Depth related brachiopod faunas from the lower Cambrian Forteau Formation of southern Labrador and western Newfoundland, Canada

C.B. Skovsted, I. Knight, U. Balthasar, and W.D. Boyce

Plain Language Abstract

A diverse fauna of fossil brachiopods (lamp-shells) from the early part of the Cambrian Period (about 520-512 million years before present) is found in limestones of the Forteau Formation of southern Labrador and western Newfoundland (Canada). The fauna contains 11 species with phosphatic shells that were extracted from the rock using weak acids. Several species are well known from other regions of North America and the rest of the world but the fauna also contains three species and one genus that are new to science.

Rocks of the Forteau Formation were formed on the sea floor along the shelf of paleocontinent Laurentia (mainly present day North America but also including Greenland and parts of Scotland and Argentina) but the nature of the rocks reveal that the conditions on the sea floor varied very much in the sampled areas. In southern Labrador the formation is mainly composed of shallow water carbonate rocks with abundant reefs while mud rocks dominate the sequence in western Newfoundland reflecting deeper water environments.

For the first time, we show that the brachiopod faunas of the deep and shallow water environments of the Forteau Formation differ very much in composition, and that some species are restricted to shallow or deep water environments. By comparing the fauna of the Forteau Formation to other brachiopod faunas from eastern North America (from Greenland, Quebec, Vermont, New York State, and Pennsylvania) we show that the same factors seem to control the distribution of brachiopods also in these areas. This discovery indicates that fossil brachiopods can be used as a tool to evaluate at which water depth Cambrian sedimentary rocks were deposited.

Resumen en Español

Faunas de braquiópodos en relación con la profundidad de la Formación Forteau del Cámbrico inferior del sur de Labrador y el oeste de Terranova

Se describe una fauna diversa de braquiópodos organofosfáticos de finales del Cámbrico temprano (Serie 2, Etapa 3-4) de la Formación Forteau del sur de Labrador y el oeste de Terranova. La fauna total incluye 11 especies que representan una amplia selección de grupos de braquiópodos del Cámbrico. Se reconocen tres asociaciones distintas: las asociaciones 1 y 2 se encuentran en carbonatos con origen en aguas poco profundas en asociación con arqueociatos en el sur de Labrador y en el lado occidental de la Gran Península del Norte de Terranova occidental. La Asociación 3 se encuentra en un ambiente de plataforma distal del Parque Nacional Gros Morne. Las asociaciones 1 y 2 se encuentran en continuidad estratigráfica y definen dos biozonas de braquiópodos, una zona inferior de Hadrotreta taconica y una zona superior de Paterina, respectivamente. La presencia de H. taconica en la Asociación 3 de braquiópodos posiblemente indica contemporaneidad con la Asociación 1, pero en un entorno de aguas profundas. La identificación de diferentes asociaciones de braquiópodos contemporáneas (1 y 3) en ambientes poco profundos y profundos de la Formación Forteau permite por primera vez un análisis de las limitaciones ambientales que determinan la distribución de taxones individuales de braquiópodos en la sucesión del Cámbrico inferior de Laurentia oriental. La comparación con las faunas de otras áreas indica que los patrones de distribución identificados pueden extenderse a otras faunas de braquiópodos que se encuentran a lo largo de la paleocosta/margen del Cámbrico en Laurentia oriental. El estudio indica que algunos taxones determinados de braquiópodos se pueden usar como indicadores de paleoprofundidad; Botsfordia caelata en ambientes poco profundos y Eoobolus priscus y Eothele tubulus en aguas profundas. Se describen los siguientes taxones como nuevos: Kyrshabaktella diabola n. sp., Pustulobolus triangulus n. gen et n. sp. y Acrothyra bonnia n. sp.

Palabras clave: Brachiopoda; Linguliformea; Cámbrico; Paleoecología; Bioestratigrafía; Laurentia

Traducción: Enrique Peñalver (Sociedad Española de Paleontología) 

Résumé en Français

Des faunes de brachiopodes variant selon la profondeur dans le Cambrien inférieur de la formation de Forteau, sud du Labrador et ouest de Terre-Neuve
Une faune diverse de brachiopodes organophosphatiques est décrite dans la fin du Cambrien ancien (Série 2, Stage 3-4) de la formation de Forteau au sud du Labrador et à l’ouest de Terre-Neuve. Au total, la faune inclut 11 espèces représentant une large sélection de groupes de brachiopodes cambriens. Trois assemblages distincts sont reconnus : les assemblages 1 et 2 sont trouvés dans des carbonates d’eau peu profonde en association avec des archéocyathes au sud du Labrador et sur la côte ouest de la Grande Péninsule du Nord à l’ouest de Terre-Neuve. L’assemblage 3 est trouvé dans un milieu de plateforme distale dans le Parc National du Gros-Morne. Les assemblages 1 et 2 sont trouvés en continuité stratigraphique et définissent deux biozones à brachiopodes, une zone inférieure à Hadroteta taconica et une zone supérieure à Paterina, respectivement. La présence d’H. taconica dans l’assemblage 3 de brachiopodes indique une possible équivalence temporelle avec l’assemblage 1 mais dans un milieu d’eau profonde. L’identification d’assemblages de brachiopodes distincts et temporellement équivalents (1 et 3) dans des environnements d’eaux profonde et peu profonde dans la formation de Forteau permet pour la première fois une analyse des contraintes environnementales déterminant la distribution des taxons individuels de brachiopodes dans la succession du Cambrien inférieur à l’est de la Laurentia. Une comparaison avec les faunes d’autres régions indique que les schémas de distribution identifiés peuvent être étendus aux autres faunes de brachiopodes trouvées le long de la paléocôte de l’est de la Laurentia au Cambrien. L’étude indique que des taxons spécifiques de brachiopodes peuvent être utilisés comme des indicateurs de paléobathymétrie : Botsfordia caelata dans des environnements d’eau peu profonde, Eoobolus priscus et Eothele tubulus dans des eaux plus profondes. Les nouveaux taxons suivants sont décrits : Kyrshabaktella diabola n. sp., Pustulobolus triangulus n. gen. et n. sp., et Acrothyra bonnia n. sp.

Mots-clés : Brachiopoda ; Linguliformea ; Cambrien ; paléoécologie ; biostratigraphie ; Laurentia ; nouveau genre ; nouvelle espèce

Translator: Antoine Souron

Deutsche Zusammenfassung

Tiefen-abhängige Brachiopoden-Faunen aus der unteren kambrischen Forteau Formation von Süd-Labrador und West-Neufundland

Es wird eine diverse Fauna organophosphatischer Brachiopoden aus der spätkambrischen (Serie 2, Stufe 3-4) Forteau Formation von Süd-Labrador und West-Neufundland beschrieben. Die gesamte Fauna beinhaltet 11 Arten, die eine breitgefächerte Auswahl an kambrischen Brachiopoden-Gruppen repräsentieren. Es werden drei unterschiedliche Assemblagen erkannt: die Assemblagen 1 und 2 werden in Flachwasserkarbonaten zusammen mit Archaeocyathiden in Süd-Labrador und auf der Westseite der Großen Nordinsel von West-Neufundland gefunden. Die Assemblage 3 ist in einem distalen Schelf-Milieu des Gros Morne National Parks zu finden. Die Assemblagen 1 und 2 sind stratigraphisch kontinuierlich und definieren zwei Brachiopoden-Biozonen: die untere Hadrotreta taconica Zone und die höhere Paterina Zone. Das Vorkommen von H. taconica in der Brachiopoden Assemblage 3 weist möglicherweise auf eine Zeitgleichheit von Assemblage 1 in einem Tiefwassermilieu hin. Die Identifizierung von erkennbar zeitgleichen Brachiopoden Assemblagen (1 und 3) in Flach-und -Tiefwasserbereichen der Forteau Formation erlaubt es zum ersten Mal die Umweltbedingungen zu analysieren, um die individuellen Brachiopoden-Taxa während der spätkambrischen Abfolge von Ost-Laurentia bestimmen. Vergleiche mit Faunen aus anderen Gebieten weisen darauf hin, dass die identifizierten Verteilungsmuster auf andere Brachiopoden-Faunen entlang der kambrischen Paläoküste bzw. des Laurentia-Randes erweitert werden können. Diese Studie zeigt, dass bestimmte Brachiopoden-Taxa als Indikatoren für Paläotiefe genutzt werden können; Botsfordia caelata in flacher Umgebung und Eoobolus priscus und Eothele tubulus in tieferen Gewässern. Die folgenden neuen Taxa werden beschrieben: Kyrshabaktella diabola n. sp., Pustulobolus triangulus n. gen et n. sp., Acrothyra bonnia n. sp.

Schlüsselwörter: Brachiopoda; Linguliformea; Kambrium; Paläoökologie; Biostratigraphie; Laurentia

Translator: Eva Gebauer

Arabic

Translator: Ashraf M.T. Elewa