New analyses of some exceptional sedimentary rock formations from an ~190-million-year-old, relatively moist, but overall desert-like region suggest that they are likely products of biological activities, however they do not resemble any known modern or ancient sediment disturbance caused by animals (trace fossils). These enigmatic, horizontal, regularly-oriented sedimentary structures are found together with other obvious trace fossils (irregularly oriented, sand-filled, tube-like burrows with scratches on their outer surface) as well as rock formations that were previously explained as termite nests. These spectacular structures are exposed in enormous profusion as straight, ~5 mm tubes with strong compass orientation, in parallel alignment with one another and to the horizontal layering of the ancient host sediments. Their infilling material is identical to that of the host rock: clean, well-sorted, very fine- to fine-grained quartz-rich sandstone. In cross-section, each structure is defined by a subtle, ~0.1 mm thin, concentric gap.

Without comparable modern equivalent, the biological origin of the structures is uncertain. Their strong compass orientations are also conflicting with an inorganic origin, even though they may vaguely resemble pipe-like mineral precipitates generated by flowing groundwater. Nonetheless, this study, based on the distribution patterns, both in time and space, of these regularly oriented structures; their locally high abundance; association with true trace fossils, as well as other sedimentological and palaeontological lines of evidence, suggests that the enigmatic structures may have been produced by ancient social insects living in a resource-limited, fairly dry environment. Furthermore, the compass structures as well as the other characteristics of the host rock (like sediment dewatering structures) collectively imply that favourable (moister) ecological conditions repeatedly returned to these otherwise desert-like inland areas in southern Gondwana. On the other hand, this also suggests episodic climate fluctuations in this region which in the Early Jurassic formed the southern part of the giant landmass Pangaea.

Resumen en Español

RASTROS FÓSILES ENIGMÁTICOS EN DEPóSITOS EÓLICOS DE LA FORMACIÓN CLARENS, JURÁSICO INFERIOR, ÁFRICA DEL SUR

Emese M. Bordy

Los depósitos eólicos del Jurásico  inferior de la Formación Clarens, en Sudáfrica, contienen estructuras sedimentarias únicas que muy probablemente tienen un origen biogénico. Estas estructuras son diferentes de cualquier otro moderno o antiguo rastro fósil. En este trabajo se describen algunas estructuras sedimentarias enigmáticas, horizontales y regularmente orientadas, que aparecen asociadas a otras pistas fósiles , al igual que con estructuras que fueron previamente interpretadas como nidos de termitas o primitivos insectos sociales similares a ellas. Estas espectaculares estructuras aparecen expuestas en gran cantidad, como cilindros rectos de unos 5 mm con fuerte orientación geográfica, en alineamiento paralelo unas con otras y planos horizontales antiguos. Su relleno es idéntico que el de las rocas en las que aparecen: arenas cuarcíticas limpias, bien clasificadas, de grano muy fino a fino. En una sección, cada estructura está definida por un leve hueco concéntrico de unos 0,1 mm de espesor.

Debido a la ausencia de estructuras modernas biogénicas comparables, el origen biológico de estas estructuras es incierto. Sus marcadas orientaciones geográficas, sin embargo, son también inconsistentes con un origen inorgánico, incluso aunque puedan semejar concreciones en pipa generadas por surgencias de aguas subterráneas. Sin embargo, este trabajo, basado en los patrones de distribución espacio-temporales de las estructuras orientadas, su alta abundancia local y asociación con icnofósiles indiscutibles, junto con otras líneas de evidencia paleontologicas y sedimentológicas, indican que las estructuras orientadas podrían haber sido originadas por invertebrados sociales que vivirían en un ambiente semiárido-árido con recursos limitados. Además, las estructuras orientadas, junto con las estructuras acompañantes de la predominantemente eólica Formación Clarens implica la repetición de parámetros ecológicos favorables (por ejemplo, sustratos húmedos) relacionados con fluctuaciones climáticas episódicas en el Jurásico inferior del sur de Pangea (por ejemplo, Gondwana del Sur).

PALABRAS CLAVE: rastros fósiles enigmáticos, estructuras horizontales regularmente orientadas, depósitos eólicos, Jurásico inferior, Karoo.

Translator: Manuel Salesa

Résumé en Français

Des traces fossiles énigmatiques de la Formation éolienne Clarens du Jurassique Inférieure, Afrique du Sud.

Emese M. Bordy

Les sédiments éoliens du Jurassique Inférieur de la Formation Clarens en Afrique du Sud contiennent des structures sédimentaires uniques pour lesquelles une origine non biogénique est peu probable. Elles sont également différentes des traces fossiles modernes ou anciennes connues à ce jour. Ici, des structures sédimentaires horizontales, orientes régulièrement sont décrites. Elles sont présentes en association avec d’autres traces fossiles en plus d’autres figures déjà précédemment interprétées comme des nids de termites, ou d’insectes sociaux similaires. Ces structures spectaculaires sont visibles en abondance sous forme de cylindres droits d’environ 5 mm avec une orientation spatiale fortement contrainte, alignés parallèlement les uns aux autres et parallèlement à l’ancien plan horizontal des couches. Leur remplissage est identique à celui de la roche encaissante : arénite quartzitique pure dont les grains sont triés de fins à très fins. En section transversale, chaque structure est délimitée par un espace concentriquement très subtile d’environ 0,1 mm d’épaisseur.

Sans structure biogénique moderne comparable, l’origine biologique des ces structures reste incertaine. Toutefois leur orientation spatiale est incompatible avec une origine inorganique, même si elles présentent une ressemblance avec des concrétions en tube générées par l’écoulement d'eaux souterraines. Néanmoins, cet article, basé sur la distribution spatiotemporelle des structures orientées, leur forte abondance locale en association avec d’autres traces fossiles indiscutables, ainsi que sur d’autres séries de preuves sédimentologiques et paléontologiques, soutiennent l’idée que ces structures orientées pourrait être produites par des invertébrés sociaux vivant dans un environnement aride ou semi-aride limité en ressources. De plus, les structures orientées ainsi que les autres structures associées qui prédominent dans la formation éolienne Clarens suggèrent la réapparition de paramètres écologiques favorables (e.g. humidité du substrat) liés a des fluctuations climatiques épisodiques dans le Jurassique Inférieur de la Pangée du sud (i.e. sud Gondwana).

Mots clés: traces fossiles énigmatiques; horizontal, structures orientées régulièrement; dépôts éoliens; Jurassique Inférieur; Karoo

Translator: Olivier Maridet

Deutsche Zusammenfassung

Rätselhafe Spurenfossilien aus dem Aeolischen Unteren Jura (Clarens Formation) von Südafrika

Die Äolinite aus dem Unteren Jura der Clarens Formation von Südafrika weisen einzigartige Sedimentstrukturen auf, die höchstwahrscheinlich biogenetisch sind. Sie ähneln jedoch keinen rezenten oder fossilen Spuren. Im Folgenden werden diese rätselhaften, horizontal eingeregelten Sedimentstrukturen beschrieben. Sie kommen sowohl zusammen mit anderen Spurenfossilien vor, als auch mit bestimmten anderen Strukturen, die bisher als Termitennester oder termitenartige soziale Insekten interpretiert wurden. Die bemerkenswerten Strukturen kommen in großer Anzahl vor. Sie sind entweder zylinderförmig (ca. 5 mm im Durchmesser) und eingeregelt oder parallel zueinander und zu ehemaligen horizontalen Schichtflächen angeordnet. Die Füllung ist mit dem des umgebenden Gesteins identisch: ein gut sortierter, sehr feiner bis feiner Quarz-Arenit. Jede Struktur weist im Querschnitt eine ~ 0.1 mm breite Spalte auf. Eine biologische Herkunft dieser Strukturen kann ohne rezentes Vergleichsmaterial nicht sicher angenommen werden. Allerdings ist die starke Einregelung auch mit einem anorganischen Ursprung unvereinbar, selbst wenn man von säulenartigen Konkretionen ausgeht, die von fließendem Grundwasser gebildet wurden. Daher wird im Folgenden angenommen, dass die eingeregelten Strukturen wahrscheinlich Überreste von ehemaligen sozialen Invertebraten sind, die einen nahrungsarmen und semiariden Lebensraum besiedelten. Darauf weisen das räumlich-zeitliche Verteilungsmuster der gerichteten Strukturen, ihre beträchtliche regionale Häufigkeit und Vergesellschaftung mit anderen Surenfossilien, ebenso wie andere sedimentologische und paläontologische Anzeichen hin. Die eingeregelten Strukturen zusammen mit ihren Begleitformen aus der vorwiegend äolischen Clarens Formation implizieren auch ein periodisches Vorkommen von günstigen ökologischen Parametern (insbesondere feuchte Substrate) die mit episodischen Klimaveränderungen im Unteren Jura von Südpangäa in Verbindung gebracht werden können.

Schlüsselwörter: rätselhafte Spurenfossilien; horizontal eingeregelte Strukturen; äolische Ablagerungen; Unterer Jura; Karoo

Translator: Eva Gebauer

Translator: Ashraf M.T. Elewa

Polski Abstrakt

Zagadkowe skamieniałości śladowe z eolicznych osadów wczesnojurajskiej formacji Clarens, południowa Afryka

Emese M. Bordy

Wczesnojurajskie osady eoliczne formacji Clarens w południowej Afryce zawierają unikalne struktury sedymentacyjne, które raczej nie są pochodzenia abiogenicznego. Różnią się też znacznie od jakichkolwiek współczesnych czy kopalnych śladów. Niniejszym opisane są pewne enigmatyczne, horyzontalne, regularnie ułożone struktury sedymentacyjne, które występują w asocjacji z innymi skamieniałościami śladowymi, oraz ze strukturami dotychczasz interpretowanymi jako gniazda lub termitiery termitopodobnych owadów społecznych. Te spektakularne struktury są odsłonięte w niesamowitych ilościach jako proste, około 5-milimetrowe cylindry z silną orientacją kompasową, w równoległym położoniu wzajemnym oraz w stosunku do dawnych płaszczyzn osadzania. Ich wypełnienie jest identyczne ze skałą macierzystą: czyste, dobrze wysortowane, bardzo drobne do drobnych ziarna kwarcowo-arenitowe. W przekroju poprzecznym każda struktura jest wyznaczana przez drobną, o grubości około 0,1 milimetra, koncentryczną przerwę.

Bez porównawczych współczesnych struktur biogenicznych, biologiczna natura analizowanych struktur jest niepewna. Ich silna orientacja kompasowa jest jednakże niezgodna z nieorganicznym rodowodem, mimo że skamieniałości te przypominają konkrecje rurkowe tworzące się pod wpływem płynącej wody podziemnej. Pomimo to, niniejsza praca opierająca się na przestrzenno-czasowych wzorach rozmieszczenia zorientowanych struktur, ich lokalnie bardzo wysokiej ilości i zasocjowaniu z oczywistymi skamieniałościami śladowymi, jak również poprzez sedymentologiczne i paleontologiczne linie dowodzenia, wskazują na to, że kompasowe struktury mogą być owocem działalności dawnych społecznych bezkręgowców żyjących w ograniczonych w zasoby suchych lub pół-suchych środowiskach. Co więcej, struktury kompasowe i współwystępujące struktury w znacznej mierze eoloicznego pochodzenia formacji Clarens wspólnie wskazują na zmiany odpowiednich parametrów ekologicznych (np. wilgotnych podłoży) związane z epizodycznymi fluktuacjami klimatycznymi we wczesnej jurze południowej Pangei (tj. południowej Gondwany).

Słowa kluczowe: zagadkowe skamieniałości śladowe; horyzontalne, regularnie zorientowane sruktury; osady eoliczne; wczesna jura; Karoo

Translators: Dawid Mazurek and Robert Bronowicz