Early Cambrian Small Shelly Fossils from northwest Mexico: Biostratigraphic implications for Laurentia

Léa Devaere, Sébastien Clausen, Jesùs Porfirio Sosa-Leon, Juan José Palafox-Reyes, Blanca Estela Buitron-Sánchez, and Daniel Vachard

Plain Language Abstract

This study describes microfossils of the oldest skeletal animals of Mexico and their use for understanding the early explosion of animal diversity. About 540 million years ago, a remarkable burst of diversification of complex animals with mineralized skeletons occurred, which provided the evolutionary and ecological foundation for all ecosystems on planet Earth (the Cambrian explosion). This unique bioevent has been the focus of a large number and variety of scientific studies. However, several aspects of the Cambrian explosion need to be clarified, including our knowledge of its chronology. To reconstruct the relative ages of rock strata recording the Cambrian explosion, one can use their fossil content. In rocks corresponding to the very beginning of the Cambrian explosion, tiny skeletal elements, the so-called Small Shelly Fossils or SSFs are found. In addition to documenting the early evolution of animals and their ecosystems, they also represent powerful tools for dating the rocks and contribute to the reconstruction of the chronology of the Cambrian explosion. Nevertheless, the SSFs are still poorly studied, especially in some areas such as North America which constituted an isolated palaeoncontinent called Laurentia. This paper describes the diversity and distribution of SSFs from rocks of northwestern Mexico, a part of Laurentia during the Cambrian. The results help to reconstruct the age of the rocks of the area, their correlation with other rocks of North America as well as other fossil associations on a global scale.

Resumen en Español

Pequeños Fósiles de Conchas del Cámbrico temprano del noroeste de México: Implicaciones bioestratigráficas para Laurentia

El registro del Cámbrico temprano de Pequeños Fósiles de Conchas (Small Shelly Fossils: SSFs) de Laurentia ha sido relativamente mal estudiado a pesar de su gran importancia para la comprensión de la Explosión cámbrica. Representan herramientas bioestratigráficas clave para la subdivisión y correlación del Terreneuviense y Serie 2 del Cámbrico a escala regional y mundial. El objetivo de este estudio es mejorar nuestro conocimiento de los rangos estratigráficos de SSF de Laurentia, enfocándonos en la Formación Puerto Blanco de la sección Cerro Rajón, cerca de Caborca en el noroeste de Sonora, México. Se han recuperado cuatro conjuntos de SSF que incluyen escleritos de la familia Chancelloriidae (Archiasterella hirundo, A. charma, A. cf. pentactina, Allonnia erromenosa, A. tetrathallis y Chancelloria spp.), restos de Hyolithellus (Hyolithellus spp.), hiolitos (Cupitheca cf. mira, Petasotheca sp., Hyolithid sp. y Parkula bounites), micromoluscos (Mackinnonia corrugata, Xianfengella sp., Pelagiella sp. y Pojetaia sp.), braquiópodos (Eoobolus sp. y Rajonia ornata), escleritos del lobópodo Microdictyon multicavus, un Bradoriida no identificado y un fósil indeterminado. La distribución de los conjuntos de SSF que se extienden por debajo de los primeros registros de trilobites y arqueociatos demuestra que la mayoría de la Formación Puerto Blanco corresponde al Piso 3 a Piso 4 del Cámbrico. Los conjuntos de SSF proveen pistas adicionales para correlacionar las sucesiones sedimentarias Ediacárico-Cámbrico en Sonora con la Gran Cuenca del sur (southern Great Basin, USA). Las asociaciones descritas también se comparan con las asociaciones de SSF de otras localidades de la Cordillera Americana y el sureste de Laurentia. A escala mundial, apoyan las conexiones faunísticas con Australia y posiblemente con China.

Palabras clave: Pequeños Fósiles de Conchas; Laurentia; México; Serie 2 del Cámbrico; bioestratigrafía

Traducción: Enrique Peñalver (Sociedad Española de Paleontología) 

Résumé en Français

Petits Fossiles Coquilliers du Cambrien ancien du nord-ouest du Mexique : implications biostratigraphiques pour la Laurentia

Le registre fossile du Cambrien ancien des Petits Fossiles Coquilliers (ou PFC) de la Laurentia a été relativement peu étudié malgré leur importance majeure pour comprendre l’explosion cambrienne. Ils représentent des outils biostratigraphiques clés pour la subdivision et la corrélation du Terreneuvien et des séries 2 du Cambrien aux échelles régionale et globale. Cette étude a pour objectif d’améliorer notre connaissance des étendues stratigraphiques des PFC de la Laurentia en se focalisant sur la formation de Puerto Blanco de la section de Cerro Rajón, près de Caborca au nord-ouest de l’état de Sonora, Mexique. Quatre assemblages de PFC ont été trouvés et incluent des sclérites de chancelloridés (Archiasterella hirundo, A. charma, A. cf. pentactina, Allonnia erromenosa, A. tetrathallis, et Chancelloria spp.), des hyolithelminthes (Hyolithellus spp.), des hyolithes (Cupitheca cf. mira, Petasotheca sp., Hyolithidae sp., et Parkula bounites), des micromollusques (Mackinnonia corrugata, Xianfengella sp., Pelagiella sp., et Pojetaia sp.), des brachiopodes (Eoobolus sp. et Rajonia ornata), des sclérites du lobopodien Microdictyon multicavus, un Bradoriida non identifié, et un fossile indéterminé. L’étendue stratigraphique des PFC s’étend sous les premières occurrences des trilobites et des archéocyathes et démontre que la majorité de la formation de Puerto Blanco date des stades 3 à 4 du Cambrien. Les PFC fournissent d’autres indices pour corréler les successions sédimentaires édiacariennes et cambriennes de l’état de Sonora avec celles de la partie sud du Grand Bassin (États-Unis). Les assemblages décrits sont aussi comparés avec des assemblages de PFC des autres localités de la cordillère américaine et du sud-est de la Laurentia. À une échelle globale, ils soutiennent les connexions fauniques avec l’Australie et possiblement avec la Chine.

Mots-clés : Petits Fossiles Coquilliers ; Laurentia ; Mexique ; séries 2 du Cambrien ; biostratigraphie

Translator: Antoine Souron

Deutsche Zusammenfassung

Frühkambrische Small Shelly Fossilien aus dem Nordwesten Mexikos: Biostratigraphische Folgerungen für Laurentia

Der frühkambrische Nachweis von Small Shelly Fossilien (oder SSFs) aus Laurentia wurde relativ schlecht untersucht, obwohl die Fossilen für das Verständnis der kambrischen Explosion von großer Bedeutung sind. Sie stellen wichtige biostratigraphische Werkzeuge für die Unterteilung und Korrelation der terreneuvischen und kambrischen Serie 2 auf regionaler und globaler Ebene dar. Diese Untersuchung zielt darauf ab, unsere Kenntnisse über die Stratigraphie der SSF von Laurentia durch die Konzentration auf die Puerto-Blanco-Formation des Abschnitts Cerro Rajón bei Caborca im Nordwesten von Sonora, Mexiko zu verbessern. Es wurden vier SSF Assemblagen entdeckt, die Sklerite von Chancelloriiden (Archiasterella hirundo, A. charma, A. cf. A. pentactina, Allonnia erromenosa, A. tetrathallis und Chancelloria spp.), Hyolithelminthen (Hyolithellus spp.), Hyolithen (Cupitheca cf. C. mira, Petasotheca sp., Hyolithid sp. und Parkula bounites), Mikromolluscen (Mackinnonia corrugata, Xianfengella sp., Pelagiella sp. und Pojetaia sp.), Brachiopoden (Eoobolus sp. und Rajonia ornata) enthalten, sowie Sklerite des Lobopoden Microdictyon multicavus, einen nicht identifizierten Bradoriiden und ein unbestimmtes Fossil. Die Verteilung der SSFs, die sich unterhalb der ersten Trilobiten- und Archaeocyathiden -Vorkommen erstrecken, zeigt, dass der größte Teil der Puerto-Blanco-Formation das kambrische Alter 3 bis 4 hat. Die SSFs liefern zusätzliche Hinweise auf die Korrelation ediakarisch-kambrischer Sedimentfolgen in Sonora mit dem südlichen Great Basin (USA). Die beschriebenen Assemblagen werden darüber hinaus mit SSF Assemblagen anderer Fundstellen in den Nordamerikanischen Kordilleren und im südöstlichen Laurentia verglichen. Auf globaler Ebene unterstützen sie Faunenverbindungen mit Australien und möglicherweise China.
Schlüsselwörter: Small Shelly Fossilien; Laurentia; Mexiko; kambrische Serie 2; Biostratigraphie

Translator: Eva Gebauer

Arabic

in progress

Translator: Ashraf M.T. Elewa

Polski

Wczesne kambryjskie małe skamieniałości skorupkowe z północnego Meksyku: implikacje biostratygraficzne dla Laurencji

Wczesny zapis kambryjskich małych skamieniałości skorupkowych (lub SSF) Laurentii był stosunkowo słabo zbadany, pomimo ich istotnego znaczenia dla zrozumienia eksplozji kambryjskiej. Reprezentują one kluczowe narzędzia biostratygraficzne do podziału i korelacji Serii Terrenejskiej i Kambryjskiej 2 w skali regionalnej i globalnej. Badania mają na celu pogłębienie naszej wiedzy na temat zakresów stratygraficznych SSF na Laurencji, koncentrując się na formacji Puerto Blanco w sekcji Cerro Rajón, w pobliżu Caborca w północno-zachodniej Sonora w Meksyku. Odkryto cztery zespoły SSF, które obejmują skleryt chancelloriidae (Archiasterella hirundo, A. charma, A. cf. A. pentactina, Allonnia erromenosa, A. tetrathallis i Chancelloria spp.), Hyolithelminthes (Hyolithellus spp.), hyolity (Cupitheca cf. C. mira , Petasotheca sp., Hyolithid sp. i Parkla bounites), mikromięczaki (Mackinnonia corrugata, Xianfengella sp., Pelagiella sp. i Pojetaia sp.), ramienionogi (Eoobolus sp. i Rajonia ornata), skleryty lobopoda Microdictyon multicavus, jeden niezidentyfikowany bradorid i nieokreśloną skamieniałość. Dystrybucja SSF, które rozciągają się poniżej pierwszego zdarzenia trylobitów i archeocjatów, pokazuje, że większość formacji Puerto Blanco to wiek kambr od 3 do 4. SSF dostarczają dodatkowych wskazówek, aby skorelować sukcesje osadowe ediakaran-kambr z Sonora z południowym Great Basin (USA) . Opisane zespoły są również porównane z zespołami SSF innych miejscowości amerykańskichj Kordylierów i południowo-wschodniej Laurencji. W skali globalnej wspierają powiązania fauny z Australią i ewentualnie z Chinami.

Słowa kluczowe: małe skamieniałości skorupkowe (SSF); Laurencja; Meksyk; Kambr seria 2; biostratygrafia

Translator:  Krzysztof Stefaniak