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Conodont biostratigraphy, paleoecology, and taphonomy of the Second Creek Bed and Wolcott Furnace hematite (Clinton Group) in West Central New York State

Nicholas B. Sullivan, Mark A. Kleffner, and Carlton E. Brett

Plain Language Abstract

The Second Creek Bed is a thin conglomeratic layer that can be traced for hundreds of kilometers along the Silurian outcrop belt in New York and Ontario in eastern North America. It overlies a regionally angular unconformity, and it contains numerous rip-up clasts, quartz pebbles, phosphate, and iron sulfides (i.e., pyrite). Correlation of the unit at a regional scale is problematic; different index fossils collected from this succession have yielded contradictory ages for this bed. These ages in turn are substantially different from the accepted age of the Westmoreland Ironstone, which was previously assumed to be the lateral equivalent of the Second Creek Bed in east-central New York. Furthermore, the abundant pyrite and organic matter strongly suggest anoxic, sulfidic conditions prevailed as the bed was deposited; yet its coarse sediments and position over a major unconformity suggests a high-energy environment. To address these issues, we collected samples from the Second Creek Bed at its type locality. We corroborate studies of conodonts collected from this unit at localities to the west, assigning a Pterospathodus amorphognathoides angulatus Biozone to the unit. This casts further doubt on the age suggested by other biostratigraphic indicators (i.e., graptolites). It is also inconsistent with the presumed correlation of the Second Creek Bed to the Westmoreland Ironstone. We also collected microfossils from strata underneath the unconformity; these samples yield conodonts that were tentatively assigned to the Pterospathodus eopennatus Superzone, though this finding is equivocal.

Detrital iron sulfides and reworked pyritic internal molds of mollusks were also recovered from the Second Creek Bed. We argue that these sediments, as well as limestone rip-up clasts, and phosphatic pebbles were concentrated in an erosive lag deposit that formed in a deep, low-oxygen depositional environment during a time of rapid sea-level rise and low sedimentation. This erosion and reworking was most likely driven by deep storm-waves, internal waves, and density currents that occasionally scoured the seafloor.

Resumen en Español

Precisiones sobre la edad y el medio de sedimentación en la base de la Formación Williamson (Second Creek Bed) en el centro-oeste del estado de Nueva York
Conodontos en el Second Creek Bed

El Second Creek Bed es un estrato conglomerático delgado, pero fácil de seguir, presente en la base de la Formación Williamson, tanto en el centro-oeste de Nueva York como en el sur de Ontario. La correlación de esta unidad es problemática, y los estudios bioestratigráficos previos de conodontos y graptolites arrojaron edades contradictorias. Para abordar estas cuestiones, se obtuvieron muestras de roca total del Second Creek Bed y estratos subyacentes de la localidad tipo, en el centro-oeste de Nueva York, y se procesaron para la extracción de microfósiles.

Se obtuvo una pobre asociación de conodontos de la Wolcott Furnace Hematite, que en esta localidad se encuentra directamente subyacente al Second Creek Bed, la cual ha sido asignada provisionalmente a la Superzona Pterospathodus eopennatus. Del Second Creek Bed se obtuvieron los restos de una fauna de conodontos diversa del Telychiense temprano a medio. Esta asociación se asigna a la Zona Pterospathodus amorphognathoides angulatus, aunque también presenta elementos conodontos reelaborados más antiguos. Los resultados son consistentes con los estudios cronoestratigráficos previos realizados en el oeste.

Las muestras procesadas del Second Creek Bed también proporcionaron, en gran abundancia, pequeños (500-1500 μm) moldes internos piritizados de gasterópodos, bivalvos y tentaculites. Argumentamos que estos moldes internos se produjeron durante la diagénesis temprana en sustratos de lodos anóxicos durante la sedimentación inicial del lecho y, posteriormente, fueron reelaborados y se concentraron en el fondo marino. Sin embargo, la alta concentración de pirita y materia orgánica en esta sucesión también sugiere que las condiciones anóxicas y sulfurosas prevalecieron incluso cuando la erosión estaba teniendo lugar. Por lo tanto, proponemos que el Second Creek Bed se formó como resultado de la erosión submarina y la reelaboración de clastos remanentes en ambientes profundos que fueron movilizados por las corrientes de densidad, las olas de tormenta y/o las olas no superficiales.

Palabras clave: Silúrico; Conodonto; Autigénesis Marina; Anoxia; Secuencia Estratigráfica; Clinton Group

Traducción: Enrique Peñalver

Résumé en Français

Contraintes sur l'âge et l'Environnement de Dépôt de la Base de la Formation de Williamson (Second Creek Bed) dans le Centre-Ouest de l'Etat de New York
Les conodontes de Second Creek Bed

Second Creek Bed est une strate de conglomérat mince , encore largement traçable, à la base de la Formation de Williamson dans le centre-ouest de New York et sud de l'Ontario. La corrélation de cette unité est problématique, et des études biostratigraphiques de conodontes et graptolites précédentes ont donné des âges contradictoires. Pour résoudre ces problèmes, des échantillons de rocher en vrac provenant de Seconde Creek Bed et des strates sous-jacentes ont été recueillies à partir de la localité type dans le centre-ouest de New York et traitées pour l'extraction de microfossiles.

Un assemblage de conodontes clairsemé, provisoirement attribué à la Superzone Pterospathodus eopennatus, a été récupéré à partir d'Hématite de Wolcott Furnace, directement sous la couche de Second Creek Bed à cette localité. Les restes d'une faune diverse de conodontes du début jusqu'au milieu du Télychien ont été extraites de Second Creek Bed. Cet assemblage est affecté à la Zone Pterospathodus amorphognathoides angulatus, bien que beaucoup plus d'éléments retravaillés de conodontes soient aussi présents. Ces résultats sont conformes à des études chronostratigraphiques menées précédemment à l'ouest.

Des échantillons traités de Second Creek Bed donnent aussi de petit moules internes pyritisé (500-1500 um) de gastéropodes, de bivalves, et de tentaculitids, en grande abondance. Nous soutenons que ces moules internes ont été produits au cours de la diagenèse précoce dans des sous-strates de boue anoxiques pendant le dépôt initial du lit et ensuite retravaillés et concentrées sur le fond marin. Cependant, la forte concentration de pyrite et de matière organique dans cette succession suggère également que des conditions anoxiques sulfurés prévalu en même temps que l'érosion a eu lieu. Par conséquent, nous proposons que Second Creek Bed a été formé à la suite d'érosion sous-marine et remaniement de fragments résiduels dans des environnements profonds, promues par des courants de densité, des ondes de tempête, et / ou des ondes internes.

Mots-clés: Silurien; conodontes; Marine Authigenesis; Anoxia; stratigraphie séquentielle; Groupe Clinton

Translator: Kenny J. Travouillon

Deutsche Zusammenfassung

Constraints beim Alter und Ablagerungsmilieu der basalen Williamson-Formation (Second Creek Bed) im West Central New York State

Das Second Creek Bed ist ein dünnes, jedoch weithin verfolgbares konglomeratisches Stratum an der Basis der Williamson-Formation in West-Zentral New York und im südlichen Ontario. Eine Korrelation dieser Einheit ist problematisch und vorhergehende biostratigrafische Untersuchungen von Conodonten und Graptolithen erbrachten unterschiedliche Alter. Um diese Problematik anzugehen, wurden Mengen an Gesamt-Gestein Proben aus dem Second Creek Bed und darunterliegenden Strata in der Typlokalität in West-Zentral New York gesammelt und für mikrofossile Extraktion aufbereitet. Eine sehr kleine Sammlung an Conodonten, vorläufig der Pterospathodus eopennatus Superzone zugeordnet, wurde aus dem Wolcott Furnace Hämatit, der an dieser Lokalität direkt unter dem Second Creek Bed liegt, gewonnen. Es wurden die Überreste einer diversen Conodontenfauna aus dem frühen bis mittleren Telychium aus dem Second Creek Bed entnommen. Diese Assemblage wird der Pterospathodus amorphognathoides angulatus Zone zugeteilt, auch wenn zudem noch viele ältere Elemente vorkommen. Diese Funde sind mit vorangegangenen chronostratigraphischen Untersuchungen, die im Westen durchgeführt worden waren, stimmig. Verarbeitete Proben aus dem Second Creek Bed haben weiterhin kleine (500-1500 μm), pyritisierte interne Ausgüsse von Gastropoden, Bivalven und Tentaculiten in großer Menge erbracht. Wir argumentieren, dass diese internen Ausgüsse während der frühen Diagenese in einem anoxischen Schlammsubstrat während der ursprünglichen Ablagerung des Beds entstanden sind und danach umgelagert und am Meeresboden angereichert wurden. Jedoch legen die hohe Konzentration an Pyrit und anorganischen Bestandteilen in dieser Folge nahe, dass obwohl Erosion stattfand, anoxische, sulfifische Konditionen vorherrschten. Daher schlagen wir vor dass das Second Creek Bed als Ergebnis einer submarinen Erosion entstand und durch Umarbeitung von Gesteinsfragmenten in tiefen Milieus, zurückzuführen auf Dichteströmungen, Sturmwellen und/oder interne Wellen.

Schlüsselwörter: Silur; Conodont; marine Authigenese; Anoxia; Sequenzstratigraphie; Clinton Group

Translator: Eva Gebauer

Arabic

388 arab

Translator: Ashraf M.T. Elewa

 

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