El sílex de Gunflint (1,88 Ga [1] ) es una secuencia de rocas de formación de hierro bandeado que están expuestas en la cordillera Gunflint del norte de Minnesota y el noroeste de Ontario a lo largo de la costa norte del lago Superior . El sílex de Gunflint es de importancia paleontológica , ya que contiene evidencia de vida microbiana del Paleoproterozoico . [2] El sílex de Gunflint está compuesto de estromatolitos biogénicos . [3] En el momento de su descubrimiento en la década de 1950, era la primera forma de vida descubierta y descrita en la literatura científica, así como la primera evidencia de fotosíntesis . [4] Las capas negras de la secuencia contienen microfósiles que tienen entre 1.900 y 2.300 millones de años de antigüedad. En Ontario se encuentran colonias de estromatolitos de cianobacterias que se han convertido en jaspe . La formación de piedra de hierro bandeada consiste en estratos alternados de capas ricas en óxido de hierro intercaladas con zonas ricas en sílice . Los óxidos de hierro son típicamente hematita o magnetita con ilmenita , mientras que los silicatos son predominantemente cuarzo criptocristalino como sílex o jaspe , junto con algunos minerales de silicato menores.
La Formación de Hierro Gunflint (expuesta como la Cordillera Gunflint ) se extiende por el noroeste de Ontario y el norte de Minnesota a lo largo de las costas del Lago Superior. La localidad tipo de la Formación de Hierro Gunflint se encuentra en Schreiber, Ontario, cerca de Thunder Bay en el Lago Superior . [5]
El geólogo Stanley A. Tyler examinó por primera vez el área en 1953 y notó sus estromatolitos de color rojo. También tomó muestras de una capa de sílex negro azabache que, cuando se observó petrográficamente , reveló algunas pequeñas esferas, varillas y filamentos realistas de menos de 10 micrómetros de tamaño. Elso Barghoorn , un paleobotánico de Harvard , posteriormente examinó estas mismas muestras y concluyó que "de hecho eran organismos unicelulares estructuralmente preservados ". [6] En 1965, los dos científicos publicaron su hallazgo histórico y nombraron la primera variedad de flora de Gunflint . [2] Esto creó una "estampida" académica para explorar microfósiles precámbricos de entornos proterozoicos similares . Si bien desde entonces se han descrito microfósiles más antiguos, la microfauna de Gunflint es un descubrimiento geológico histórico y sigue siendo uno de los conjuntos de fósiles de microfauna más robustos y diversos del Precámbrico.
La Formación de Hierro Gunflint es una formación de hierro bandeada , compuesta predominantemente de densas capas de sílex y pizarra intercaladas con capas de carbonato de ankerita . Las capas de sílex se pueden subdividir en capas negras (que contienen material orgánico y pirita ), capas rojas (que contienen hematita ) y capas verdes (que contienen siderita ). [5] La Formación de Hierro Gunflint pertenece al Grupo Animike y se puede dividir en cuatro secciones estratigráficas , las secciones de sílex inferior, pizarroso inferior, sílex superior y pizarroso superior. [7] Se pueden encontrar microfósiles en las capas de sílex estromatolítico , que consisten en cianobacterias , filamentos de algas, esferoides similares a esporas y ooides ricos en materia orgánica .
El geólogo Stanley A. Tyler examinó por primera vez la cordillera Gunflint en 1953 y observó formaciones con bandas de hierro rojo y sílex negro, notando probables estromatolitos , aunque no publicaría sus observaciones hasta una década después. AM Goodwin examinó más tarde las facies geológicas de la Formación de Hierro Gunflint en 1956, lo que dio como resultado una de las primeras publicaciones científicas sobre la región, [5] pero su informe carece de cualquier mención de vida microscópica. Las primeras publicaciones que señalaban la importancia geobiológica del sílex de Gunflint llegaron en 1965 cuando se publicaron dos artículos científicos que destacaban la microfauna de Gunflint en la preeminente revista Science . Estos artículos fueron ' Microorganisms from the Gunflint Chert' [2] de Stanley Tyler y Elso Barghoorn y 'Significance of the Gunflint ( Precambrian ) Microflora' de Preston Cloud (Universidad de California en Santa Bárbara) . [4] Aunque se publicaron casi al mismo tiempo, ambos artículos sirvieron como publicaciones de referencia que introdujeron la idea de que la vida ocurrió durante el Precámbrico. Cada artículo tenía enfoques marcadamente diferentes: mientras que Barghoorn y Tyler apuntaban a caracterizar los microorganismos individuales que componen el sílex de Gunflint desde un punto de vista taxonómico y morfológico , Cloud se centró en la importancia a mayor escala de la perspectiva de la existencia de vida durante el período Precámbrico y sus implicaciones para el campo de la paleontología precámbrica . La publicación de estos dos artículos seminales abrió las compuertas a una amplia gama de estudios paleontológicos y geoquímicos para explorar microfósiles precámbricos de entornos proterozoicos similares.
La microfauna de sílex de Gunflint tiene una edad de mediados a finales del Paleoproterozoico (aproximadamente 1.878 Ga ± 1.3 Ma , según lo determinado por las técnicas de datación de uranio-plomo ). [1] Esta edad ha fluctuado a medida que las técnicas de datación se han vuelto más precisas y exactas. La datación inicial de roca completa con rubidio-estroncio y potasio-argón situó la edad de la Formación de Hierro Gunflint en 1,56-163 Ga . [8] [9] [10] [11] La datación de roca completa con neodimio-samario situó posteriormente la edad entre 2,08 y 2,11 Ga. [12] [13] Por último, la datación de capas de ceniza intercaladas dentro de la Formación de Hierro Gunflint arrojó edades entre 1,86 y 1,99 Ga, [14] que son las más similares a la edad de consenso actual de 1,878 Ga ± 1,3 Ma. En el momento del descubrimiento del sílex de Gunflint, la evidencia de vida más antigua conocida era la fauna ediacárica (635-541 Ma), [15] un conjunto precámbrico tardío de menos de la mitad de la edad de los microorganismos de Gunflint.
Los organismos más abundantes en Gunflint son filamentos que se encuentran en los tejidos estromatolíticos y que suelen tener un diámetro de entre 0,5 y 6,0 μm y una longitud de hasta varios cientos de micrones . [3] La microfauna de Gunflint se puede dividir en dos grandes categorías: filamentos y esferoides . En el innovador artículo de 1965 de Barghoorn y Tyler, se descubrieron tres nuevos géneros y cuatro nuevas especies de cianobacterias filamentosas a partir del sílex de Gunflint. [2] Desde entonces, se han identificado varios géneros y especies nuevos, algunos de los cuales llevan el nombre de Barghoorn, Tyler y Cloud en reconocimiento a sus tempranas contribuciones en la definición de los conjuntos microbianos de Gunflint . [3] [7] [16] [17]
Los microorganismos filamentosos dentro del sílex de Gunflint representan una población mixta de cianobacterias fotosintéticas y bacterias oxidantes de hierro . A escala de afloramiento , las cianobacterias filamentosas de Gunflint forman domos estromatolíticos de escala métrica , que son discernibles a lo largo de la sección estratigráfica de la Formación de Hierro de Gunflint . Entre los ejemplos de géneros y especies filamentosos recientemente identificados dentro del sílex de Gunflint se incluyen el género Gunflintia y las especies Animikiea septate , Entosphaeroides amplus y Archaeorestis schreiberensis . [2]
Los cuerpos esferoidales similares a esporas dentro del sílex de Gunflint se encuentran distribuidos irregularmente a lo largo de la Formación de Hierro de Gunflint, y varían de 1 a 16 μm de diámetro. Los cuerpos esferoidales varían de esféricos a elipsoidales en morfología . Por lo general, están encerrados en una membrana que puede variar en espesor de pared y morfología. Se ha planteado la hipótesis de que los cuerpos esferoidales son varias cosas, como cianobacterias unicelulares , endosporas de origen bacteriano producidas endógenamente , dinoflagelados de natación libre y esporas de hongos . [2] Ejemplos de géneros y especies esferoidales recientemente identificados dentro del sílex de Gunflint incluyen los géneros Huroniospora y Eoasatrion , así como la especie Eosphaera tyleri . [3] [17]
Se han sugerido varios modelos tafonómicos predominantes como mecanismos para la excepcional preservación de la microfauna de sílex de Gunflint . Ejemplos de estos modelos tafonómicos incluyen preservación de residuos orgánicos, piritización de grano fino , piritización de grano grueso, asociación de carbonatos y preservación de hematita . [2] En la preservación de residuos orgánicos, una película de material orgánico de color marrón claro a oscuro delinea los microorganismos , actuando como un tinte y preservando filamentos, cuerpos similares a esporas y rombos de carbonato dentro del sílex . La piritización de grano fino es el tipo de preservación más común en los sílex de Gunflint, en el que la asociación de pirita de grano fino (escala micrométrica ) con materia orgánica preserva la morfología de microorganismos filamentosos y esferoidales. [18] La piritización de grano grueso ocurre cuando los minerales de pirita de escala milimétrica reemplazan la materia orgánica en los sílex, preservando la morfología de los microorganismos. En asociación con carbonatos, los filamentos, cuerpos similares a esporas y otras estructuras orgánicas pueden conservarse mediante mineralización de carbonato (<1 μm de diámetro) incrustada en una matriz de sílex . [18] Los minerales de carbonato pueden formarse como cuerpos continuos o como una serie de lentes que delinean restos filamentosos de cianobacterias. La mineralización de carbonato se observa a menudo detrás de cristales de pirita. La preservación de hematita es un modo tafonómico menos común, pero se encuentra ocasionalmente en la interfaz entre sílex estromatolíticos negros y jaspe rojo . En este método de preservación, los filamentos de hematita de <1 μm de diámetro encierran (y ocasionalmente reemplazan) fósiles filamentosos, y a menudo están delineados por películas carbonosas y granos de pirita. [16] Como resultado de la notable preservación de microorganismos dados los modos tafonómicos descritos anteriormente, el sílex de Gunflint a veces se describe como el primer lagerstätte precámbrico , o conjunto fósil excepcionalmente preservado. [19]
En los años 1950 y 1960, el estado de la atmósfera precámbrica no estaba bien caracterizado. El descubrimiento de la microbiota de Gunflint reveló que la fotosíntesis (o una antigua modalidad precursora autótrofa ) se estaba produciendo hace 1.800 millones de años, y que la atmósfera estaba lo suficientemente oxigenada como para sustentar la vida microbiana. [4] La mineralogía de la formación de hierro bandeado de Gunflint revela una relación compleja entre estas condiciones redox en toda la Formación Gunflint. [4] La presencia de múltiples especies de hierro en la Formación Gunflint proporciona evidencia de una atmósfera altamente oxidativa, con algunas condiciones reductoras localizadas que permitieron el transporte de grandes cantidades de hierro en un estado ferroso soluble. [4]
Si bien la microfauna de Gunflint ya no representa la vida más antigua descubierta en la Tierra, en el momento de su descubrimiento retrasó en más de mil millones de años la edad presunta de la fotosíntesis y el origen de la vida. Este descubrimiento animó a generaciones de paleontólogos y geomicrobiólogos a contemplar las condiciones del oxígeno atmosférico y los estados redox antiguos, y a seguir buscando vida microbiana más antigua.
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