This paper describes the types of sediments and plants found in a Late Oligocene (twenty seven million years old) succession of volcanic rock layers from the Margargaria River region of the northwestern Ethiopian Plateau. The sediments found at the base of the succession consist of clayey and silty rocks deposited by rivers, whereas organic and volcanic sediments deposited in small ponds and layers directly deposited by volcanoes occur at the middle and upper parts of the succession, respectively. Periods where deposition of sediments did not occur are indicated by the presence of ancient soils in basal and middle parts of the succession. The composition of plants in the basal part of the succession is consistent with environments typical of river shores, while plants in the middle and upper parts indicate transient, waterlogged and river environments. Data obtained from sediments and plants, combined, indicate deposition in an environment typical of the shores of a meandering river for the basal part of the succession, whereas rapid deposition by small streams and accumulation in ephemeral ponds or on landscapes covered by volcanic ash are indicated for the middle and upper parts. The environmental changes inferred from the sediments and plants present in the succession of rocks are interpreted to be the result of the influence of local volcanism on the landscape and show a sequence of heterogeneous ecosystems on a short temporal and spatial scale. This study is among the few that combine fossil data from sediments and plants to infer the evolution of an ancient landscape representative of a short time interval, and its focus on the poorly known Paleogene strata of tropical Africa makes this study unique.

Resumen en Español

PALEOBOTÁNICA Y SEDIMENTOLOGÍA DEL OLIGOCENO SUPERIOR CONTINENTAL DEL MACIZO ETÍOPE NOROCCIDENTAL

J.L. García Massini; B.F. Jacobs y N.J. Tabor

En este artículo se describe la sedimentología y paleobotánica de una sucesión de materiales volcanoclásticos del Oligoceno superior (27.36 ± 0.11 Ma) de la región del río Margargaria, en el Macizo Etíope noroccidental. El análisis sedimentológico indica que, en las primeras fases de la sedimentación, se depositaron básicamente materiales arcillosos y limosos, mientras que, en la parte media y alta de la sucesión, son cada vez más frecuentes los sedimentos ricos en materia orgánica y las capas de cenizas reelaboradas en medios fluviales. Los períodos de interrupción en el depósito están marcados por tres tipos de paleosuelos presentes en la parte inferior y media de la sucesión. El análisis paleobotánico muestra una flora exclusivamente compuesta por angiospermas características de ambientes de ribera en la parte inferior de la sucesión y una flora dominada por helechos y algunas angiospermas típicas de ambientes perturbados en la parte media y superior. Los datos sedimentológicos y paleobotánicos combinados indican, para la parte inferior de la sucesión, un ambiente ripario habitado por angiospermas y caracterizado por una sedimentación tranquila y la presencia de corrientes meandriformes. La parte media y superior de la sucesión corresponde a medios de transición colonizados por una vegetación consistente en una comunidad diversa de helechos y unas pocas angiospermas pioneras y caracterizados por la sedimentación en charcas efímeras de materiales ricos en materia orgánica y cenizas, depositados respectivamente por transporte a través de pequeños canales y por medio eólico. Los cambios fisiográficos se interpretan como resultado directo de la influencia del volcanismo sobre el ambiente en superficie. En resumen, este estudio muestra que la actividad volcánica asociada a la elevación del Macizo Etíope durante el Oligoceno influyó repetidamente en el desarrollo de las comunidades vegetales y de los paleoambientes, favoreciendo la sucesión de ecosistemas heterogéneos a pequeña escala temporal y espacial. Finalmente, en este estudio se combinan por primera vez los datos paleobotánicos y sedimentológicos para reconstruir los paleoambientes y comprender la dinámica de las comunidades vegetales en los depósitos paleógenos de África, demostrando las ventajas de un análisis basado en múltiples indicadores para la evaluación de la dinámica de paleoecosistemas en un ambiente inestable.

Palabras clave: Etiopía, Oligoceno, microstratigrafía, paleosuelos, helechos, angiospermas
Translation: Miguel Company

Résumé en Français

PALEOBOTANIQUE ET SEDIMENTOLOGIE DES COUCHES DE L'OLIGOCENE SUPERIEUR DU PLATEAU NORD-OUEST ETHIOPIEN

J.L. García Massini; B.F. Jacobs, and N.J. Tabor

Cet article décrit la sédimentologie et la paléobotanique d'une succession de couches volcanoclastiques de l'Oligocène supérieur (27.36 ± 0.11 Ma) de la région de la Rivière Margagaria, sur le plateau Nord-Ouest éthiopien. L'étude sédimentologique indique le dépôt de couches riches en argile et en silt au cours d'une première phase sédimentaire, alors que des dépôts riches en matière organique et des couches épaisses de cendres remaniées par l'action d'un fleuve sont de plus en plus abondants vers le milieu et le haut de la succession. Des périodes d'interruption de la sédimentation se manifestent par la présence de trois paléosols à la base et au milieu de la succession. L'étude paléobotanique documente une flore exclusivement composée d'angiospermes typiques des environnements de ripisylve dans la partie inférieure de la succession; les parties intermédiaire et supérieure enregistrent une flore dominée par des fougères et quelques taxons angiospermes typiques d'environnements perturbés. L'étude combinée de la sédimentologie et de la paléobotanique indique un environnement de type ripisylve, peuplé d'angiospermes dans la partie inférieure de la succession, et caractérisé par des dépôts plutôt calmes en milieu de méandres. Les parties intermédiaires et supérieures de la succession représentent des environnements temporaires colonisés par une végétation pionnière composée d'une communauté diversifiée de fougères associée à quelques angiospermes pionniers. Les sédiments sont caractérisés par des couches riches en matière organique et cendres volcaniques déposées in situ dans des marres éphémères ainsi que par des chéneaux de type crevasse. Ce sont des dépôts de type aérien sur le paysage. Les changements physiographiques sont interprétés comme reflétant l'influence du volcanisme sur l'environnement de surface. Pour résumé, cette étude montre que l'activité volcanique associée à la surrection du plateau Nord-Ouest éthipien au cours de l'Oligocène a influencé le développement des communautés de plantes et les paléoenvironnements de manière répétitive; ceci ayant favorisé la succession d'écosystèmes hétérogènes sur des petites échelles spatiales et temporelles.
Pour conclure ce travail est la première étude qui associe la paléobotanique et les données sédimentologiques pour reconstituer les paléoenvironnements et comprendre la dynamique des communautés de plantes dans les dépôts paléogènes d'Afrique. Cette approche démontre les avantages des études multiproxy pour comprendre la dynamique des paléoécosystèmes sur un paysage instable.

Mots-clefs: Ethiopie, Oligocène, microstratigraphie, paléosols, fougères, angiospermes
Translator: Loïc Costeur

Deutsche Zusammenfassung

PALÄOBOTANIK UND SEDIMENTOLOGIE SPÄTOLIGOZÄNER TERRESTRISCHER SCHICHTEN IM NORDWESTLICHEN ÄTHIOPISCHEN PLATEAU

J.L. García Massini; B.F. Jacobs, and N.J. Tabor

Diese Veröffentlichung beschreibt die Sedimentologie und Paläobotanik einer spätoligozänen (27.36 ± 0.11 Ma) Abfolge vulkanoklastischer Schichten aus der Margargaria River Region im nordwestlichen äthiopischen Plateau. Die Sedimentologie zeigt eine fluviatile Ablagerung von ton-und siltreichen Lagen während der frühen Sedimentationsphasen an, während im mittleren und oberen Bereich der Abfolge ein hoher Anteil an organischem Material und massive Lagen fluvial aufgearbeiteter Asche vorherrschen. Perioden mit unterbrochener Ablagerung werden durch drei Paläosoltypen angezeigt, die im unteren und mittleren Bereich der Abfolge auftreten. Die Paläobotanik weist in den unteren Bereichen der Abfolge auf eine ausschließlich angiosperme Flora hin, was typisch für einen Auwald ist. In den mittleren und oberen Bereichen dominiert eine Flora mit Farnen und wenigen angiospermen Taxa, was typisch für ein gestörtes Milieu ist. Sedimentologie und Paläobotanik zusammen weisen auf einen Auwald hin, der im unteren Bereich der Abfolge von Angiospermen besiedelt wurde und durch eine eher ruhige Ablagerung mit mäandrierenden Flüssen charakterisiert ist. Die mittleren und oberen Bereiche der Abfolge repräsentieren Übergangsmilieus die von Pionieren wie diversen Farngesellschaften und weniger pionierischen Angiospermen kolonisiert wurden. Sie werden durch die Ablagerung organischer und aschereicher Schichten, die in situ in ephemerischen Teichen abgelagert wurden und durch kleinräumige crevasse-artige Rinnen charakterisiert. Physiographische Veränderungen werden als direktes Ergebnis von vulkanischem Einfluss auf die Oberflächenumgebung gesehen.

Zusammenfassend zeigt die Untersuchung, dass vulkanische Tätigkeit zusammen mit der Hebung des nordwestlichen äthiopischen Plateaus während des Oligozäns wiederholt die Bildung von Pflanzengesellschaften und Paläomilieus beeinflusste und eine Abfolge von heterogenen Ökosystemen mit kurzen zeitlichen und räumlichen Maßstäben begünstigte.

Schlussendlich ist diese Untersuchung die erste, die für die Rekonstruktion eines Paläoenvironments paläobotanische und sedimentologische Daten kombiniert um die Dynamik von Pflanzengesellschaften in paläogenen Ablagerungen von Afrika zu verstehen. Zudem zeigt sie die Vorteile eines Multiproxy-Ansatzes bei der Einschätzung der Dynamik von Paläoökosystemen in einer instabilen Landschaft.

Schlüsselwörter: Äthiopien, Oligozän, Mikrostratigraphie, Paläosole, Farne, Angiospermen

Translator: Eva Gebauer

Translator: Ashraf M.T. Elewa

Polski Abstrakt

Paleobotanika i sedymentologia późno-oligoceńskich osadów lądowych północno-zachodniej Platformy Etiopskiej

J.L. García Massini, B.F. Jacobs i N.J. Tabor

W niniejszym artykule analizujemy sedymentologię i paleobotanikę późno-oligoceńskiej (27.36 ± 0.11 Ma) sukcesji wulkano-klastycznych warstw regionu Margargaria River, północno-zachodnia Platforma Etiopska. Sedymentologia wskazuje na rzeczną akumulację osadów bogatych w muł i ił podczas wczesnych faz sedymentacyjnych, natomiast osady bogate w materię organiczną i warstwy rzecznie redeponowanych pyłów wulkanicznych stają się częstsze w - kolejno - środkowej i górnej części sukcesji. Na okresy zaburzonej depozycji wskazują trzy typy paleogleb obecne w dolnej i górnej części sukcesji. Paleobotaniczne dane wskazują na florę wyłącznie okrytozalążkowych typową dla środowisk nadrzecznych w dolnej części sukcesji, oraz florę zdominowana przez paprocie i kilka taksonów okrytozalążkowych typowych dla środowisk niezrównoważonych w środkowej i górnej części. Łącznie rozpatrywane, sedymentologia i paleobotanika, wskazują na nadrzeczne środowisko zamieszkałe przez okrytozalążkowe dla dolnej części sukcesji, charakteryzujące się raczej spokojną depozycją meandrujących strumieni. Środkowa i górna część sukcesji reprezentują przejściowe środowiska kolonizowane przez pionierską roślinność, na którą składają się różnorodne zbiorowiska paproci i kilka pionierskich okrytozalążkowych, związane z - kolejno - depozycją osadów bogatych w organikę i popiół in situ przez efemeryczne jeziorka, oraz mało-skalowe kanały krewasowe, jak również przez wiatr. Fizjograficzne zmiany są interpretowane jako bezpośredni rezultat wpływu wulkanizmu na środowisko powierzchniowe. Podsumowując, nasze badanie pokazuje, że działalność wulkaniczna związana z wynoszeniem północno-zachodniej części Płyty Etiopskiej w oligocenie wielokrotnie wpływała na rozwój zbiorowisk roślinnych i paleośrodowisk, faworyzując sukcesję heterogenicznych ekosystemów w małej - czasowej i przestrzennej - skali. Wreszcie, badanie to jest pierwszym, które łączy dane paleobotaniczne i sedymentologiczne dla rekonstrukcji paleośrodowiskowych i zrozumienie dynamiki zbiorowisk roślinnych w paleogeńskich osadach Afryki, pokazuje też przewagę wielokierunkowego podejścia dla oceny dynamiki paleoekosystemów w niestabilnym systemie.

Słowa kluczowe: Etiopia, oligocen, mikrostratygrafia, paleogleby, paprocie, okrytozalążkowe
Przetłumaczył: Dawid Mazurek
Korekta: Robert Bronowicz

Riassunto in Italiano

PALEOBOTANICA E SEDIMENTOLOGIA DEI LIVELLI CONTINENTALI TARDO OLIGOCENICI DEL PLATEAU ETIOPE NORD-OCCIDENTALE

J.L. García Massini; B.F. Jacobs, e N.J. Tabor

Descriviamo la sedimentologia e la paleobotanica di una successione vulcanoclastica dell’Oligocene superiore (27.36 ± 0.11 Ma) nella regione del fiume Margagaria (Plateau Etiope nord-occidentale). Dal punto di vista sedimentologico si può notare la deposizione fluviale di strati ricchi di argille e silt durante le fasi sedimentarie iniziali. Depositi ricchi in materia organica e livelli di ceneri massive e rimaneggiate da correnti fluviali sono progressivamente più comuni rispettivamente nelle porzioni media e superiore della successione.
Periodi di interruzione della sedimentazione sono segnalati da tre tipi di paleosuoli presenti nella parte media e basale della successione. Le analisi paleobotaniche documentano nella parte inferiore della successione una flora esclusivamente ad angiosperme caratteristica di ambienti rivieraschi, e nella parte medio-superiore una flora dominata da felci e da alcuni taxa di angiosperme tipici di ambienti disturbati. La combinazione delle analisi sedimentologiche e paleobotaniche, indica nella parte inferiore della successione un ambiente rivierasco popolato da angiosperme caratterizzato da una lenta sedimentazione in corsi d’acqua meandriformi. La parte medio-superiore della successione rappresenta ambienti pionieri colonizzati da vegetazione pioniera costituita da diverse comunità di felci e poche angiosperme pioniere, caratterizzata dalla sedimentazione di livelli ricchi in materia organica e ceneri rispettivamente in piccoli specchi d’acqua effimeri e piccoli canali tipo fenditure e per trasporto aereo. I cambi fisiografici sono interpretati come risultato dell’influenza del vulcanismo. Riassumendo, in questo studio si dimostra come l’attività vulcanica associata all’elevazione del Plateau Etiope nord-occidentale durante l’Oligocene ha ripetutamente influenzato lo sviluppo delle comunità vegetali e dei paleoambienti, favorendo la successione di ecosistemi eterogenei a breve scala spazio-temporale. Infine, questo studio è il primo a combinare dati paleobotanici e sedimentologici ai fini delle ricostruzioni paleoambientali e della comprensione delle dinamiche delle comunità vegetali nei depositi paleogenici africani, e dimostra i vantaggi di un approccio multiproxy per la valutazione delle dinamiche dei paleoecosistemi in un ambiente instabile.

Parole chiave: Etiopia, Oligocene, microstratigrafia, paleosuoli, felci, angiosperme

Translator: Chiara Angelone