Tambach-formationen

Tambach-formationen
Tambach-formationen
Stratigrafiskt område : tidig perm , Sakmarian PreꞒ Ꞓ O S D C P T J K sid N ↓
	Bromackers stenbrott
Typ	Geologisk formation
Underliggande	Eisenach formation
Överlag	Rotterode formation
Litologi
Primär	Konglomerat , sandsten , lersten
Plats
Område	Thüringen
Land	Tyskland
Typ avsnitt
Uppkallad efter	byn Tambach-Dietharz

Tambach -formationen är en geologisk formation från tidig Permålder i centrala Tyskland . Den består av röda till brunfärgade sedimentära stenar ( röda bäddar ) som konglomerat , sandsten och lersten , och är den äldsta delen av övre Rotliegend i Thüringerskogsbassängen .

Den övergripande geologin registrerar en historia med tre distinkta stadier av sedimentation i en bergig miljö. Först bildar tektonisk aktivitet en bassäng (Tambach-bassängen) som domineras av högenergiskräpflöden , översvämningar och flätade floder . Dessa skär in underliggande ryolitisk sten och avsätter ett grovt konglomerat som kallas Bielstein-konglomeratet. För det andra tillåter lugnare förhållanden att bassängen vidgas och konglomeratet marginaliseras av finare sediment som tidigare bara var vanliga i mitten av bassängen, som den karakteristiska Tambach-sandstenen. Dessa finare sediment avsattes genom upprepade sekvenser av översvämningar, följt av lugnt vatten, följt av exponering för luft. Det övergripande klimatet skulle ha liknat moderna tropiska savanner , med varma och torra perioder som brutits upp av kraftigt regn, troligen flera gånger på ett år. Det tredje steget innebär att de tektoniska förhållandena återvänder, denna gång inducerar breda avlagringar av polymiktiskt (heterogent) konglomerat känt som Finsterbergen-konglomeratet.

Tambach-formationen inkluderar också en av de viktigaste permiska fossillokalerna i Europa: Bromacker-lokalen. Detta före detta sandstensbrott och omgivande platser bevarar flera olika faciestyper , med olika fossila komponenter. Tjocka sandstensrännor i den nedre delen vid Bromacker är belagda med lersten från tillfälliga sjöar. En mångsidig samling spårfossiler såsom fotspår är präglade på lerstensdraperierna. Den övre delen av Bromacker innehåller siltsten som avsatts genom lakanfloder, där välbevarade ledade skelett av terrestra tetrapoder har upptäckts. Dessa inkluderar tidiga amfibier som Rotaryus och Tambaroter , och tidiga reptiler som Eudibamus och Thuringothyris . Till skillnad från de flesta fossilbevarande permiska röda bäddar, är vattenlevande ryggradsdjur frånvarande vid Bromacker medan köttätande synapsider (som Dimetrodon ) är sällsynta och växtätande diadektider är rikliga. Växt- och leddjursfossiler har också hittats i skiffer vid Bromacker.

Historia

Från 1887 till 2010 inhyste Ducal (Herzogliches) Museum i Gotha de flesta av Tambach-formationens mest kända fossiler.

Från och med 1840-talet hade femtåiga fotspår beskrivits från olika sandstensbrott och vägavhugningar i Gotha-distriktet i Tyskland. Stratigrafin av stenar nära Tambach-Dietharz kartlades 1876 och namngavs som "Tambacher Schichten" (Tambach-skikt) 1895, även om det vid den tiden ansågs innefatta flera ytterligare berglager (nu kallade Elgersberg- och Eisenach-formationerna) ) som sedan dess har skilts från den. 1887 upptäcktes de första fossiliserade fotspåren från Bromacker av en lokal fossilsamlare vid namn Heinrich Friedrich Schäfer. Fyndet donerades till Ducal Museum i staden Gotha , varefter det rapporterades oberoende av olika tyska paleontologer som hade fått fotografiska bevis. Wilhelm Pabst, intendent för Hertigmuseets naturhistoriska avdelning, samlade och beskrev 140 sandstenshällar från Tambachformationen från 1890 till sin död 1908. Samlingen återupptäcktes på 1950-talet, och studerades sedan om av DDR-paleontologer som Hermann Schmidt , Arno Hermann Müller och Hartmut Haubold .

Fossiliserade tetrapodben upptäcktes i de övre bäddarna av Bromacker av Thomas Martens 1974, vilket väckte ytterligare uppmärksamhet från Gotha-paleontologer. Dessa inkluderar Harald Lutzner, som formellt avgränsade Tambach-formationen som en sekvens inklusive två konglomeratlager åtskilda av ett sandstenslager. Under de kommande åren togs forskningskontakter med västerländska paleontologer som Jürgen Boy ( University of Mainz ) och David Berman ( Carnegie Museum of Natural History ). Detta gjorde det möjligt för utgrävningen att öka och Tambach-formationen att uppnå världsomspännande berömmelse. En tysk-amerikansk gemensam expedition 1993 återfann ledade tetrapodfossiler, och insamling av spår av fossiler återupptogs efter mer än 80 år tack vare utgrävningen av ett nytt sandstensbrott vid Bromacker 1995. De första Tambach-kroppsfossilerna utanför Bromacker upptäcktes 2008, på en byggarbetsplats i centrala Tambach-Dietharz. År 2010 började utställningarna som utgörs av Gothas naturmuseum flyttas från Ducal Museum (som höll på att omvandlas till ett konstmuseum) till Friedenstein Castle . På grund av finansieringsproblem har insamlingen från Bromacker varit begränsad och Tambach-samlingen arkiveras i det historiska Perthesforum-komplexet innan byggandet av en ny permisk utställning.

Geologi

Karta över det moderna Thüringer Waldbassängen (på tyska). TB = "Tambacher Becken" (Tambach Basin)

Tambach-formationen ligger huvudsakligen inom en bassäng som för närvarande ockuperas av Thüringer Wald , och den är stratigrafiskt yngre än Rutterode-formationen och äldre än Eisenach-formationen. Det är den äldsta delen av Thüringer Waldbassängens övre Rotliegend- följd, ett namn som syftar på en sekvens av rent sedimentära stenar i Nedre Perm i Tyskland. Sedimenten från Tambachformationen deponerades i en liten permisk graben (kallad Tambachbassängen), som var orienterad i nordost till sydvästlig riktning och inskuren i de magmatiska och sedimentära bergarterna i Rotterodeformationen. Tambachbassängen skulle ha cirka 250 kvadratkilometer under permperioden, även om moderna hällar bara upptar cirka 50 kvadratkilometer, inte medräknat den nordöstra delen av bassängen som har fått sina avlagringar raderade av senare geologiska processer.

Traditionellt anses Tambachformationen vara uppdelad i tre diskreta lager: ett nedre och ett övre konglomeratlager (Bielstein respektive Finsterbergen Konglomerate), åtskilda av ett något smalare lager av finare sediment som sandsten , Tambach-Sandstein (Tambach) sandsten) medlem. Emellertid är gränserna mellan dessa skikt ofta oprecisa, och vissa geologer har erbjudit en mer komplex avsättningsbild med tre stratigrafiska stadier definierade av förändringar i bassängomfattande sedimentologi, snarare än specifika bergarter.

Det lägsta stadiet (steg I) upplevde en period av hög tektonisk aktivitet (en del av Variscan orogeny ) i sydost, Oberhof-höjningen. Bildandet av bassängen bland denna tektoniska bakgrund ledde initialt till kraftfulla skräpflöden och arköversvämningar , och sedan aktiva flätade floder som flödade längs dess kant med floder med lägre energi, översvämningsslätter och sjöar i mitten. Det grova ( kullerstens- / block -skala) och rhyolitiska Bielstein-konglomeratet deponerades bland högenergi-marginalmiljöerna medan tidiga delar av Tambach-sandstenen deponerades längre bort från bassängens kant. Den mest framträdande flödesriktningen i den välbevarade östra delen av bassängen är nordväst, mot bassängens mitt.

Minskande tektonisk aktivitet i mellanstadiet (steg II) leder till ökad erosion , vilket sänker reliefen längs kanten av bassängen. Som ett resultat avtog de flätade floderna vid kanten, vilket minskade storleken på klasterna till kullerstens-/ stenskonglomerat . Mitten av bassängen graderades in i små bäckar och myrar, som avsatte sandsten, siltsten , skiffer och lersten i fossilrika röda bäddar . Även om Tambachbassängen kan ha varit hydrologiskt isolerad under denna period, med dess vattendrag som dräneras internt, anser vissa paleontologer istället att dess vatten rinner in i en annan bassäng i nordost, som inte bevarades. Den sista etappen (steg III) upplevde en återgång av tektonisk aktivitet (den kristallina Ruhla-höjningen) mot nordväst, även om reliefen fortfarande var ganska platt. Alluvialfläktar och braidplains från Ruhla blev vanligare, vilket gradvis tillät mineralrika och polymiktiska småstensstora konglomerat att byggas upp och expandera in i mitten av bassängen och bilda Finsterbergen-konglomeratet.

Bromacker

En sandstensplatta från Bromackers nedre bäddar, som visar spruckna lerstensdraperier.

Den mest kända och fossilrika orten inom Tambach-formationen är Bromacker-orten, ett kluster av små övergivna stenbrott nära staden Tambach-Dietharz . Strata exponerade för ytan vid Bromacker motsvarar centrum av Tambach Basin, under tiden för den övre delen av steg I och den nedre delen av steg II. Steg I-sediment vid Bromacker kallas "nedre bäddar" eller "Bromackersandsten" och steg II-sediment är "övre bäddar" eller "Bromackerhorizon".

De nedre bäddarna domineras av tjocka skivor av finkornig sandsten, ofta med korsbäddar som tyder på att paleoströmmen var orienterad mot nordost. Dessa sandstenslagrar täcks typiskt av homogen mudstone , som ibland bevarade mudsprickor , växtfossiler, ryggradslösa hålor och tetrapodfotspår . De tjocka sandstenslagren (och deras mudstonedraperingar) är inte kontinuerliga, avbrutna av en följd av finare och mörkare glimmersediment som skiffer , siltsten och (sällan) mycket fin sandsten. Detta rekonstruerar en sekvens av upprepade översvämningshändelser, som involverar starka, raka floder som eroderar kanaler genom den siltiga översvämningsslätten i mitten av bassängen, och lämnar efter sig sandiga kanalfyllningar (sandsten) och finkorniga överbanksavlagringar (skiffer och andra sediment). Slamstensdraperingarna kan förklaras som utfällning från vidsträckta tillfälliga sjöar som avdunstat under veckorna efter översvämningarna, varefter de blev lera. Många av mudcrack-fragmenten slets sönder av nästa översvämning, som införlivades i de efterföljande sandstensskivorna som intraklaster .

Ett komplett och fullt ledat skelett av Orobates pabsti från de övre bäddarna av Bromacker.

De smalare övre bäddarna representerar också omväxlande översvämnings- och stillavattenförhållanden, om än med finare klaster och lägre topografi. Sandstensrännans fyllningar ersätts mestadels av homogena lager av röd siltsten, som var benägna att gå sönder längs skarpa kanter. Denna siltsten innehöll lersprickfragment, kalcitinkapslade rötter och välbevarade partiella eller ledade skelett av terrestra tetrapoder. Dessa sediment indikerar att minskad lättnad i etapp II av Tambach-formationen hade gjort arköversvämningar till den dominerande erosionskraften, snarare än enskilda kanaler. Den lägsta översvämningsavlagringen var särskilt rik på diadektida fossiler. De fina sedimentföljderna förändrades också och dominerades av finlaminerad (och endast ibland glimmer) skiffer där conchostracans och leddjursrester fossiliserades. Dessa indikerar en övergång till mer permanenta sjöar och breda flodslätterförhållanden i centrum av Tambachbassängen, snarare än den tillfälliga flodmiljön i de nedre bäddarna.

En omfattande äldre sekvens, "Tambach-Wechsellagerung" (Tambach interbedding ) upptäcktes 2004 genom borrhålsdata . Denna sekvens liknade något de nedre bäddarna, med omväxlande fina glimmeravlagringar och tjocka sandstensplåtar fyllda med en breccia av lerstensintraklaster. Sandstenslagren hade dock inga tecken på korsbäddning, och lerdraperingarna som var ansvariga för de flesta av Tambach-spårfossilen saknades också. Sällsynta fragment av fossiler från ryggradsdjur fanns närvarande, tillsammans med kalcitstrukturer.

Ålder

Uran-bly-datering är inte möjlig för Tambach-formationen, som saknar färska vulkaniska bergarter. Den liknande Elgersburg-formationen i sydost innehåller ryolit daterad till 274 ± 4,9 miljoner år sedan. Det är dock oklart om skikten i Elgersburg är yngre, äldre eller likvärdiga i ålder med Tambach-formationen. Biostratigrafi är mer informativ men fortfarande oprecis. Insekts- och conchostracan biostratigrafi placerar den i biozonerna Sakmarian - Artinskian Moravamylacris kukalovae och sen Artinskian Lioestheria monticula/andreevi . Den enda arten av tetrapod som finns i både Tambach-formationen och den nordamerikanska faunan är Seymouria sanjuanensis , som levde i cirka 15 miljoner år mellan Asselian och den tidiga Kungurian . Eftersom arten av Dimetrodon närvarande vid Tambach är mindre än de som finns i de röda bäddarna i Texas , var Tambach-formationen troligen äldre än de formationerna. Tambach-formationen placerades inom Seymouran LVF (Land Vertebrate Faunachron) i Lucas (2006), en biozon som uppskattades omfatta den Artinskian-Kungurian gränsen. Genom att kombinera både ryggradslösa djur och tetrapodbiostratigrafi ansågs Tambach-formationens ålder troligen vara artinsk. I en studie publicerad 2022 anser Menning och kollegor att Tambachformationens ålder troligen är mellan 294 och 292 Ma, vilket motsvarar Sakmarian. Denna uppskattning baseras primärt på den radiometriska åldern på 295,8 ± 0,4 Ma (sen Asselian ) för Rutterode-formationen som oöverensstämmer med Tambach-formationen, och på uppskattningen att intervallet för geologisk tid som inte representeras mellan de två formationerna är mindre än 2 miljoner år. Dessutom antyder en jämförelse av fotavtryckssammansättningen av Tambach-formationen med radiometriskt daterade permiska fotavtryckssammansättningar från Frankrike och Italien en sakmarisk ålder.

Klimat

Los Llanos i dagens Sydamerika , som kan ha haft ett liknande klimat som Tambach-formationen.

De sand- och siltrika delarna av Tambach-formationen avsattes sannolikt i ett varmt klimat med både varma, torra delar av året och periodiska kraftiga nederbördshändelser. De torra tiderna var tillräckligt allvarliga för att avdunsta Tambach-bassängens översvämningsinducerade tillfälliga sjöar inom några dagar, vilket begränsade möjligheten för en permanent vattenlevande fauna att kolonisera bassängen. Men de flesta växtrotsfossil är horisontellt (snarare än vertikalt) orienterade, vilket indikerar att klimatet i allmänhet var tillräckligt fuktigt för att inhemska växter inte skulle behöva utveckla djupa rötter eller andra xerofytiska anpassningar . På grund av detta skulle Tambach-formationen troligen falla under det moderna tropiska savannklimatet , trots dess brist på gräs. Moderna klimatmotsvarigheter inkluderar den nordafrikanska savannen och Llanos i Venezuela och Colombia . Men från sedimentgeokemin från Tambach Sandstone Member, föreslog Scholze och Pint en årlig medeltemperatur på endast 10,9 till 15°C (12,7°C i genomsnitt). Det finns bevis för att minusgrader kan ha förekommit vissa nätter under torrperioden, troligen till följd av bassängens höga höjd. Klimatet kan ha varit torrare under Tambachformationens konglomeratrika perioder.

Paleobiota

Konstnärsskildring av Tambachs paleomiljö

Ekosystemet i Tambach-formationen är ovanligt för sin brist på vattenlevande djur som xenacanthidhajar , Eryops eller Diplocaulus , som annars är vanliga i röda sängar från tidig Perm. Detta förklaras bäst av dess bergiga miljö, isolerad från de monsunala låglandets översvämningsslätter som avsatte de flesta av de röda bäddarna. Dessutom innebär den tillfälliga naturen i Tambachbassängens sjöar och floder att endast vattenlevande djur anpassade till sådana förhållanden, såsom conchostracans , kunde blomstra. Tambach-bassängen stödde en mångsidig amfibiefauna , men bara terrestriskt anpassade typer inklusive dissorophoids och seymouriamorphs . Stora växtätande tetrapoder som kaseider och särskilt diadektider är de vanligaste kroppsfossilen som återvinns från bildningen, medan köttätande synapsider är relativt sällsynta. Detta i motsats till nordamerikanska miljöer, där fossiler av köttätare som Dimetrodon är fler än växtätande fossiler. Miljöförhållandena i Tambach skapade sannolikt ett näringsnät som skilde sig mycket från låglandets. De vanligaste växterna var sega, torka-anpassade typer som barrträd , medan fröormbunkar och andra låglandsväxter var mycket ovanligare. Fibrösa landlevande växter uppmuntrade kolonisering av bassängen av växtätande landdjur, men det torra klimatet förhindrar utvecklingen av en akvatisk näringskedja, vilket hämmar djur som stora arter av Dimetrodon , som får en stor del av sin föda från vattendrag.

Färgnyckel

Taxon	Omklassificerad taxon	Taxon felaktigt rapporterad som närvarande	Tveksamt taxon eller junior synonym	Ichnotaxon	Ootaxon	Morphotaxon

Anteckningar Osäkra eller preliminära taxa finns i liten text ; ~~överstrukna~~ taxa misskrediteras.

Flora

Taxon	Medlem	Material	Anteckningar
Calamites gigas	Tambach-Sandstein-medlem	Några exemplar.	Åkerfränder .
Callipteris sp.	Tambach-Sandstein-medlem	Mycket sällsynt.	En ormbunke .
Ernestiodendron filiciforme	Tambach-Sandstein-medlem	Några exemplar.	Ett barrträd .
Metacalamostachys dumasii	Tambach-Sandstein-medlem	Några exemplar.	Åkerfränder .
Walchia piniformis	Tambach-Sandstein-medlem	Några exemplar.	Ett barrträd .

Ryggradslösa djur

Taxon	Medlem	Material	Anteckningar
jfr. Anthracoblattina	Tambach-Sandstein-medlem	Några exemplar.	En phylloblattid -insekt .
Lioestheria andreevi	Tambach-Sandstein-medlem	Några exemplar.	En conchostracan . Ursprungligen Lioestheria monticula , som senare ansågs vara en yngre synonym till L. andreevi .
Medusina limnica	Tambach-Sandstein-medlem	Många exemplar.	En sötvattensmanet .
Moravamylacris kukalovae	Tambach-Sandstein-medlem	Några exemplar.	En mylakrid insekt .
Opsiomylacris sp.	Tambach-Sandstein-medlem	Några exemplar.	En mylakrid insekt .
Phylloblatta sp.	Tambach-Sandstein-medlem	Några exemplar.	En phylloblattid -insekt .
Scoyenia gracilis	Tambach-Sandstein-medlem	Många exemplar.	Små hålavgjutningar, möjligen skapade av grävande maskar.
Striatichnium bromackerense	Tambach-Sandstein-medlem	Många exemplar.	Möjligen matar spår från undervattensmaskar eller leddjur som krattar längs ett substrat.
Tambia spiralis	Tambach-Sandstein-medlem	Många exemplar.	Små hålavgjutningar med skrapmärken, möjligen skapade av stora skalbaggar eller små grävande reptiler ( Thuringothyris ).

Basala tetrapoder

Taxon	Medlem	Material	Anteckningar
Amphisauropus kablikae ?	Tambach-Sandstein-medlem	Sällsynta, kraftigt eroderade exemplar.	Fotspår skapade troligen av seymouriamorfer som Seymouria sanjuanensis . Tambach-exemplar kan vara feltolkade exempel på andra ichnotaxa.
Georgenthalia	Tambach-Sandstein-medlem	MNG 11135 (holotyp), en liten men komplett skalle .	En amfibamiform dissorophoid temnospondyl .
Ichniotherium cottae	Tambach-Sandstein-medlem	Många exemplar.	Fotspår skapade av Diadectes absitus .
Ichniotherium sphaerodactylum	Tambach-Sandstein-medlem	Många exemplar.	Fotspår skapade av Orobates pabsti .
Orobates	Tambach-Sandstein-medlem	Fyra individer är kända från exemplaren MNG 10181 (holotyp), MNG 8760, 8980, 11133, 11134 (paratyper).	En diadectid tetrapod .
Rotaryus	Tambach-Sandstein-medlem	MNG 10182 (holotyp), ledad partiell välbevarad skalle och båda underkäkarna och ett nära associerat partiellt postkraniellt skelett .	En trematopid dissorophoid temnospondyl.
Seymouria sanjuanensis	Tambach-Sandstein-medlem	MNG 7727, 8759, 10553, 10554 (refereras)	En seymouriid reptiliomorf .
Diadectes absitus	Tambach-Sandstein-medlem	Fyra individer är kända från exemplaren MNG 8853 (holotyp), MNG 7721, 8747, 8978 (paratyper).	En diadectid tetrapod . Kan vara sitt eget släkte, Silvadectes .
Tambachia	Tambach-Sandstein-medlem	MNG 7722 (holotyp), en krossad skalle och mycket av det postkraniella skelettet.	En trematopid dissorophoid temnospondyl.
Tambaroter	Finsterbergen konglomerat Medlem	MNG 14708 (holotyp), en nästan komplett skalle.	En ostodolepid mikrosaurie .

Reptiler

Taxon	Medlem	Material	Anteckningar	Bilder
Eudibamus	Tambach-Sandstein-medlem	MNG 8852 (holotyp), ett nästan komplett kraniellt och postkraniellt skelett.	En bolosaurid parareptil .
Thuringothyris	Tambach-Sandstein-medlem	Minst åtta individer är kända från exemplaren MNG 7729 (holotyp), MNG 10183, 10647, 10652, 11191 (refereras).	Den mest kända captorhinid eureptilen .

Synapsider

Taxon	Medlem	Material	Anteckningar
Dimetrodon teutonis	Tambach-Sandstein-medlem	MNG 10598 (holotyp), partiell kotpelare . De refererade exemplaren MNG 10654, 10655, 10693 representerar mycket av det postkraniella skelettet. Det refererade exemplaret MNG 13433 representerar en höger överkäke .	En sphenacodontid .
Dimetropus leisnerianus	Tambach-Sandstein-medlem	Några exemplar.	Fotspår skapade av icke- terapeutiska synapsider (" pelycosaurs ") såsom sphenacodontider .
Martensius bromacerensis	Tambach-Sandstein-medlem	Fyra ledade exemplar.	En caseid
Tambacarnifex unguifalcatus	Tambach-Sandstein-medlem	MNG 10596 (holotyp), delskelett. MNG 15037, partiell vänster tand.	En varanopid .

Tetrapoda indet.

Taxon	Medlem	Material	Anteckningar
Megatambichnus sp.	Tambach-Sandstein-medlem	Några exemplar.	Stora hålor och skrapmärken, troligen skapade av diadektider .
Tambachichnium schmidti	Tambach-Sandstein-medlem	Några exemplar.	Fotspår som kan ha skapats av prokolofonomorfer , araeoscelidianer eller varanopider .
Varanopus microdactylus	Tambach-Sandstein-medlem	Några exemplar.	Ursprungligen Ichnium microdactylum . Fotspår som kan ha skapats av captorhinomorphs ( Thuringothyris ), varanopids eller Seymouria sanjuanensis .