La Formación Florissant es una formación geológica sedimentaria que aflora alrededor de Florissant , condado de Teller, Colorado . La formación se caracteriza por los abundantes y excepcionalmente conservados fósiles de insectos y plantas que se encuentran en las lutitas y lutitas. Según la datación radiométrica con argón, la formación tiene una edad del Eoceno (aproximadamente 34 millones de años [4] ) y se ha interpretado como un entorno lacustre. Los fósiles se han conservado gracias a la interacción de la ceniza volcánica del cercano campo volcánico Thirtynine Mile con las diatomeas del lago, lo que provocó una floración de diatomeas. A medida que las diatomeas caían al fondo del lago, las caídas de diatomeas preservaban cualquier planta o animal que hubiera muerto recientemente . Finas capas de arcillas y lodos intercaladas con capas de ceniza forman "esquistos de papel" que contienen fósiles [5] bellamente conservados . El Monumento Nacional Florissant Fossil Beds es un monumento nacional establecido para preservar y estudiar la geología y la historia del área.
El nombre Florissant proviene de la palabra francesa que significa floración. A finales del siglo XIX, turistas y excavadores llegaban a este lugar para observar la vida silvestre y recolectar muestras para colecciones y estudios. El Bosque Petrificado, que hoy es una de las principales atracciones del monumento, perdió gran parte de su masa debido a que los recolectores retiraron grandes cantidades de madera petrificada del sitio. [6]
Durante las décadas de 1860 y 1870, los geólogos cartografiaron la zona por primera vez. Los geólogos del Hayden Survey visitaron el área a principios de la década de 1870, y Leo Lesquereux describió las plantas fósiles de los lechos , los insectos fósiles, Samuel Hubbard Scudder y los fósiles de vertebrados, Edward Drinker Cope . [7] La formación fue nombrada formalmente por primera vez como Florissant Lake Beds por Charles Whitman Cross en 1894. [8]
En 1969, se estableció el Monumento Nacional Florissant Fossil Bed después de una larga batalla legal entre los propietarios de tierras locales y el gobierno federal. Hoy en día, el parque recibe aproximadamente 60.000 visitantes al año y es lugar de investigaciones paleontológicas en curso. [7] [9] La formación en sí pasó a llamarse Formación Florissant en 2001 para cumplir con los requisitos de la Comisión Norteamericana de Nomenclatura Estratigráfica. [10]
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Desde finales del Eoceno hasta principios del Oligoceno, hace aproximadamente 34 millones de años, el área era un entorno lacustre con secuoyas. El sótano es de granito Pikes Peak de edad proterozoica . Hay una discordancia desde el granito Pikes Peak hasta la siguiente unidad, la toba de Wall Mountain. [11] La discordancia masiva se debe a la erosión que ocurrió durante el levantamiento de las modernas Montañas Rocosas, la Orogenia Laramide . [12] La toba Wall Mountain se depositó como resultado de una gran erupción de una caldera distante . La Formación Florissant en sí está compuesta por unidades alternas de depósitos de esquisto, lutita, conglomerados y volcánicos. Hay seis unidades descritas dentro de la Formación Florissant. En orden de abajo hacia arriba: la unidad de lutita inferior, la unidad de lutita inferior, la unidad de lutita media, la unidad de conglomerado caprock, la unidad de lutita superior y la unidad de piedra pómez superior. Cada una de las unidades de esquisto representa ambientes lacustres, compuestos por esquistos muy delgados y abundantes en fósiles, que se alternan con tobas provenientes de erupciones. [11] La lutita inferior se ha interpretado como un entorno de arroyo y la parte superior de la unidad es un depósito de lahar . Las lutitas se depositaron en el fondo de un valle, pero no en un lago. La separación de las unidades de esquisto por depósitos no lacustres podría significar que hubo dos generaciones de depósitos lacustres. Los lahares que atravesaron el valle podrían haber represado el valle, permitiendo la creación de un lago. Las unidades de esquisto medias y superiores se depositaron en esta segunda generación del lago. El conglomerado de caprock se depositó cuando un gran lahar atravesó el valle y se acumuló en el fondo del lago. [6]
La orogenia Laramide, que creó las modernas Montañas Rocosas, había estado elevando el área hacia el oeste desde finales del Cretácico , [13] aunque se debate el momento exacto de la orogenia [12] Desde finales del Eoceno hasta el Oligoceno temprano, Los episodios volcánicos comenzaron a ocurrir al suroeste del área de Florissant. Estos episodios de erupción depositarían cenizas y otros desechos volcánicos en el lugar de Florissant, y el material volcánico sería uno de los factores más importantes en la fosilización de las plantas y animales que tanto abundan en la formación. Las lutitas de papel que contienen fósiles están intercaladas con depósitos más grandes de material volcánico. [6] [14]
La mayoría de las rocas que se depositaron después del Oligoceno y antes del Pleistoceno han sido erosionadas. [15] [16] La mayoría de las unidades restantes están compuestas de clastos de granito Pikes Peak erosionado, rocas volcánicas y barro que fueron transportados por arroyos que fluían a través del área. Dentro de estas unidades se han encontrado algunos huesos de mamut que datan de hace unos 50.000 años. [6]
Alrededor de 25 a 30 kilómetros al suroeste, se desarrolló y hizo erupción periódicamente una serie de estratovolcanes, similares a los volcanes modernos como el monte Santa Helena. Llamado centro volcánico de Guffey , dentro del campo volcánico más grande de Thirtynine Mile , el volcán tuvo erupciones que incluyeron domos, flujos de lava y eventos piroclásticos. [18] [19] Las cenizas de estos eventos se asentaron en toda el área y los lahares fluyeron por los valles. La ceniza que se depositó creó la toba y los lahares formaron las lutitas y los conglomerados de la formación Florissant.
El Florissant fue depositado en un paleovalle después de que uno de los lahares lo represara. El lago resultante llegó a tener un tamaño de 36 km 2 . [7] Hubo dos ciclos de ambientes lacustres. El primero creó la unidad de esquisto inferior, mientras que el segundo lago creó las unidades de esquisto media y superior. [6] Con el tiempo, los volcanes quedaron inactivos y comenzaron a erosionarse. Con el tiempo, los volcanes se erosionaron tanto que ya no hay signos evidentes de ellos en la superficie. En cambio, la superficie erosiva del Eoceno es el único remanente de los volcanes de la zona. [dieciséis]
El material volcánico que causó tanta destrucción condujo a la preservación de los fósiles dentro de las lutitas y lutitas de la Formación Florissant. A medida que la ceniza se depositaba en el paisaje, el agua la transportaba a través de arroyos y lahares hasta el lago. Luego, los lahares cubrieron la base de las secuoyas que vivían en ese momento, y los troncos de los árboles se volvieron más duros y fosilizados. Mediante la permineralización, los precipitados que había en el agua subterránea fluían a través de los troncos de los árboles reemplazando la materia original por minerales silíceos, reemplazando la materia orgánica por sílice. Este proceso de mineralización condujo a la conservación de los tocones de los árboles. [6]
Dentro del lago mismo, los depósitos volcánicos se depositaban periódicamente en el lago, ya sea por deposición directa o por erosión. El material volcánico era rico en sílice. En ese momento vivían en el lago diatomeas , cuyas conchas también estaban compuestas de sílice. La entrada de más sílice provocó que las diatomeas florecieran en el lago. A medida que la población de diatomeas aumentó enormemente, el estrés de los episodios volcánicos provocó al mismo tiempo grandes extinciones de la biota local . A medida que las plantas y los animales murieron, sus hojas y cuerpos cayeron al lago y, finalmente, se acumularon grandes cantidades de materia orgánica en el fondo del lago. Este proceso se repitió con frecuencia, posiblemente cada año, a medida que la escorrentía de la lluvia se acumulaba en el lago, provocando floraciones y muertes cíclicas de diatomeas . Las floraciones y extinciones de diatomeas crearon capas de depósitos de ceniza y arcilla, llamados pareados, lo que dio como resultado muchas capas delgadas. Cada microcapa de ceniza y arcilla se compactó superponiendo sedimentos para crear "lutitas de papel" (generalmente entre 0,1 y 1,0 mm de espesor). Dentro de estas lutitas de papel se pueden encontrar los fósiles mejor conservados de la formación. Con base en esta información, se ha estimado que el lago podría haber durado entre 2.500 y 5.000 años, si los pareados de diatomeas representan ciclos anuales. [14]
Hay una gran diversidad de plantas en los lechos de la Formación Florissant, desde grandes secuoyas hasta polen microscópico. El bosque petrificado es una de las principales atracciones turísticas del monumento y se estima que se conservan 30 tocones. Se encuentran entre los tocones petrificados más grandes del mundo. [ cita necesaria ] La mayoría de los tocones han sido identificados como pertenecientes a Sequoia affinis , un pariente cercano de la secuoya costera moderna ( S. sempervirens ). [20] Estos árboles podrían haber tenido una altura de hasta 60 m (200 pies) hasta que fueron asesinados por lahares que sofocaron el suministro de oxígeno a sus raíces. El examen dendrocronológico de los anillos de los árboles ha dado como resultado edades estimadas de 500 a 700 años cuando los árboles fueron asesinados y enterrados. Algunos de los tocones pertenecen a angiospermas . [6]
La Formación Florissant también es conocida por sus hojas fosilizadas y las impresiones que dejaron. También hay especímenes de frutos, semillas, piñas y flores, todos conservados en las lutitas de papel de la formación. La mayoría de las hojas provienen de árboles y arbustos. Las angiospermas son la paleoflora dominante, pero también hay coníferas. [6]
Se ha identificado que algunos de los conos, el follaje y el polen provienen de las secuoyas. Existen claras diferencias entre el material fosilizado de Sequoia affinis y las modernas secuoyas de California. El follaje de los fósiles es más delgado y los conos femeninos son más pequeños que los ejemplos modernos. [6] Se han identificado más de 130 especies de polen en los lechos de esquisto de Florissant. Estas especies representan muestras de muchos hábitats diferentes que se ubicaron cerca y alrededor del lago, así como más arriba en el valle. [6]
Las diatomeas bentónicas son el tipo dominante de algas silíceas que se encuentran en los lechos. Estos son fáciles de fosilizar debido a sus conchas de sílice. Durante los períodos de vulcanismo, las afluencias de sílice procedente de las cenizas volcánicas provocan la proliferación de algas, lo que da lugar a la formación de mantos de algas y a la preservación excepcional de los fósiles. Florissant es importante porque es uno de los primeros ejemplos conocidos de diatomeas de agua dulce. [14]
La mayoría de los fósiles de animales encontrados en Florissant son invertebrados , pero se han encontrado muchos ejemplares de vertebrados . Con una cantidad tan grande de especies identificadas en este lugar, se hace evidente que el ambiente era ideal para que una gran variedad de animales sobrevivieran en el área. La gran conservación de estos animales da una idea del entorno en el que sobrevivieron, así como de algunos aspectos de su comportamiento.
Los fósiles de invertebrados del Florissant son artrópodos , como arañas, milpiés , insectos y ostrácodos ; y moluscos como almejas y caracoles. De ellos, los más importantes parecen ser las arañas y los insectos, de los cuales se han identificado más de 1.500 especies en los yacimientos de fósiles. [6]
Los arácnidos están bien representados en Florissant, principalmente una gran variedad de arañas. También ha habido posibles ejemplos de recolectores y papá de piernas largas . Puede haber alguna evidencia de ácaros de las agallas , pero aún no se han descubierto fósiles corporales completamente identificados de ellos. Un aspecto inusual de las arañas que se encuentran en la formación es que no se encuentran con las patas curvadas hacia adentro, sino que están completamente extendidas. Esto podría indicar que murieron en temperaturas más cálidas o en aguas ácidas. [21] Los insectos que se encuentran en los lechos de ceniza y arcilla son diversos y numerosos. Efímeras , libélulas , caballitos del diablo , saltamontes , grillos , saltamontes , cucarachas , termitas , tijeretas, cigarras , moscas serpientes , crisopas , escarabajos , moscas , mosquitos , mariposas , polillas , avispas , abejas , hormigas y otros insectos tienen todos Se ha encontrado en el Florissant. [22] De estos, los escarabajos son los más diversos y dominan la cantidad de especímenes encontrados como fósiles. Alrededor del 38% de los especímenes encontrados en los yacimientos de fósiles son variedades de escarabajos. Estos fósiles son insectos acuáticos y terrestres, lo que da una idea de la ecología y biología de la zona. [6]
Se cree que los ostrácodos se alimentaban de las algas del fondo del lago. La mayoría de los ejemplos fósiles de ostrácodos provienen de caparazones o apéndices alimentarios conservados. Hasta ahora sólo se ha descrito una especie de ostrácodos. Se han identificado varios moluscos de agua dulce, incluidos los de agua dulce y los terrestres. El molusco más abundante que se ha identificado en Florissant son los gasterópodos (caracoles). [6]
Los fósiles de vertebrados del Florissant son predominantemente pequeños fragmentos de huesos incompletos. Se han descrito algunas especies de vertebrados, principalmente peces, pero también aves y mamíferos. Los peces descubiertos en el sitio incluyen aletas arqueadas , chupones , bagres y percas piratas . La mayoría de ellos eran habitantes del fondo, excepto las perchas, y muchos toleraban las malas condiciones del agua. La mayoría de los peces se han encontrado en las mismas capas de esquisto que en otras capas de esquisto. Esto podría indicar que hubo épocas más tolerables para las poblaciones de peces a lo largo de la historia del lago que otras épocas. [6]
En los lechos se han encontrado tres ejemplares de aves, entre ellas un cuco . La mayor parte del esqueleto se perdió, pero aún quedaban suficientes características de diagnóstico para identificar al ave. También hay ejemplares de carracas y aves playeras . Otras aves fueron descritas en la literatura temprana del siglo XIX, pero no se puede realizar la identificación exacta de estas muestras debido a la falta de información. [6]
Los mamíferos son casi inexistentes en las lutitas, y hasta ahora sólo se ha descubierto un espécimen de una pequeña zarigüeya . En las unidades inferiores de lutita, hay muestras de huesos rotos de un caballo, un brontoterio y un oreodonto . El caballo habría sido pequeño, aproximadamente del tamaño de un perro de tamaño mediano, con tres dedos en cada pata. Toda esta información se basa en una mandíbula inferior completa. El mamífero más grande descubierto hasta el momento es un brontoterio , un animal del tamaño de un elefante con un par de gruesos cuernos en la parte superior de la cabeza. Toda esta información se basa en vértebras fragmentadas y pequeños trozos de esmalte dental. El oreodonto es una familia extinta que se asemeja a las ovejas y los cerdos modernos. El único espécimen de oreodonto es un fragmento de mandíbula. [6] Se han descrito otros mamíferos en la formación basándose en muestras de dientes. En total, se han descubierto y descrito alrededor de una docena de taxones de mamíferos en el Florissant. [23]
Sorprendentemente, no se han registrado reptiles ni anfibios en Florissant, donde se habría esperado. No se ha propuesto ninguna explicación para la falta, dados los casi 40.000 ejemplares de este lugar que se conservan en los museos. La toxicidad del agua debido a la actividad volcánica podría tener la culpa, pero hay casos documentados de animales acuáticos en el lago. [6]
Las plantas fósiles, y en particular sus hojas, han sido las fuentes más útiles de información sobre el paleoclima durante la época de deposición de la Formación Florissant. Las plantas tienen, en promedio, una menor tolerancia a los cambios climáticos, mientras que muchos animales pueden ser móviles y responder a los rápidos cambios estacionales o diarios. [24]
La comparación de plantas y hojas fósiles con análogos modernos permite hacer inferencias sobre el clima basadas en similitudes fisiológicas y morfológicas. Una de las mejores formas de hacerlo es estudiando las características de las hojas que se han encontrado. Al observar la fisonomía, o el análisis de la apariencia general basado en factores climáticos, se ha estimado que la temperatura media promedio (o MAT) es de alrededor de 13 °C, mucho más cálida que la MAT moderna en Florissant de 4 °C. También se han estimado que la MAT estaba entre 16 y 18 °C, basándose en comparaciones con los parientes vivos más cercanos de las plantas. También hay indicios de que los cambios estacionales en la zona no fueron tan grandes como los que se ven en los tiempos modernos. Las estimaciones de MAT, basadas en el polen, han elevado la temperatura a 17,5 °C, pero podría decirse que el polen es menos diagnóstico que las hojas. . [dieciséis]
Teniendo en cuenta el pequeño tamaño y las características de los dientes, se estima que la precipitación durante el Eoceno tardío y el Oligoceno temprano ronda entre 50 y 80 centímetros por año, con una estación seca distinta. Esto es mucho más húmedo que el promedio de 38 cm que cae en el área durante los tiempos modernos. La mayor parte de las precipitaciones habrían llegado desde finales de la primavera hasta principios del verano, con raras nevadas en el invierno. [6]
El análisis de los anillos de los árboles indica que el ambiente en el que crecieron las secuoyas durante el tiempo de deposición de sedimentos habría sido incluso más favorable que el clima actual en el que crecen las secuoyas de California. El ancho promedio del anillo, un año de crecimiento, es mayor que el ancho de las secuoyas en el centro de California. [6] Hacia finales del Eoceno, la temperatura global comenzó a disminuir. Sin embargo, este episodio de enfriamiento global no está indicado en el registro fósil de Florissant. [dieciséis]
Las algas fosilizadas y las angiospermas acuáticas indican que el lago era de agua dulce y poco profundo. Cerca de los arroyos y la costa, la humedad era abundante, lo que permitía que creciera una vegetación exuberante. Sin embargo, más arriba en las laderas había vegetación más adaptada a la sequía. En la base del valle, los árboles (como las secuoyas) dominaban el paisaje. El sotobosque de este bosque habría estado compuesto por árboles y arbustos más pequeños. Habría habido una transición gradual entre los diferentes hábitats desde la base del valle hasta las laderas, con cierta superposición entre los dos. [6]
Los insectos de la zona también indican diferentes hábitats. Hay insectos exclusivamente acuáticos, como las libélulas, que habrían vivido toda su vida en el lago o cerca de él. Mientras tanto, las abejas y las mariposas hubieran preferido más espacios abiertos en las laderas y prados de los alrededores. [21]
Las primeras estimaciones de la elevación de los lechos de Florissant se determinaron entre 300 y 900 metros, mucho más baja que la elevación moderna de 2500 a 2600 metros. Sin embargo, estimaciones más recientes basadas en la paleoflora han puesto la elevación en el Eoceno mucho más alta. Se han propuesto rangos de 1.900 a 4.100 metros. Esto indicaría que el cambio climático global, más que el levantamiento tectónico, sería la principal causa de los cambios ambientales en el área. [6] La elevación real del área de Florissant durante el Eoceno aún se está determinando. Si bien la mayoría de los análisis que utilizan paleoflora sitúan el área a una elevación mayor que en los tiempos modernos, hay evidencia de que la elevación era tan baja como las estimaciones anteriores. [25]
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