Brachiopod faunas from the basinal facies of southeastern Thuringia (Germany) before and after the Hangenberg Crisis (Devonian–Carboniferous boundary)

Bernard Mottequin, Konrad Bartzsch, Eric Simon, and Dieter Weyer

Plain Language Abstract

Brachiopods are benthic, microphagous suspension-feeders and marine invertebrates known from the Lower Cambrian to the present that were particularly abundant and diverse during the Palaeozoic. Thanks to their organophosphatic or organocarbonate shell, their preservation potential is high and thus, they can be used for a large panel of applications, such as biostratigraphy, geochemistry or palaeogeography. In this study we analyze the brachiopods living in deep-water, mixed siliclastic–carbonate environments from southeastern Thuringia (Germany) during the Devonian–Carboniferous boundary in order to precise the aftermath of the Hangenberg Crisis on these organisms. One new genus and four new species are described.

Resumen en Español

Faunas de braquiópodos de la facies basal del sureste de Turingia (Alemania) antes y después de la Crisis de Hangenberg (límite entre el Devónico y el Carbonífero)

Se describen sistémicamente los braquiópodos del Fameniense-Tournaisiense (Hastarian) de la Formación Gleitsch, de materiales mixtos siliciclásticos y carbonáticos de aguas profundas (miembros Breternitz y Pfaffenberg), del sureste de Turingia (principalmente del área de Saalfeld, Alemania). Se describen un nuevo género de rinconélido del Tournaisiense (Thuringorhynchus gen. nov.) y cuatro nuevas especies del Tournaisiense (Productina saalfeldensis sp. nov., Thuringorhynchus pseudoequitans gen. et sp. nov., Cleiothyridina pfaffenbergensis sp. nov., y Crassumbo germanicus sp. nov.). Además, se selecciona el lectotipo de “Lingularia” straeleni (Demanet, 1934), del Tournaisiense de Bélgica. Antes de la Crisis de Hangenberg, la asociación de braquiópodos (10 especies) del Miembro Breternitz (Fameniense superior y superior tardío) está dominada por especies pertenecientes a géneros de rinconélidos lisos o pobremente ornamentados (Hadyrhynchalatirostrum, Rozmanaria, y Rozmanariidae? gen. indet.) sorprendentemente conocidos de Laurusia y el margen norte de Gondwana. El inicio de la Crisis de Hangenberg está marcado por un horizonte de lutita bituminosa anóxica en la parte superior del Miembro Breternitz, seguido de limolitas y areniscas turbidíticas del Miembro Obernitz; no se han recuperado braquiópodos en estos dos horizontes.

En el miembro Pfaffenberg (Tournaisiense, Hastarian inferior) existe una asociación de braquiópodos completamente diferente y más diversa (15 especies), que también incluye un nivel basal " Fameniense superior" de 20 cm (según la definición actual, pronto abandonada, de la Base del Carbonífero con Siphonodella sulcata como marcador), pero claramente datado como Zona superior de Protognathodus kockeli. Dominan los ejemplares de Productina de tamaño pequeño y los espiríferos (Crassumbo, Texathyris?); un probable cambio completo en la asociación se registra en Rhynchonellida (Thuringorhynchus). La rápida recuperación después del drástico evento de extinción de Hangenberg incluye especies que pertenecen a géneros preexistentes y a otros nuevos.

Palabras clave: Brachiopoda; Fameniense; Tournaisiense; Crisis de Hangenberg; Turingia; Alemania.

Traducción: Enrique Peñalver (Sociedad Española de Paleontología)

Résumé en Français

Les faunes de brachiopodes des faciès de bassin du sud-est de la Thuringe (Allemagne) avant et après la crise Hangenberg (limite Dévonien-Carbonifère)

Les brachiopodes d’âge famennien supérieur et tournaisien (hastarien) du sud-est de la Thuringe (Allemagne), principalement de la région de Saalfeld, sont décrits de manière systématique. Ils proviennent des faciès profonds, silicoclastiques et carbonatés de la Formation de Gleitsch (membres de Breternitz et de Pfaffenberg). Un nouveau genre de rhynchonellide d’âge tournaisien (Thuringorhynchus gen. nov.) et quatre nouvelles espèces tournaisiennes sont décrits (Productina saalfeldensis sp. nov., Thuringorhynchus pseudoequitans gen. et sp. nov., Cleiothyridina pfaffenbergensis sp. nov., et Crassumbo germanicus sp. nov.). En outre, le lectotype de “Lingularia” straeleni (Demanet, 1934) du Tournaisien de Belgique est sélectionné. Avant la crise Hangenberg, l’assemblage de brachiopodes (10 espèces) du Membre de Breternitz (Famennien supérieur et terminal) est nettement dominé par des espèces appartenant à des genres de rhynchonellides à coquille lisse à peu ornementée (Hadyrhyncha, Novaplatirostrum, Rozmanaria, et rozmanariid? gen. indet.) qui sont notamment signalés en Laurussia et sur la marge septentrionale du Gondwana (Algérie, Maroc). Le début de la crise Hangenberg est marqué par un horizon de shale noir anoxique au sommet du Membre de Breternitz qui est suivi par les siltites et les grès turbiditiques du Membre d’Obernitz ; ces deux horizons n’ont pas livré de brachiopodes. Un assemblage de brachiopodes complètement modifié et plus diversifié (15 espèces) est reconnu au sein du Membre de Pfaffenberg (Tournaisien, Hastarien inférieur), qui inclut également à sa base un banc de 20 cm rapporté au Famennien terminal (d’après la définition actuelle, mais bientôt abandonnée, de la base du Carbonifère utilisant Siphonodella sulcata comme critère). Les productidines (Productina) et les spiriferides (Crassumbo, Texathyris?) de petite taille dominent ; un renouvellement probablement complet est enregistré parmi les rhynchonellides (Thuringorhynchus). Le rétablissement rapide survenu après l’extinction drastique de la crise Hangenberg inclut des espèces appartenant à des genres reconnus précédemment et à d’autres fraîchement apparus.

Mots-clés: Brachiopoda; Famennien; Tournaisien; crise Hangenberg; Thuringe; Allemagne

Translator: Authors

Deutsche Zusammenfassung

Brachiopoda-Faunen der Becken-Fazies in Südost-Thüringen vor und nach der Hangenberg-Krise (Devon/Karbon-Grenze)

Brachiopoda des Ober-Famenne und Unter-Tournai der Gleitsch Formation (Breternitz- und Pfaffenberg-Subformation, siliziklastisch-karbonatische Cypridinenschiefer-Fazies) in Südost-Thüringen (hauptsächlich Raum Saalfeld) werden systematisch beschrieben. Ein neues Rhynchonellida-Genus (Thuringorhynchus gen. nov.) und vier neue Arten aus dem Unter-Tournai sind vorgeschlagen (Productina saalfeldensis sp. nov., Thuringorhynchus pseudoequitans sp. nov., Cleiothyridina pfaffenbergensis sp. nov., Crassumbo germanicus sp. nov.). Außerdem wird ein Lectotypus für „Lingularia“ straeleni (Demanet, 1934) aus dem Tournai von Belgien gwählt. Die Brachiopoda-Fauna (10 Taxa) vor der Hangenberg-Krise in der Breternitz-Subformation (oberes und oberstes Famennium) besteht dominant aus glatten bis schwach ornamentierten Rhynchonellida-Genera (Hadyrhyncha, Novaplatirostrum, Rozmanaria, gen. ind., rozmanariid? gen. indet.), die vor allem in Laurussia und am Nordrand von Gondwana vorkommen. Die globale Hangenberg-Krise wird durch einen 20 cm mächtigen anoxischen Schwarzschiefer am Top der Breternitz-Subformation angezeigt; darüber folgen ca. 8 m turbiditische Silt-/Sandsteine der Obernitz-Subformation, die nur ein extrem kurzes Zeitintervall repräsentiert (untere Hälften der Acutimitoceras prorsum Ammonoidea-Zone oder der Protognathodus kockeli Conodonta-Zone) – beide Horizonte führen keine Brachiopoda. Eine völlig veränderte, etwas stärker diverse Brachiopoda-Fauna (15 Arten) existierte in der Pfaffenberg-Subformation (Hastarium), die basal 20 cm „höchstes Famennium“ einschloss (gemäß der momentanen, bald aufzugebenden Definition der Karbon-Basis mit Siphonodella sulcata als Kriterium), das jedoch eindeutig als obere Protognathodus kockeli Zone zu datieren ist. Kleinwüchsige Productidina (Productina) und Spiriferida (Crassumbo, Texathyris?) dominieren; bei den Rhynchonellida (Thuringorhynchus) fand ein krasser Faunenwechsel statt. Die schnelle Erneuerung nach dem drastischen Hangenberg-Aussterbe-Event umfasst Arten bereits existierender und neuer Gattungen.

Schlüsselwörter: Brachiopoda; Famennium; Tournaisium; Hangenberg-Krise; Thüringen; Deutschland

Translator: Authors

Arabic

Translator: Ashraf M.T. Elewa

Polski

Fauny ramienionogów z facji basinalnych południowo-wschodniej Turyngii (Niemcy) przed i po kryzysie Hangenberga (granica dewon-karbon)

Ramienionogi z górnego famenu-turneju (Hastarian) z głębinowej, mieszanej krzemianowo-węglanowej formacji Gleitsch (Breternitz i Pfaffenberg) z południowo-wschodniej Turyngii (głównie z obszaru Saalfeld, Niemcy) zostały opisane systematycznie. Opisano nowy turnejski rodzaj rynchonelli z (Thuringorhynchus gen. Nov.) i cztery nowe gatunki (Productina saalfeldensis sp. nov., Thuringorhynchus pseudoequitans gen. et sp. nov., Cleiothyridina pfaffenbergensis sp. nov. i Crassumbo germanicus sp. nov .). Ponadto wybrano lektotyp "Lingularia” straeleni (Demanet, 1934) z turneju Belgii. Przed kryzysem Hangenberga zespół ramienionogów (10 gatunków) z Breternitz (górny i najwyższy famen) silnie zdominowany przez gatunki należące od gładkich do słabo urzeźbionych rodzajów rhynchonelli (Hadyrhyncha, Novaplatirostrum, Rozmanaria i rozmanariid? gen. indet.) odnotowano zwłaszcza w Laurusji i północnym brzegu Gondwany. Początek kryzysu Hangenberga jest naznaczony beztlenowym horyzontem czarnego łupka w stropie Breternitz, po którym następują mułowce i turbidytowe piaskowce Obernitz; w obu horyzontach nie odnotowano ramienionogów.

Całkowicie zmieniony, bardziej zróżnicowany zespół ramienionogów (15 gatunków) występował w Pfaffenberg (Tournaisian, niższy Hastarian), który obejmował również 20 cm podstawową warstwę "najwyższy Famenian” (zgodnie z obecną, wkrótce porzuconą definicją karbonu na bazie Siphonodella sulcata jako kryterium), ale wyraźnie datowane jako górna strefa Protognathodus kockeli). Dominują tu małe produktydy (Productina) i spiriferidy (Crassumbo, Texathyris?); prawdopodobnie całkowita wymiana została zarejestrowana wśród Rhynchonellida (Thuringorhynchus). Szybka odbudowa po drastycznym wymieraniu Hangenberg obejmuje gatunki należące do wcześniej istniejących rodzajów i do nowych.

Słowa kluczowe: Brachiopoda; Famenski; Tournaisian; Kryzys Hangenberg; Turyngia; Niemcy

Translator:  Krzysztof Stefaniak