Formación Tambach

La Formación Tambach es una formación geológica del Pérmico Inferior ubicada en el centro de Alemania . Consiste en rocas sedimentarias de color rojo a marrón ( capas rojas ), como conglomerado , arenisca y lutita , y es la porción más antigua del Rotliegend Superior dentro de la Cuenca Forestal de Turingia . ^{[ 2 ] [ 3 ]}

La geología general registra una historia con tres etapas distintas de sedimentación dentro de un entorno montañoso. Primero, la actividad tectónica forma una cuenca (la Cuenca de Tambach) dominada por flujos de detritos de alta energía , inundaciones laminares y ríos trenzados . Estos erosionan la roca riolítica subyacente, depositando un conglomerado grueso conocido como el Conglomerado de Bielstein. Segundo, condiciones más tranquilas permiten que la cuenca se ensanche, y el conglomerado es marginado por sedimentos más finos que anteriormente solo eran comunes en el centro de la cuenca, como la característica Arenisca de Tambach. Estos sedimentos más finos se depositaron a través de secuencias repetidas de inundaciones, seguidas de aguas tranquilas, seguidas de exposición al aire. El clima general habría sido similar al de las sabanas tropicales modernas , con períodos cálidos y secos interrumpidos por fuertes lluvias, probablemente varias veces al año. La tercera etapa implica un retorno de las condiciones tectónicas, esta vez induciendo amplios depósitos de conglomerado polimíctico (heterogéneo) conocido como el Conglomerado de Finsterbergen. ^{[ 2 ] [ 4 ] [ 3 ]}

La Formación Tambach también incluye uno de los yacimientos fósiles del Pérmico más importantes de Europa: el yacimiento de Bromacker. Esta antigua cantera de arenisca y sus alrededores conservan varios tipos de facies diferentes , con distintos componentes fósiles. Los gruesos rellenos de canales de arenisca en la sección inferior de Bromacker están cubiertos por lutita procedente de lagos efímeros . Un conjunto diverso de icnofósiles, como huellas, se encuentran impresos en las capas de lutita. La sección superior de Bromacker contiene limolita depositada por inundaciones laminares, en la que se han descubierto esqueletos articulados bien conservados de tetrápodos terrestres. Entre ellos se incluyen anfibios primitivos como Rotaryus y Tambaroter , y reptiles primitivos como Eudibamus y Thuringothyris . A diferencia de la mayoría de los estratos rojos del Pérmico que conservan fósiles, en Bromacker no se encuentran vertebrados acuáticos, mientras que los sinápsidos carnívoros (como Dimetrodon ) son raros y los diadéctidos herbívoros son abundantes. También se han encontrado fósiles de plantas y artrópodos en las lutitas de Bromacker. ^{[ 2 ] [ 5 ]}

A partir de la década de 1840, se describieron huellas de cinco dedos en varias canteras de arenisca y cortes de caminos en el distrito de Gotha, Alemania. La estratigrafía de las rocas cerca de Tambach-Dietharz se cartografió en 1876, ^{[ 6 ]} y se denominó "Tambacher Schichten" (estratos de Tambach) en 1895, aunque en ese momento se creía que incluía varias capas de roca adicionales (ahora denominadas formaciones de Elgersberg y Eisenach ) que desde entonces se han separado de ella. ^{[ 3 ]} En 1887, un coleccionista de fósiles local llamado Heinrich Friedrich Schäfer descubrió las primeras huellas fosilizadas de Bromacker . El hallazgo fue donado al Museo Ducal de la ciudad de Gotha , después de lo cual fue informado de forma independiente por varios paleontólogos alemanes que habían recibido evidencia fotográfica. ^{[ 7 ]} Wilhelm Pabst , conservador del departamento de historia natural del Museo Ducal, recolectó y describió 140 losas de arenisca de la Formación Tambach desde 1890 hasta su muerte en 1908. La colección fue redescubierta en la década de 1950 y posteriormente reestudiada por paleontólogos de la RDA como Hermann Schmidt , Arno Hermann Müller [ ^{8 ] y} Hartmut Haubold . ^{[ 9 ]}

En 1974, Thomas Martens descubrió huesos fosilizados de tetrápodos en los estratos superiores de Bromacker , lo que atrajo la atención de paleontólogos de Gotha. Entre ellos se encuentra Harald Lutzner , quien formalmente delimitó la Formación Tambach como una secuencia que incluye dos capas de conglomerado separadas por una capa de arenisca. ^{[ 3 ]} En los años siguientes, se establecieron contactos de investigación con paleontólogos occidentales como Jürgen Boy ( Universidad de Maguncia ) y David Berman ( Museo Carnegie de Historia Natural ). Esto permitió intensificar las excavaciones y que la Formación Tambach alcanzara fama mundial. En 1993, una expedición conjunta germano-estadounidense recuperó fósiles articulados de tetrápodos, y la recolección de icnofósiles se reanudó después de más de 80 años gracias a la excavación de una nueva cantera de arenisca en Bromacker en 1995. Los primeros fósiles corporales de Tambach fuera de Bromacker se descubrieron en 2008, en una obra en construcción en el centro de Tambach-Dietharz. En 2010, las piezas del Museo de la Naturaleza de Gotha comenzaron a trasladarse del Museo Ducal (que se estaba transformando en museo de arte) al Castillo Friedenstein . Debido a problemas de financiación, la adquisición de piezas del Museo Bromacker se ha visto limitada y la colección Tambach se encuentra archivada en el complejo histórico Perthesforum antes de la construcción de una nueva exposición sobre el Pérmico. ^{[ 9 ]}

La Formación Tambach se ubica principalmente dentro de una cuenca actualmente ocupada por el Bosque de Turingia , y es estratigráficamente más joven que la Formación Rotterode y más antigua que la Formación Eisenach . Es la parte más antigua de la sucesión Rotliegend Superior de la Cuenca del Bosque de Turingia , nombre que hace referencia a una secuencia de rocas puramente sedimentarias del Pérmico Inferior de Alemania. Los sedimentos de la Formación Tambach se depositaron en un pequeño graben pérmico (denominado Cuenca Tambach), que estaba orientado de noreste a suroeste y se incrustó en las rocas ígneas y sedimentarias de la Formación Rotterode. La Cuenca Tambach habría tenido unos 250 km² durante el Pérmico, aunque los afloramientos modernos solo ocupan unos 50 km², sin contar la porción noreste de la cuenca, cuyos depósitos han sido borrados por procesos geológicos posteriores. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

Tradicionalmente, la Formación Tambach se considera dividida en tres capas discretas: una capa inferior y una superior de conglomerado (Bielstein y Conglomerado de Finsterbergen, respectivamente), separadas por una capa algo más estrecha de sedimentos más finos como arenisca , el miembro Tambach-Sandstein (arenisca de Tambach). ^{[ 10 ] [ 4 ] [ 3 ]} Sin embargo, los límites entre estas capas suelen ser imprecisos, y algunos geólogos han propuesto un panorama deposicional más complejo con tres etapas estratigráficas definidas por cambios en la sedimentología de toda la cuenca, en lugar de tipos de roca específicos. ^{[ 2 ]}

La etapa más baja (etapa I) experimentó un período de alta actividad tectónica (parte de la orogenia varisca ) al sureste, el levantamiento de Oberhof. La formación de la cuenca en este contexto tectónico inicialmente dio lugar a poderosos flujos de detritos e inundaciones laminares , y luego a ríos trenzados activos que fluían a lo largo de su borde, con ríos de menor energía, llanuras aluviales y lagos en su centro. El conglomerado riolítico y de grano grueso (a escala de cantos rodados / bloques ) de Bielstein se depositó en los ambientes marginales de alta energía, mientras que las primeras porciones de la arenisca de Tambach se depositaron más lejos del borde de la cuenca. La dirección de flujo más prominente en la parte oriental bien conservada de la cuenca es noroeste, hacia el centro de la misma. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 11 ]}

La disminución de la actividad tectónica en la etapa intermedia (etapa II) conduce a una mayor erosión , reduciendo el relieve a lo largo del borde de la cuenca. Como resultado, los ríos trenzados en el borde disminuyeron su velocidad, reduciendo el tamaño de los clastos a conglomerado de cantos rodados/ guijarros . El centro de la cuenca se transformó en pequeños arroyos y marismas, depositando arenisca, limolita , esquisto y lutita en capas rojas fosilíferas . Aunque la cuenca de Tambach pudo haber estado aislada hidrológicamente durante este período, con sus vías fluviales drenando internamente, ^{[ 2 ]} algunos paleontólogos consideran en cambio que sus aguas fluyen hacia otra cuenca en el noreste, que no se conservó. ^{[ 3 ]} La última etapa (etapa III) experimentó un retorno de la actividad tectónica (el levantamiento cristalino de Ruhla) hacia el noroeste, aunque el relieve seguía siendo bastante plano. Los abanicos aluviales y las llanuras trenzadas provenientes del Ruhla se hicieron más comunes, permitiendo gradualmente que el conglomerado polimíctico y rico en minerales del tamaño de guijarros se acumulara y expandiera hacia el centro de la cuenca, formando el conglomerado de Finsterbergen. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 11 ]}

Bromacker

La localidad más famosa y fosilífera dentro de la Formación Tambach es la localidad de Bromacker, ^{[ 12 ]} un conjunto de pequeñas canteras abandonadas cerca de la ciudad de Tambach-Dietharz . Los estratos expuestos en la superficie en Bromacker corresponden al centro de la Cuenca Tambach, durante el tiempo de la parte superior de la etapa I y la parte inferior de la etapa II. Los sedimentos de la etapa I en Bromacker se denominan "capas inferiores" ^{[ 2 ]} o "arenisca de Bromacker" ^{[ 4 ]} y los sedimentos de la etapa II son las "capas superiores" ^{[ 2 ]} o "horizonte de Bromacker". ^{[ 4 ]}

Los estratos inferiores están dominados por gruesas láminas de arenisca de grano fino, a menudo con estratificación cruzada que indica que la paleocorriente estaba orientada hacia el noreste. Estas capas de arenisca suelen estar cubiertas por lutita homogénea , que a veces conserva grietas de desecación , fósiles de plantas, madrigueras de invertebrados y huellas de tetrápodos . Las gruesas capas de arenisca (y sus recubrimientos de lutita) no son continuas, sino que están interrumpidas por una sucesión de sedimentos micáceos más finos y oscuros , como esquisto , limolita y (raramente) arenisca muy fina. Esto reconstruye una secuencia de repetidos eventos de inundación, en los que ríos fuertes y rectos erosionaron canales a través de la llanura aluvial limosa en el centro de la cuenca, dejando tras de sí rellenos de canal arenosos (arenisca) y depósitos de desbordamiento de grano fino (esquisto y otros sedimentos). Los recubrimientos de lutita pueden explicarse como precipitados de extensos lagos efímeros que se evaporaron en las semanas posteriores a las inundaciones, tras lo cual se convirtieron en marismas. Muchos de los fragmentos de grietas de barro fueron arrancados por la siguiente inundación, incorporándose a las subsiguientes capas de arenisca como intraclastos . ^{[ 2 ]}

Los estratos superiores más estrechos también representan alternancia entre inundaciones y condiciones de aguas tranquilas, aunque con clastos más finos y una topografía más baja. Los rellenos de canales de arenisca están reemplazados en su mayoría por capas homogéneas de limolita roja, propensas a romperse a lo largo de bordes afilados. Esta limolita contenía fragmentos de grietas de lodo, raíces incrustadas en calcita y esqueletos parciales o articulados bien conservados de tetrápodos terrestres. Estos sedimentos indican que el relieve reducido en la etapa II de la Formación Tambach había convertido a las inundaciones laminares en la fuerza erosiva dominante, en lugar de los canales individuales. El depósito de inundación laminar más bajo era particularmente rico en fósiles de diadéctidos . Las sucesiones de sedimentos finos también se alteraron, pasando a estar dominadas por lutitas finamente laminadas (y solo ocasionalmente micáceas) en las que se fosilizaron restos de conchostráceos y artrópodos . Esto indica una transición a lagos más permanentes y amplias llanuras aluviales en el centro de la Cuenca Tambach, en lugar del ambiente fluvial efímero de los estratos inferiores. ^{[ 2 ]}

En 2004, mediante datos de perforaciones , se descubrió una extensa secuencia antigua, la "Tambach-Wechsellagerung" ( intercalación de Tambach). Esta secuencia se asemejaba en cierta medida a los estratos inferiores, con depósitos micáceos finos alternados con gruesas láminas de arenisca rellenas de una brecha de intraclastos de lutita. Sin embargo, las capas de arenisca no presentaban evidencia de estratificación cruzada, y las capas de lodo responsables de la mayoría de los icnofósiles de Tambach también estaban ausentes. Se encontraron escasos fragmentos de fósiles de vertebrados, junto con estructuras de calcita. ^{[ 4 ]}

Las porciones ricas en arena y limo de la Formación Tambach probablemente se depositaron en un clima cálido con épocas secas y calurosas del año y eventos periódicos de fuertes lluvias. Los períodos secos fueron lo suficientemente severos como para evaporar los lagos efímeros inducidos por inundaciones de la cuenca de Tambach en cuestión de días, lo que restringió la capacidad de una fauna acuática permanente para colonizar la cuenca. Sin embargo, la mayoría de los fósiles de raíces de plantas están orientados horizontalmente (en lugar de verticalmente), lo que indica que el clima era generalmente lo suficientemente húmedo como para que las plantas nativas no necesitaran desarrollar raíces profundas u otras adaptaciones xerófitas . Debido a esto, la Formación Tambach probablemente se clasificaría dentro del clima de sabana tropical moderno , a pesar de su falta de pastos. Los equivalentes climáticos modernos incluyen la sabana del norte de África y los Llanos de Venezuela y Colombia . ^{[ 2 ]} Sin embargo, a partir de la geoquímica de sedimentos del Miembro Arenisca de Tambach, Scholze y Pint propusieron una temperatura media anual de solo 10,9 a 15  °C (12,7  °C en promedio). ^{[ 21 ]} Hay evidencia de que pudieron haber ocurrido temperaturas bajo cero en algunas noches durante la estación seca, probablemente como resultado de la gran elevación de la cuenca. ^{[ 22 ] [ 3 ] [ 21 ]} El clima pudo haber sido más seco durante los períodos ricos en conglomerados de la Formación Tambach. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

El ecosistema de la Formación Tambach es inusual por la ausencia de animales acuáticos como los tiburones xenacántidos , Eryops o Diplocaulus , comunes en los estratos rojos del Pérmico Inferior. Esto se explica mejor por su entorno montañoso, aislado de las llanuras aluviales monzónicas que depositaron la mayor parte de los estratos rojos. Además, la naturaleza efímera de los lagos y ríos de la Cuenca Tambach implicó que solo los animales acuáticos adaptados a estas condiciones, como los conchostráceos , pudieran prosperar. La Cuenca Tambach sí albergaba una fauna de anfibios diversa , pero solo especies adaptadas a la vida terrestre, como los disorofoides y los seymouriamorfos . Los grandes tetrápodos herbívoros, como los caseidos y especialmente los diadéctidos, son los fósiles corporales más comunes recuperados de la formación, mientras que los sinápsidos carnívoros son relativamente raros. Esto contrasta con los entornos norteamericanos, donde los fósiles de carnívoros como Dimetrodon superan en número a los de herbívoros. Las condiciones ambientales de Tambach probablemente crearon una red trófica muy diferente a la de las tierras bajas. Las plantas más comunes eran especies resistentes y adaptadas a la sequía, como las coníferas , mientras que los helechos con semillas y otras plantas de tierras bajas eran mucho más raras. Las plantas terrestres fibrosas favorecieron la colonización de la cuenca por animales terrestres herbívoros, pero el clima seco impide el desarrollo de una cadena trófica acuática, lo que inhibe a animales como las grandes especies de Dimetrodon , que obtienen gran parte de su alimento de los cursos de agua. ^{[ 2 ] [ 5 ]}

La Formación Tambach conserva el regurgitalito terrestre más antiguo conocido (vómito fosilizado), en forma de un conjunto de huesos que incluye material de Thuringothyris , Eudibamus y diadéctidos . El regurgitalito probablemente perteneció a un gran depredador como Dimetrodon teutonis o Tambacarnifex . ^{[ 23 ]}