Formación Florissant

La Formación Florissant es una formación geológica sedimentaria que aflora alrededor de Florissant , en el condado de Teller, Colorado . Esta formación se caracteriza por la abundancia y excepcional conservación de fósiles de insectos y plantas que se encuentran en las lutitas y pizarras. Según la datación radiométrica con argón, la formación es del Eoceno (aproximadamente 34 millones de años ^{[ 4 ]} ) y se ha interpretado como un ambiente 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 se depositaban en el fondo del lago, cualquier planta o animal que hubiera muerto recientemente se conservaba . Finas capas de arcillas y lodos intercaladas con capas de ceniza forman "pizarras de papel" que contienen fósiles magníficamente conservados ^{[ 5 ]} . El Monumento Nacional Florissant Fossil Beds es un monumento nacional establecido para preservar y estudiar la geología y la historia de la zona.

El nombre Florissant proviene de la palabra francesa que significa florecimiento. A finales del siglo XIX, turistas y arqueólogos acudían a este lugar para observar la fauna y recolectar muestras para colecciones y estudios. El Bosque Petrificado, que hoy en día es una de las principales atracciones del monumento, perdió gran parte de su masa debido a que los coleccionistas extrajeron grandes cantidades de madera petrificada del sitio. ^{[ 6 ]}

Durante las décadas de 1860 y 1870, la zona fue cartografiada por geólogos por primera vez. Geólogos del Servicio de Investigación de Hayden visitaron la zona a principios de la década de 1870, y Leo Lesquereux describió las plantas fósiles de los estratos , Samuel Hubbard Scudder los insectos fósiles y Edward Drinker Cope los fósiles de vertebrados . ^{[ 7 ]} La formación fue denominada formalmente por primera vez como los estratos del lago Florissant por Charles Whitman Cross en 1894. ^{[ 8 ]}

En 1969, se estableció el Monumento Nacional Florissant Fossil Bed tras una larga batalla legal entre los propietarios locales y el gobierno federal. Actualmente, el parque recibe aproximadamente 60 000 visitantes al año y es sede de investigaciones paleontológicas en curso. ^{[ 7 ] [ 9 ]} La formación misma fue renombrada como Formación Florissant en 2001 para ajustarse a los requisitos de la Comisión Norteamericana de Nomenclatura Estratigráfica. ^{[ 10 ]}

A finales del Eoceno y principios del Oligoceno, hace aproximadamente 34 millones de años, la zona era un entorno lacustre con secuoyas. El basamento es el granito de Pikes Peak, de edad proterozoica . Existe una discordancia entre el granito de Pikes Peak y la siguiente unidad, la toba de Wall Mountain. ^{[ 11 ]} La discordancia masiva se debe a la erosión que ocurrió durante el levantamiento de las Montañas Rocosas modernas, la orogenia Laramide . ^{[ 12 ]} La toba de 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 lutita, limolita, conglomerado y depósitos volcánicos. Hay seis unidades descritas dentro de la Formación Florissant. En orden de abajo hacia arriba: la unidad de lutita inferior, la unidad de limolita inferior, la unidad de lutita media, la unidad de conglomerado de roca de cobertura, la unidad de lutita superior y la unidad de pumita superior. Cada una de las unidades de lutita representa ambientes lacustres, compuestos por lutitas muy delgadas, abundantes en fósiles, que se alternan con tobas de erupciones. ^{[ 11 ]} La lutita inferior se ha interpretado como un ambiente fluvial, siendo la parte superior de la unidad 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 lutita 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 lutita media y superior se depositaron entonces en esta segunda generación del lago. El conglomerado de la capa superior se depositó cuando un gran lahar atravesó el valle y se acumuló en el fondo del lago. ^{[ 6 ]}

La orogenia Laramide, que creó las Montañas Rocosas modernas, había estado elevando el área hacia el oeste desde finales del Cretácico , ^{[ 13 ]} aunque el momento exacto de la orogenia es objeto de debate. ^{[ 12 ]} Entre finales del Eoceno y principios del Oligoceno, comenzaron a ocurrir episodios volcánicos al suroeste del área de Florissant. Estos episodios de erupción depositaron ceniza y otros detritos volcánicos en la zona de Florissant, y el material volcánico fue uno de los factores más importantes en la fosilización de las plantas y animales que son tan abundantes en la formación. Las lutitas fosilíferas 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 se han erosionado. ^{[ 15 ] [ 16 ]} La mayoría de las unidades restantes están compuestas por clastos de granito de Pikes Peak erosionado, rocas volcánicas y lodo transportados por arroyos que fluían por la zona. Se han encontrado algunos huesos de mamut dentro de estas unidades, con una antigüedad aproximada de 50 000 años. ^{[ 6 ]}

Campo volcánico de Thirtynine Mile

Aproximadamente a 25-30 kilómetros al suroeste, se desarrolló una serie de estratovolcanes, similares a volcanes actuales como el Monte Santa Helena, que entraron en erupción periódicamente. El centro volcánico de Guffey , dentro del campo volcánico más extenso de Thirtynine Mile , tuvo erupciones que incluyeron domos, flujos de lava y eventos piroclásticos. ^{[ 18 ] [ 19 ]} La ceniza de estos eventos se depositó en toda la zona y los lahares fluyeron por los valles. La ceniza depositada creó la toba, y los lahares formaron las lutitas y los conglomerados de la formación Florissant.

El Florissant se depositó en un paleovalle después de que uno de los lahares lo represara. El lago resultante alcanzó una superficie de hasta 36 ^km²  . [ ^{7 ] Hubo} dos ciclos de ambientes lacustres. El primero creó la unidad de lutitas inferior, mientras que el segundo lago creó las unidades de lutitas media y superior. ^{[ 6 ]} Finalmente, los volcanes se volvieron inactivos y comenzaron a erosionarse. Con el tiempo, los volcanes se erosionaron tanto que ya no quedan señales evidentes de ellos en la superficie. En cambio, la superficie de erosión del Eoceno es el único remanente de los volcanes de la zona. ^{[ 16 ]}

El material volcánico que causó tanta destrucción propició la conservación de los fósiles en las lutitas y arcillitas de la Formación Florissant. A medida que la ceniza se depositaba en el paisaje, era transportada por el agua a través de arroyos y lahares hasta el lago. Los lahares cubrían la base de las secuoyas que vivían en ese momento, y los troncos de los árboles se endurecían y fosilizaban. Mediante la permineralización, los precipitados presentes en el agua subterránea fluían a través de los troncos, reemplazando la materia original con minerales silíceos y la materia orgánica con sílice. Este proceso de mineralización propició la conservación de los tocones de los árboles. ^{[ 6 ]}

Dentro del propio lago, los depósitos volcánicos se depositaban periódicamente en él, ya fuera por deposición directa o por erosión. El material volcánico era rico en sílice. En aquel entonces, el lago albergaba diatomeas , cuyas conchas también estaban compuestas de sílice. El aumento de sílice provocó la proliferación de diatomeas en el lago. A medida que la población de diatomeas crecía de forma masiva, el estrés causado por los episodios volcánicos provocó simultáneamente una mortandad masiva de la biota local . Al morir las plantas y los animales, sus hojas y cuerpos caían al lago, y con el tiempo se acumularon grandes cantidades de materia orgánica en el fondo. Este proceso se repetía con frecuencia, posiblemente anualmente, a medida que la escorrentía de la lluvia se acumulaba en el lago, provocando floraciones y mortandades cíclicas de diatomeas . Estas floraciones y mortandades crearon capas de depósitos de ceniza y arcilla, denominadas pares, dando lugar a numerosas capas delgadas. Cada microcapa de ceniza y arcilla se compactó mediante sedimentos superpuestos para crear «lutitas de papel» (generalmente de entre 0,1 y 1,0 mm de espesor). Dentro de estas lutitas de papel se encuentran los fósiles mejor conservados de la formación. Con base en esta información, se ha estimado que el lago pudo haber durado entre 2500 y 5000 años, si los pares de diatomeas representan ciclos anuales. ^{[ 14 ]} 

Paleoflora

En los estratos de la Formación Florissant existe una gran diversidad de plantas, desde grandes secuoyas hasta polen microscópico. El bosque petrificado es una de las principales atracciones turísticas del monumento, con aproximadamente 30 tocones conservados. Estos se encuentran entre los tocones petrificados más grandes del mundo. La mayoría de los tocones han sido identificados como pertenecientes a Sequoia affinis , un pariente cercano de la actual secuoya de la costa ( S. sempervirens ). ^{[ 20 ]} Estos árboles podrían haber alcanzado los 60 m (200 pies) de altura antes de ser destruidos por lahares que asfixiaron el suministro de oxígeno a sus raíces. El análisis dendrocronológico de los anillos de crecimiento ha dado como resultado edades estimadas de entre 500 y 700 años cuando los árboles murieron y fueron enterrados. Algunos de los tocones pertenecen a angiospermas . ^{[ 6 ]}  

La Formación Florissant también es conocida por sus hojas fosilizadas y las impresiones que dejaron. Además, se conservan ejemplares de frutos, semillas, conos y flores en las lutitas de papel de la formación. La mayoría de las hojas pertenecen a árboles y arbustos. Las angiospermas constituyen la paleoflora dominante, aunque también hay coníferas. ^{[ 6 ]}

Se ha identificado que algunos de los conos, el follaje y el polen provienen de las secuoyas. Existen diferencias notables entre el material fosilizado de Sequoia affinis y las secuoyas modernas de California. El follaje en los fósiles es más delgado y los conos femeninos son más pequeños que en los ejemplares modernos. ^{[ 6 ]} Se han identificado más de 130 especies de polen en los estratos de esquisto de Florissant. Estas especies representan muestras de diversos hábitats ubicados cerca del lago y sus alrededores, así como más arriba en el valle. ^{[ 6 ]}

Las diatomeas bentónicas son el tipo dominante de algas silíceas que se encuentran en los lechos. Estas se fosilizan fácilmente debido a sus conchas de sílice. Durante los períodos de vulcanismo, los aportes de sílice de la ceniza volcánica provocan floraciones de algas, que dan lugar a tapetes algales y a la excepcional conservación de los fósiles. Florissant es importante porque es uno de los ejemplos más antiguos conocidos de diatomeas de agua dulce. ^{[ 14 ]}

Fauna

La mayoría de los fósiles animales hallados en Florissant son invertebrados , pero también se han encontrado numerosos ejemplares de vertebrados . Con tal cantidad de especies identificadas en este yacimiento, resulta evidente que el entorno era ideal para la supervivencia de una gran variedad de animales. El excelente estado de conservación de estos animales permite comprender mejor el entorno en el que vivieron, así como algunos aspectos de su comportamiento.

Invertebrados

Los fósiles de invertebrados del Florissant son artrópodos , como arañas, milpiés , insectos y ostrácodos ; y moluscos, como almejas y caracoles. De estos, los más significativos parecen ser las arañas y los insectos, de los cuales se han identificado más de 1500 especies en los yacimientos fósiles. ^{[ 6 ]}

Los arácnidos están bien representados en Florissant, principalmente una gran variedad de arañas. También se han encontrado posibles ejemplos de opiliones y arañas patonas . Puede haber alguna evidencia de ácaros de agallas , pero aún no se han descubierto fósiles corporales completamente identificados de ellos. Un aspecto inusual de las arañas encontradas en la formación es que no se encuentran con las patas encogidas, sino completamente extendidas. Esto podría indicar que murieron en aguas más cálidas o ácidas. ^{[ 21 ]} Los insectos que se encuentran en los lechos de ceniza y arcilla son diversos y numerosos. En Florissant se han encontrado efímeras , libélulas , caballitos del diablo , saltamontes , grillos , saltamontes de la familia Kattydidae , cucarachas , termitas , tijeretas , tejedores de tela , cigarras , moscas serpiente , crisopas , escarabajos , moscas , mosquitos , mariposas , polillas, avispas , abejas , hormigas y otros insectos. ^{[ 22 ]} De estos, los escarabajos son los más diversos y predominan en número de especímenes encontrados como fósiles. Alrededor del 38% de los especímenes encontrados en los yacimientos fósiles son variedades de escarabajos. Estos fósiles son insectos acuáticos y terrestres, lo que proporciona información sobre la ecología y la biología de la zona. ^{[ 6 ]}

Se cree que los ostrácodos se alimentaban de algas en el fondo del lago. La mayoría de los fósiles de ostrácodos provienen de caparazones o apéndices de alimentación conservados. Hasta el momento, solo se ha descrito una especie de ostrácodo. Se han identificado varios moluscos de agua dulce, tanto de agua dulce como terrestres. El molusco más abundante identificado en Florissant son los gasterópodos (caracoles). ^{[ 6 ]}

Vertebrados

Los fósiles de vertebrados en Florissant son predominantemente pequeños fragmentos de huesos incompletos. Se han descrito algunas especies de vertebrados, principalmente peces, pero también aves y mamíferos. Entre los peces descubiertos en el yacimiento se incluyen amias , catostómidos , bagres y percas piratas . La mayoría de estos eran bentónicos, excepto las percas, y muchos toleraban condiciones de agua deficientes. La mayoría de los peces se han encontrado en las mismas capas de esquisto en comparación con otras capas de esquisto. Esto podría indicar que hubo períodos más tolerantes para las poblaciones de peces a lo largo de la historia del lago que otros períodos. ^{[ 6 ]}

Se han encontrado tres ejemplares de aves en los estratos, incluyendo un cuco . La mayor parte del esqueleto se perdió, pero aún se conservaron suficientes características diagnósticas para identificar al ave. También se han encontrado ejemplares de carracas y aves playeras . Otras aves fueron descritas en la literatura temprana del siglo XIX, pero la identificación exacta de estos ejemplares no se puede realizar debido a la falta de información. ^{[ 6 ]}

Los mamíferos son prácticamente inexistentes en las lutitas, con solo un espécimen de una pequeña zarigüeya descubierto hasta ahora. En las unidades inferiores de lutita, hay muestras de huesos rotos de un caballo, un brontoterio y un oreodonte . El caballo habría sido pequeño, aproximadamente del tamaño de un perro mediano, con tres dedos en cada pata. Toda esta información se basa en una mandíbula inferior completa. El mamífero más grande descubierto hasta ahora es un brontoterio , un animal del tamaño de un elefante con un par de cuernos gruesos en la parte superior de la cabeza. Toda esta información se basa en vértebras fragmentadas y pequeños trozos de esmalte dental. El oreodonte es una familia extinta que se asemeja a las ovejas y cerdos modernos. El único espécimen de oreodonte es un fragmento de mandíbula. ^{[ 6 ]} Se han descrito otros mamíferos en la formación a partir de especímenes dentales. 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 cabría esperar su presencia. No se ha propuesto ninguna explicación para esta ausencia, dado que los museos conservan cerca de 40 000 ejemplares procedentes de este lugar. La toxicidad del agua debido a la actividad volcánica podría ser la causa, pero existen casos documentados de animales acuáticos en el lago. ^{[ 6 ]}

Las plantas fósiles, y en particular sus hojas, han sido las fuentes de información más útiles 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 cambios estacionales o diarios rápidos. ^{[ 24 ]}

La comparación de plantas y hojas fósiles con análogos modernos permite realizar inferencias sobre el clima basándose en similitudes fisiológicas y morfológicas. Una de las mejores maneras de hacerlo es estudiando las características de las hojas encontradas. Al observar la fisonomía, o el análisis de la apariencia general basado en factores climáticos, se ha estimado que la temperatura media anual (TMA) era de alrededor de 13  °C, mucho más cálida que la TMA actual en Florissant de 4  °C. También se han estimado estimaciones de que la TMA estaba entre 16 y 18  °C, basadas en comparaciones con los parientes vivos más cercanos de las plantas. También hay indicios de que los cambios estacionales en la zona no eran tan pronunciados como los que se observan en la actualidad. Las estimaciones de la TMA, basadas en el polen, han situado la temperatura hasta 17,5  °C, pero el polen es posiblemente menos diagnóstico que las hojas. ^{[ 16 ]}

Basándose en el pequeño tamaño y las características de los dientes, se estima que la precipitación durante el Eoceno tardío hasta el Oligoceno temprano fue de entre 50 y 80 centímetros por año, con una marcada estación seca. Esto es mucho más húmedo que el promedio de 38  cm que cae en la zona en la actualidad. La mayor parte de la precipitación se habría producido a finales de la primavera y principios del verano, con escasas nevadas en invierno. ^{[ 6 ]}

El análisis de los anillos de los árboles indica que el ambiente en el que crecieron las secuoyas durante la época de sedimentación habría sido incluso más favorable que el clima actual en el que crecen las secuoyas de California. El ancho promedio de un anillo, correspondiente a un año de crecimiento, es mayor que el ancho de las secuoyas del centro de California. ^{[ 6 ]} Hacia finales del Eoceno, la temperatura global comenzó a descender. Sin embargo, este episodio de enfriamiento global no se evidencia en el registro fósil de Florissant. ^{[ 16 ]}

• El bosque petrificado de Cherokee Ranch , un bosque petrificado prácticamente intacto en Colorado.
• La Formación Green River es una formación de agua dulce del Eoceno, igualmente rica en fósiles, pero más antigua, ubicada en las Montañas Rocosas de Colorado.
• Vim Wright
• Lista de monumentos nacionales de los Estados Unidos

• Monumento Nacional de los Yacimientos Fósiles de Florissant (Servicio de Parques Nacionales)