Karstic spring wetlands of the Persepolis Basin, southwest Iran: unique sediment archives of Holocene environmental change and human impacts

Palustrine carbonates are frequently found with active and dried karstic springs in the foothills of the mountains bordering the Persepolis Basin, southwest Iran. A combination of geological conditions favours their formation, including (i) the presence of karstic limestone aquifers in the limbs of anticlines cut through by fault systems; (ii) very gentle slopes from the spring resurgence point towards the centre of the alluvial plain, creating a flat waterlogged area; and (iii) a semiarid climate with marked precipitation seasonality or significant fluctuations in water discharge and wetland water table. We suggest the term 'anastomosing wetlands' or 'anastomosing palustrine environments' to denote the studied karstic spring-fed carbonate wetlands, because of similarities with anastomosing river systems in aerial view. The common presence of extended anastomosing wetland carbonatesin the Persepolis Basin and adjacent basins in the central and southern Zagros suggests that they can play an important role in the geological records of collision-related basin-and-range settings dominated by karstic limestones. Karstic spring wetlands are a main source of fresh water hosting a rich biodiversity, which attracts human communities, whose impact is visible in the archaeological material imbedded in the wetland stratigraphy. Fresh water availability, through these spring wetlands, partly explains why the semiarid Persepolis region was selected by successive civilizations, from Elamites to Persians until early Islamic entities, to establish regional centres throughout the period from the third millennium B.C. to the first millennium A.D. Only a few of these ecosystems have survived the intensive human activities of recent decades. Des carbonates palustres sont frequemment associes a des sources karstiques actives et assechees dans le contrefort des montagnes bordant le bassin de Persepolis, dans le sud-ouest de l'Iran. Une combinaison de conditions geologiques favorise leur formation, a savoir: i) la presence d'aquiferes de calcaires karstiques dans les flans d'anticlinaux decoupes par des systemes de failles, ii) les pentes tres douces des points de resurgence de sources vers le centre de la plaine alluviale, creant une zone plane saturee et iii) un climat semi-aride caracterise par une saisonnalite marquee des precipitations ou d'importantes fluctuations de l'ecoulement de l'eau et de la nappe phreatique dans les zones humides. Nous proposons le terme << zones humides anastomosees >> ou << milieux palustres anastomoses >> pour designer les zones humides a carbonates karstiques alimentees par des sources en raison de similitudes qu'elles presentent en vue aerienne avec des reseaux hydrographiques anastomoses. La presence repandue de carbonates dans les zones humides anastomosees du bassin de Persepolis et des bassins voisins des parties centrales et sud des monts Zagros indiquerait qu'ils peuvent jouer un role important dans les profils geologiques des milieux de bassins et montagnes. Ces milieux sont associes a des collisions tectoniques dans lesquels predominent des calcaires karstiques. Les zones humides karstiques alimentees par des sources constituent une source d'eau douce majeure abritant une grande diversite biologique qui attire les collectivites humaines, dont l'impact est visible dans le materiel archeologique present dans la stratig-raphie des zones humides. La disponibilite d'eau douce qu'offrent ces zones humides alimentees par des sources explique en partie pourquoi la region semi-aride de Persepolis a ete retenue par des civilisations successives, des Elamites aux Perses jusqu'aux premieres entites islamiques, pour y etablir des centres regionaux durant toute la periode allant du 3e] millenaire avant notre ere au 1er millenaire de notre ere. Seuls quelques-uns de ces ecosystemes ont survecu a l'intense activite humaine des recentes decennies. [Traduit par la Redaction]
Introduction Palustrine carbonates are continental carbonates deposited in marginal shallow lake environments or wetland systems, later modified by subaerial exposure and pedogenic processes (Alonso-Zarza 2003; Alonso-Zarza and Wright 2009a). They [...]