Sílex de pedernal

El sílex de Gunflint (1,88 Ga ^{[ 1 ]} ) es una secuencia de rocas de formación de hierro bandeado que se exponen en la cordillera de Gunflint , en el norte de Minnesota y el noroeste de Ontario , a lo largo de la costa norte del lago Superior . El sílex de Gunflint tiene 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, fue la forma de vida más antigua descubierta y descrita en la literatura científica, así como la evidencia más antigua de fotosíntesis . ^{[ 4 ]} Las capas negras de la secuencia contienen microfósiles de entre 1,9 y 2,3 mil millones de años de antigüedad. En Ontario se encuentran colonias de estromatolitos de cianobacterias que se han convertido en jaspe . La formación de hierro bandeado consiste en estratos alternos de capas ricas en óxido de hierro intercaladas con zonas ricas en sílice . Los óxidos de hierro suelen ser hematita o magnetita con ilmenita , mientras que los silicatos son predominantemente cuarzo criptocristalino en forma de sílex o jaspe , junto con algunos minerales de silicato en menor proporción.

La Formación de Hierro de Gunflint (conocida como la Cordillera de 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 de Gunflint se encuentra en Schreiber, Ontario, cerca de Thunder Bay , en el Lago Superior . ^{[ 5 ]}

El geólogo Stanley A. Tyler examinó por primera vez la zona en 1953 y observó sus estromatolitos de color rojo. También tomó muestras de una capa de sílex negro azabache que, al ser observada petrográficamente , reveló pequeñas esferas, varillas y filamentos de aspecto realista, de menos de 10 micrómetros de tamaño. Elso Barghoorn , paleobotánico de Harvard , examinó posteriormente estas mismas muestras y concluyó que "eran, en efecto, organismos unicelulares conservados estructuralmente ". ^{[ 6 ]} En 1965, los dos científicos publicaron su hallazgo trascendental y nombraron la primera variedad de flora de Gunflint . ^{[ 2 ]} Esto provocó una "avalancha" 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 fósiles de microfauna más robustos y diversos del Precámbrico.

La Formación de Hierro de Gunflint es una formación de hierro bandeado , compuesta predominantemente por capas densas 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 de Gunflint pertenece al Grupo Animike y se puede dividir en cuatro secciones estratigráficas : las secciones de sílex inferior, pizarra inferior, sílex superior y pizarra 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 de Gunflint en 1953 y observó formaciones de hierro rojo con bandas y sílex negro, señalando probables estromatolitos , aunque no publicaría sus observaciones hasta una década después. Posteriormente, en 1956, AM Goodwin examinó las facies geológicas de la Formación de Hierro de Gunflint, lo que dio lugar a una de las primeras publicaciones científicas sobre la región, ^{[ 5 ]} pero su informe carece de cualquier mención a la vida microscópica. Las primeras publicaciones que señalaban la importancia geobiológica del sílex de Gunflint aparecieron en 1965, cuando se publicaron dos artículos científicos que resaltaban la microfauna de Gunflint en la revista Science . Estos artículos fueron « Microorganismos del sílex de Gunflint» ^{[ 2 ],} de Stanley Tyler y Elso Barghoorn , y «Importancia de la microflora de Gunflint ( precámbrica )» , de Preston Cloud (Universidad de California en Santa Bárbara). ^{[ 4 ]} Aunque se publicaron casi al mismo tiempo, ambos artículos constituyeron publicaciones fundamentales que introdujeron la idea de la existencia de vida durante el Precámbrico. Cada artículo tenía un enfoque marcadamente diferente: mientras que Barghoorn y Tyler buscaban 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 posibilidad de que existiera vida durante el período Precámbrico y sus implicaciones para el campo de la paleontología precámbrica . La publicación de estos dos artículos fundamentales abrió las puertas a una amplia gama de estudios paleontológicos y geoquímicos para explorar microfósiles precámbricos de entornos proterozoicos similares.

La microfauna del sílex de Gunflint es de edad paleoproterozoica media a tardía (aproximadamente 1.878 Ga ± 1.3 Ma , según lo determinado por 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 rubidio-estroncio y potasio-argón de roca total situó la edad de la Formación de Hierro de Gunflint en 1.56-163 Ga . ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} La datación de roca entera Neodimio-Samario posteriormente situó la edad entre 2,08 y 2,11 Ga. ^{[ 12 ] [ 13 ]} Finalmente, la datación de capas de ceniza intercaladas dentro de la Formación de Hierro de Gunflint arrojó edades entre 1,86 y 1,99 Ga, ^{[ 14 ]} que son 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 más antigua de vida conocida era la fauna Ediacárica (635-541 Ma), ^{[ 15 ]} un conjunto del 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 tejidos estromatolíticos y que suelen tener un diámetro de entre 0,5 y 6,0 μm y una longitud de hasta varios cientos de micras . ^{[ 3 ]} La microfauna de Gunflint se puede dividir en dos grandes categorías: filamentos y esferoides . En el innovador artículo de Barghoorn y Tyler de 1965, se descubrieron tres nuevos géneros y cuatro nuevas especies de cianobacterias filamentosas en el sílex de Gunflint. ^{[ 2 ]} Desde entonces, se han identificado varios géneros y especies nuevos, algunos nombrados en honor a Barghoorn, Tyler y Cloud en reconocimiento a sus primeras contribuciones a la definición de los conjuntos microbianos de Gunflint . ^{[ 3 ] [ 7 ] [ 16 ] [ 17 ]} 

Se han sugerido varios modelos tafonómicos predominantes como mecanismos para la preservación excepcional de la microfauna del sílex de Gunflint . Ejemplos de estos modelos tafonómicos incluyen la preservación de residuos orgánicos, la piritización de grano fino , la piritización de grano grueso, la asociación de carbonatos y la preservación de hematita . ^{[ 2 ]} En la preservación de residuos orgánicos, una película de material orgánico de color marrón claro a oscuro delimita los microorganismos , actuando como una tinción 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 la asociación carbonatada, filamentos, cuerpos similares a esporas y otras estructuras orgánicas pueden conservarse mediante mineralización carbonatada (<1 μm de diámetro) incrustada en una matriz de sílex . ^{[ 18 ]} Los minerales carbonatados pueden formarse como cuerpos continuos o como una serie de lentes que delinean restos filamentosos de cianobacterias. La mineralización carbonatada se observa a menudo siguiendo 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, filamentos de hematita <1 μm de diámetro encapsulan (y ocasionalmente reemplazan) fósiles filamentosos, y a menudo están delineados por películas carbonáceas y granos de pirita. ^{[ 16 ]} Como resultado de la notable preservación de microorganismos dadas las modalidades tafonómicas descritas anteriormente, el Sílex de Gunflint se describe a veces como el primer lagerstätte precámbrico , o conjunto fósil excepcionalmente conservado. ^{[ 19 ]}

En las décadas de 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 autotrófica ) ocurría hace 1.800 millones de años, y que la atmósfera estaba 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 a lo largo de la Formación Gunflint. ^{[ 4 ]} Múltiples especies de hierro en la Formación Gunflint proporcionan evidencia de una atmósfera altamente oxidante, con algunas condiciones reductoras localizadas que permitieron el transporte de grandes cantidades de hierro en 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 la edad estimada de la fotosíntesis y el origen de la vida en más de mil millones de años. Este hallazgo impulsó a generaciones de paleontólogos y geomicrobiólogos a reflexionar sobre las antiguas condiciones de oxígeno atmosférico y los estados redox, y a continuar la búsqueda de vida microbiana más antigua.

• catástrofe de oxígeno
• Grupo Animikie

• Schopf, JW, 1999: Cuna de la vida: El descubrimiento de los fósiles más antiguos de la Tierra . Princeton University Press, 336 p. ISBN  0-691-00230-4
• Formación de hierro bandeado de tipo superior