The Choiyoi magmatism in South Western Gondwana: Implications for the end-permian mass extinction- A review

Abstract

The end of the Permian period is marked by global warming and the biggest known mass extinction on Earth. The crisis is commonly attributed to the formation of large igneous provinces because continental volcanic emissions have the potential to control atmospheric carbon dioxide (CO2) levels and climate change. We propose that in southwestern Gondwana the long-term hothouse Permian environmental conditions were associated with the development of the Choiyoi magmatism. This large igneous province was developed between the Cisuralian and the early Triassic. It covers an area estimated at 1,680,000 km2 with an average thickness of 700 m, so that the volume of effusive and consanguineous rocks is estimated at 1,260,000 km3. Towards the western sector of the study region, a major overlap exists between the regional development of the Choiyoi magmatism and the Carboniferous sedimentary basins, which include paralic and continental deposits with intercalations of peat and coal beds. Commonly, these upper Palaeozoic deposits accumulated on a thick substrate composed of Cambro-Ordovician carbonates and Ordovician to Devonian terrigenous sedimentary rocks characterised by a large proportion of dark organic-rich shales and turbidite successions. While extensive volcanism released large masses of carbon dioxide into the Permian atmosphere, the heating of Palaeozoic organic-rich shales, peat and carbonates by ascending magma led to CO2 and CH4 gas generation in sufficient volumes to amplify the major climatic change. The analysis of the almost continuous record of Permian redbeds in the Paganzo basin, where the Choiyoi magmatism is not recorded, allowed us to recognize two main pulses of strong environmental desiccation, one at the Cisuralian and the second around the end-Permian. These two drastic climatic crisis are attributed to peaks of CO2 and CH4 outbursts to the atmosphere and related collateral effects, such as acid rain, impoverishment of soils and increase in forest-fire frequency. We propose that the combination of these multiple mechanisms triggered the decline of biodiversity in southwestern Gondwana and caused the end-Permian extinction of most of the Glossopteridales.

El final del Pérmico está caracterizado por un proceso de calentamiento global que llevó a la mayor extinción en masa registrada en la Tierra. Esta crisis se atribuye comúnmente a la generación de grandes provincias ígneas en ámbito continental, cuyas emisiones volcánicas han controlado los niveles de CO2 en la atmósfera y el consecuente cambio climático. En este trabajo se propone que las condiciones fuertemente cálidas (hothouse) del Pérmico en el sudoeste de Gondwana estuvieron asociadas con el desarrollo del magmatismo Choiyoi. Esta provincia ígnea, que se desarrolló durante el lapso Cisuraliano-Triásico temprano, cubrió un área estimada en 1.680.000 km2 con un espesor medio de 700 m, de modo que los volúmenes de rocas efusivas y consanguíneas se estiman en alrededor de 1.260.000 km3 . Hacia el sector occidental de la región de estudio, se registra una importante superposición entre las rocas pertenecientes al magmatismo Choiyoi y los sedimentos acumulados en las cuencas carboníferas, entre los que son comunes los depósitos parálicos y continentales con intercalaciones de capas de carbón. Asimismo, estos depósitos del Paleozoico superior se acumularon sobre un espeso sustrato de carbonatos cambro-ordovícicos y de sedimentitas terrígenas ordovícicas a devónicas en cuya constitución participan importantes espesores de lutitas y turbiditas ricas en materia orgánica. Mientras que el volcanismo emitió importantes volúmenes de dióxido de carbono a la atmósfera pérmica, el calentamiento de las lutitas organógenas, carbones y carbonatos paleozoicos por el magma en ascenso produjo la generación de CO2 y CH4 cuya expulsión a la atmósfera se considera de importancia como para amplificar el cambio climático. El análisis del registro prácticamente continuo de capas rojas pérmicas en la Cuenca de Paganzo, donde el magmatismo Choiyoi no está presente, permite reconocer dos pulsos de fuerte desecación ambiental, uno cisuraliano y otro a finales del Pérmico. Estas dos graves crisis climáticas son atribuidas a máximos de emisión de CO2 y CH4 a la atmósfera. El consecuente calentamiento y sus efectos colaterales, tales como lluvias ácidas, empobrecimiento de los suelos e incremento en la frecuencia de incendios forestales, fueron los responsables de la drástica declinación de la biodiversidad en el sudoeste de Gondwana y causaron la extinción de la mayor parte de la flora de Glossopteridales.