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Exceptional preservation of Cretaceous biota (plants and invertebrates) in flint-bearing alterites from Moragne (western France)

Jean-David Moreau, Didier Néraudeau, Roch-Alexandre Benoit, Eric Dépré, Matthieu Le Couls, and Vincent Fernandez

Plain Language Abstract

A new flint-bearing deposit, yielding exceptionally preserved Cretaceous fossils, has been recently discovered in western France at Moragne (Charente-Maritime). The palaeontological assemblage includes terrestrial plants, marine invertebrates, as well as putative algae. To investigate inner structures of siliceous nodules, the specimens were scanned at the European Synchrotron Radiation Facility (Grenoble) using the synchrotron microtomography. This non-destructive technique enabled the reconstruction of virtual sections of the fossil plants. It revealed an exceptional preservation of some conifer twigs, showing all tissues and cells in 3D. The palaeontological assemblage from Moragne was compared with regional Cretaceous fossils. This comparison demonstrated that the flint-bearing layer consists of a condensed deposit that includes fossil remains from diverse Upper Cretaceous stages. The flint-bearing layer results of the alteration/condensation of the Cenomanian to Turonian-Senonian (between 100 and 66 million years ago) regional sediments. The alterites from Moragne constitute an uncommon and remarkable example of time-averaged deposited yielding exquisite preservation of fossil remains.

Resumen en Español

Conservación excepcional de la biota cretácica (plantas e invertebrados), en alteritas que contienen sílex, de Moragne (oeste de Francia)

Recientemente se han descubierto inclusiones fósiles cretácicas en nódulos ricos en silicio procedentes de los depósitos diacrónicos alteríticos del cerro Moragne, Charente-Maritime, en el oeste de Francia. Los nódulos contienen organismos marinos como espículas de esponja, algas putativas, equinoideos (Periaster undulatus Agassiz y Desor) y rudistas (Sphaerulites foliaceus Lamarck; hipurítidos y radiolítidos). Estas inclusiones coexisten con pinnas fragmentadas de helechos así como ejes foliados (Geinitzia sp.; Glenrosa carentonensis Moreau, Néraudeau, Tafforeau y Dépré) y escamas ovulares aisladas o brácteas abrazadas de conos de coníferas. La asociación fósil muestra que las alteritas de Moragne son depósitos condensados resultantes de la alteración de la serie regional del Cenomaniense al Turoniense-Senoniense. Los ejes foliados de las coníferas presentan diversos tipos de conservación: permineralización en sílice, moldes externos vacíos de la morfología general, y moldes rellenos de limolita ferruginosa. La microtomografía de rayos-X con radiación de sincrotrón (propagación en contraste de fase) reveló la preservación excepcional de algunos ejes foliados hasta el nivel celular. Suponemos que se produjo una silicificación multifásica que incluye al menos: (1) una fase precoz que ocurrió durante la sedimentación de los depósitos del Cretácico Superior o durante la primera diagénesis, y que podría estar relacionada con la abundancia de espículas de esponja; (2) una fase tardía que ocurrió durante el período Eoceno-Oligoceno y que corresponde a un evento climático extremo con una alteración pedogénica fuerte y prolongada asociada con una fase importante de silicificación (nodulación). Las alteritas de Moragne son un ejemplo poco común de depósitos a largo plazo promediados causados por compactación y disolución selectiva de la matriz en el contexto de una meteorización continental tardía.

Palabras clave: Cretácico Superior; sílex; silicificación; promedio de tiempo; plantas fósiles; microtomografía de rayos-X con radiación de sincrotrón

Traducción: Enrique Peñalver (Sociedad Española de Paleontología)

Résumé en Français

Préservation exceptionnelle d’un biote crétacé (plantes and invertébrés) dans les alterites à silex de Moragne (Ouest de la France)

Des inclusions fossiles d’âge Crétacé ont récemment été découvertes dans des nodules siliceux qui proviennent des altérites de la colline de Moragne, en Charente-Maritime (ouest de la France). Les nodules contiennent des organismes marins tels que des spicules d'éponges, des échinides (Periaster undulatus Agassiz et Desor), des rudistes (Sphaerulites foliaceus Lamarck; des Hippuritidés et des Radiolitidés) et de possibles algues. Les inclusions contiennent également des pinnules de fougères, ainsi que des axes feuillés (Geinitzia sp. Endl.; Glenrosa carentonensis Moreau, Néraudeau, Tafforeau et Dépré) et des écailles d'ovulifères isolées (ou bractées) de cônes de conifère. L'assemblage paléontologique montre que les altérites de Moragne sont des dépôts condensés résultant de l'altération des séries régionales du Cénomanien au Turonien-Sénonien. Les axes feuillés des conifères présentent divers types de préservation: perminéralisation siliceuse, moulages externes creux et répliques silto-ferrugineuses. La microtomographie synchrotron par rayons X a révélé une conservation exceptionnelle de certains axes feuillés jusqu'au niveau cellulaire. Nous soutenons une silicification multi-phases comprenant au moins: (1) une phase lors de la sédimentation des dépôts crétacés ou lors de la diagenèse précoce, et pouvant être liée à l’abondance de spicules d’éponges; puis (2) une phase tardive qui correspond à un épisode climatique chaud et une altération pédogénétique prolongée durant l’Eocène-Oligocène. Les altérites de Moragne sont un exemple de dépôts condensés sur un intervalle stratigraphique long et causés par une dissolution sélective de la matrice dans un contexte d'altération continentale tardive.

Mots clés : Crétacé supérieur ; silex ; silicification ; time-averaging ; plantes fossiles ; microtomographie synchrotron par rayons X 

Translator: Authors

Deutsche Zusammenfassung

Außergewöhnliche Erhaltung kreidezeitlicher Biota (Pflanzen und Wirbellose) in flinthaltigen Alteriten aus Moragne (Westfrankreich)

Kreidezeitliche fossile Einschlüsse wurden kürzlich in siliziumreichen Knollen aus den diachronen alteritischen Ablagerungen der Moragne Berge in Charente-Maritime, Westfrankreich, entdeckt. Die Knollen enthalten marine Organismen wie Schwammnadeln, mutmaßliche Algen, Echinoide (Periaster undulatus Agassiz und Desor) und Rudisten (Sphaerulites foliaceus Lamarck; Hippuritide und Radiolitide). Diese Einschlüsse treten zusammen mit fragmentierten Pinnae und Blattachsen von Farnen (Geinitzia sp.; Glenrosa carentonensis Moreau, Néraudeau, Tafforeau und Dépré) und isolierten Samenschuppen oder Deckblättern von Koniferenzapfen auf. Die paläontologische Assemblage zeigt, dass die Alterite aus Moragne kondensierte Ablagerungen sind, die während des Übergangs von der cenomanischen zur turonisch-senonischen Regionalserie entstanden. Die Koniferen-Blattachsen zeigen verschiedene Erhaltungen: Mineralisierung in Kieselerde, leere Außenabgüsse der groben Morphologie und Abgüsse, die mit eisenhaltigem Schluffstein gefüllt sind. Röntgen-Synchrotron-Mikrotomographie mit Phasenkontrast zeigte eine außergewöhnliche Erhaltung einiger Blattachsen bis auf das Zellniveau. Wir unterstützen eine mehrstufige Verkieselung, die mindestens Folgendes beinhaltet: (1) eine frühe Phase, die während der oberkretazischen Ablagerung oder während der frühesten Diagenese auftritt und die mit den reichlichen Schwammnadeln in Verbindung gebracht werden könnte; dann (2) eine späte Phase, während des Eozän-Oligozäns, die mit einem massiven Klimaereignis mit starker und langer pädogener Veränderung korrespondiert und die mit einer wichtigen Verkieselungs-Phase (Nodulation) verbunden ist. Die Alterite aus Moragne sind ein seltenes Beispiel für langfristige, zeitgemittelte Ablagerungen, die durch Verdichtung und selektive Matrixlösung im Rahmen einer späten Kontinentalverwitterung verursacht werden.

Schlüsselwörter: Oberkreide; Flintsteine; Verkieselung; Zeitmittelwert; fossile Pflanzen; Röntgen-Synchrotron-Mikrotomographie

Translator: Eva Gebauer

Arabic

Translator: Ashraf M.T. Elewa

Polski

Wyjątkowo zachowane fauny i flory kredowe (rośliny i bezkręgowce) w krzemianach z Moragne (zachodnia Francja)

Kredowe inkluzje kopalne zostały odkryto niedawno w bogatych w krzemionkę bułach z diachronicznych alteritycznych złóż wzgórza Moragne w Charente-Maritime w zachodniej Francji. Buły zawierają organizmy morskie, takie jak igły gąbek, glony, jeżowce (Periaster undulatus Agassiz i Desor) i rudysty (Sphaerulites foliaceus Lamarck; hippuritydy i radiolitydy). Inkluzje te współwystępują z rozdrobnionymi plechami paproci, a także wierzchołakami liściowymi (Geinitzia sp .; Glenrosa carentonensis Moreau, Néraudeau, Tafforeau i Dépré) i izolowanymi owalnymi łuskami lub podległymi przylistkami szyszek iglastych. Zespół paleontologiczny pokazuje, że alterity z Moragne są skondensowanymi złożami powstałymi w wyniku przekształcenia cenomanu w serię regionalną turońsko-senońską. Wierzchołki liściowe z drzew iglastych wykazują różne procesy tafonomiczne: permineralizację w krzemionce, puste zewnętrzne odlewy o morfologii ogólnej i odlewy wypełnione żelazistym krzemianem. Rentgenowska mikrotomografia synchrotronowa z kontrastem fazowym wykazała wyjątkowe zachowanie niektórych wierzchołków liści do poziomu komórki. Argmentujemy za wielofazowym skrzemienieniem obejmującym co najmniej: (1) fazę przedwczesną występującą podczas sedymentacji złóż górnej kredy lub podczas najwcześniejszej diagenezy, która może być powiązana z obfitością gąbek; następnie (2) późną fazę występującą w okresie eocenu-oligocenu, odpowiadającą zdarzeniu związanemu z surowym klimatem z silnymi i długimi zmianami pedogenicznymi związanymi z ważną fazą krzemienienia (nodulacja). Alternity z Moragne są rzadkim przykładem długoterminowych uśrednionych czasowo złóż spowodowanych zagęszczaniem i selektywnym rozpuszczaniem matrycy w kontekście późnego wietrzenia kontynentalnego.

Słowa kluczowe: kreda górna; krzemienienie; krzemienie; uśrednianie czasu; rośliny kopalne; rentgenowa mikrotomografia synchrotronowa

Translator:  Krzysztof Stefaniak

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