High local variability in elevation of the Oldman-Dinosaur Park Formation contact revealed by digital outcrop reconstruction, and implications for dinosaur biostratigraphy of the Late Cretaceous (Campanian) Belly River Group of Alberta, Canada
Plain Language Abstract
Some places on Earth are so rich in fossils that they can provide a window into entire extinct ecosystems. Knowing the relative age of individual fossil specimens in those regions (i.e., knowing how old one specimen is relative to another) is key to understanding how diversity changed over hundreds of thousands or millions of years in those ecosystems.
Dinosaur Provincial Park is one of the best places in the world to study dinosaurs and other vertebrates from the Cretaceous period. However, uncertainties remain on the relative age of individual fossil quarries because of the convoluted and confusing way in which the rock layers which host them are stacked over tens of meters. Now, drones enable us to study the Park’s badlands on a larger scale from the air and offer new opportunities to resolve the relative age of its hundreds of individual fossil sites. As proof of concept, we acquired aerial images of a small area surrounding one of the Park’s bonebeds. The rocks underlying that bonebed display a clear boundary between two layers, which is visible at various locations throughout the Park, and which has long been used as a baseline for estimating the relative ages of its fossil specimens. With those images, we produced a 3-D reconstruction of those outcrops, which was located in real geographical coordinates at a very high image resolution. Our examination of this digital model of the section of badlands we mapped in the field revealed that the elevation of the aforementioned marker is too variable over horizontal distances of a few hundred meters to provide reliable relative age estimates for the local bonebed, and that the local series of sedimentary rocks could be divided into individual layers equivalent to time zones instead.
Our study now shows that 3-D reconstructions of Dinosaur Provincial Park’s badlands produced with drone images may be an efficient way to trace continuous rock layers across that locality as an alternative way of estimating the relative age of its fossil quarries. It’s still possible that other regions of the Park have more complex sedimentary rock patterns that can’t be resolved even with this method, but our results are promising enough to introduce a new way to describe the geological context of fossil-rich areas around the world.
Arabic
التغيرات المحلية الكبيرة في ارتفاع نقطة التماس بين تكوين أولدمان وتكوين ديناصور بارك كما تكشفها إعادة بناء النتوءات الرقمية، وتأثيراتها على التقسيم الطبقي الحيوي للديناصورات في مجموعة بيلي ريفر من العصر الطباشيري المتأخر (الكامباني) في ألبرتا، كندا
المؤلفون: ألكسندر ف. ديميرس-بوتفين وهانز سي.إي. لارسن
الملخص: تجمع مجموعة بيلي ريفر من العصر الطباشيري المتأخر (الكامباني) في منتزه الديناصورات الإقليمي (ألبرتا، كندا) بين أكثر تسلسلات الكائنات الديناصورية الزمنية اكتمالًا في العالم، مع قيود زمنية دقيقة مستمدة من ترسبات الرماد البركاني. ومع ذلك، فإن التأثير الناتج عن تراكم الزمن في المحاجر الأحفورية الفردية، بسبب حفظها في بيئات ترسيب نهرية-دلتاوية، يؤدي إلى عدم يقين كبير بشأن أعمارها النسبية، مما يؤثر بدوره على فهمنا لأنماط التنوع الحيوي القديم محليًا. يمثل الوضع الطباقي لعظام متعددة الأنواع ضمن فترة انتقالية بين مناطق تجمع الديناصورات المتعاقبة، إلى جانب قربه من نقطة التماس بين تكوين أولدمان وتكوين ديناصور بارك، نظامًا مثاليًا لدراسة هذه المسألة. تم التقاط صور باستخدام مركبة جوية غير مأهولة، وتمت محاذاتها باستخدام التصوير المجسم لإنشاء نموذج رقمي ثلاثي الأبعاد للتتابع الصخري، ونموذج ارتفاع رقمي، وصورة فسيفسائية للمساحة المحيطة بالموقع والتي تبلغ 446 متر مربع. أهم نتيجة رئيسية هي أن الارتفاع المطلق لنقطة التماس بين تكوين أولدمان وتكوين ديناصور بارك يختلف محليًا بحوالي ١٢ مترًا، مما يؤدي إلى عدم يقين غير مقدر سابقًا في تحديد الارتفاع الطبقي لأي موقع أحفوري بالنسبة له. علاوة على ذلك، وجدنا أن القسم السفلي من تكوين ديناصور بارك يمكن تقسيمه محليًا إلى ما لا يقل عن ثلاثة تتابعات متعاقبة من القنوات النهرية المقطوعة والمعاد ملؤها، حيث إن بعض هذه التتابعات تشكل طبقات مرجعية لمقارنات أوسع لحفريات المنتزه. تُظهر هذه الدراسة كيف تساهم تقنيات رسم الخرائط الجيولوجية القائمة على المركبات الجوية غير المأهولة، والتي تتطور بسرعة، في استكشاف التسلسلات الطبقية على نطاق أوسع من الذي كان ممكنًا سابقًا باستخدام المسوحات الأرضية وحدها.
الكلمات المفتاحية: العصر الطباشيري المتأخر، الديناصورات، تكوين ديناصور بارك، التصوير المجسم، نموذج ثلاثي الأبعاد، الموقع الحيوي
ترجمة: ا. د./ أحمد عوض عبد الهادي (كلية العلوم - جامعة المنيا)
Translator: Ahmed Awad Abdelhady
Chinese
数字露头重建揭示的老人组与恐龙园组接触面高程的高度局部变异性及其对加拿大阿尔伯塔省晚白垩世（坎帕阶）贝利河群恐龙生物地层学的意义
加拿大阿尔伯塔省恐龙省立公园的晚白垩世（坎帕阶）贝利河组，结合了世界上最完整的恐龙时序动物群以及从火山灰沉积物中获得的精确绝对年龄约束。然而，由于化石采石场保存在河流-三角洲沉积环境中，导致其时间平均化，这对其相对年龄以及我们对当地古生物多样性模式的认识带来了显著的不确定性。一个多属骨床在连续恐龙组合带之间的过渡时期的生物地层位置，加上其靠近老人组-恐龙园组接触面的露头，为这类研究提供了一个理想的研究系统。利用无人机获取的图像，通过运动结构摄影测量技术进行对齐，构建了围绕骨床的0.446平方公里区域的三维数字露头模型、数字高程模型以及正射影像图。第一个关键结果表明，老人组与恐龙园组接触面的绝对高程在局部范围内变化约12米，这导致了对任何化石地点相对于该接触面的地层高度的不确定性，这种不确定性此前被低估。此外，本文发现恐龙园组下部有可能在局部进一步细分为至少三个连续的河道切割与填充韵律，其中一些韵律有望成为更广泛关联恐龙省立公园化石遗产的候选标志层。这项研究表明，基于无人机的地质测绘方法迅速发展，有助于在更大范围内探索其他富含化石区域的地层序列，其规模远超目前仅依靠地面调查所能达到的范围。
关键词：晚白垩世；恐龙；恐龙园组；摄影测量；三维模型；骨床
Translator: Chenyang Cai. Nanjing Institute of Geology and Palaeontology, Chinese Academy of Sciences
Deutsche Zusammenfassung
Hohe lokale Variabilität im Niveau des Kontaktes der Oldman Dinosaur Park Formation, nachgewiesen durch digitale Aufschlussrekonstruktion, und Implikationen für die Dinosaurier-Biostratigraphie der spätkreidezeitlichen (kampanischen) Belly River Group in Alberta, Kanada
Die spätkreidezeitliche (kampanische) Belly River Group im Dinosaur Provincial Park (DPP), Alberta, Kanada, enthält die weltweit vollständigste Dinosaurier-Chronofauna mit präzisen und genauen absoluten Altersbestimmungen aus Ascheablagerungen. Die zeitliche Mittelung einzelner Aufschlüsse, verursacht durch fluvio-deltaische Ablagerungsumgebungen, bringt jedoch erhebliche Unsicherheiten in Bezug auf das relative Alter und damit auch in Bezug auf unser Wissen über lokale Paläodiversitätsmuster mit sich. Die biostratigraphische Position eines multigenerischen Bonebed in einer Übergangsperiode zwischen aufeinanderfolgenden Dinosaurier-Assemblage-Zonen, kombiniert mit seiner Nähe zum Oldman-Dinosaur Park Formation (OF-DPF) Kontakt, ist eine ideale Grundlage für eine solche Untersuchung. Die mit einem unbemannten Luftfahrzeug (UAV) aufgenommenen Bilder wurden mit structure-from-motion (SfM) -Photogrammetrie ausgerichtet, um ein digitales 3-D-Aufschlussmodell (DOM), ein digitales Höhenmodell (DEM) und ein Orthomosaik des 0,446 km2 großen Gebiets um das Bonebed herum zu erstellen. Das erste signifikante Resultat ist, dass die absolute Höhe des OF-DPF-Kontakts lokal um ~12 m variiert, was zu bisher unterschätzten Unsicherheiten in Bezug auf die stratigraphische Höhe jeder Fossillokalität relativ zu diesem Punkt führt. Darüber hinaus stellen wir fest, dass die untere DPF lokal in mindestens drei aufeinanderfolgende Channel Cut-and-Fill Rhytmen unterteilt werden kann, von denen einige vielversprechende Kandidaten für eine umfassendere Korrelation des fossilen Erbes der DPP sind. Diese Studie zeigt, wie die sich rasch entwickelnden UAV-gestützten geologischen Kartierungsmethoden dazu beitragen, die stratigraphischen Abfolgen in anderen fossilreichen Regionen in einem größeren Maßstab zu erforschen, als dies derzeit mit bodengestützten Untersuchungen allein möglich ist.
Schlüsselwörter: Späte Kreide; Dinosaurier; Dinosaur Park Formation; Photogrammetrie; 3-D Modell; Bonebed
Translator: Eva Gebauer
Resumen en Español
Alta variabilidad local en la elevación del contacto entre las formaciones Oldman y Dinosaur Park revelada mediante reconstrucción digital de afloramientos, y sus implicaciones para la biostratigrafía de dinosaurios del Grupo Belly River (Campaniense, Cretácico Superior) en Alberta, Canadá
El Grupo Belly River (Campaniense, Cretácico Superior) del Parque Provincial de los Dinosaurios (DPP), en Alberta, Canadá, combina la cronofauna de dinosaurios más completa del mundo con restricciones de edad absoluta precisas y exactas obtenidas a partir de depósitos de caída de ceniza. Sin embargo, la promediación temporal de los distintos yacimientos fósiles, causada por su preservación en entornos deposicionales fluvio-deltaicos, implica incertidumbres significativas en cuanto a su edad relativa y, por extensión, sobre nuestro conocimiento de los patrones locales de paleodiversidad.
La posición biostratigráfica de un lecho óseo multigenérico en un período transicional entre zonas sucesivas de ensamblajes de dinosaurios, combinada con su proximidad a una exposición del contacto entre las formaciones Oldman y Dinosaur Park (OF-DPF), proporciona un sistema de estudio ideal para esta investigación. Se alinearon imágenes adquiridas con un vehículo aéreo no tripulado (UAV) mediante fotogrametría de estructura a partir del movimiento (SfM) para construir un modelo digital tridimensional del afloramiento (DOM), un modelo digital de elevación (DEM) y un ortomosaico del área de 0,446 km² que rodea el lecho óseo.
El primer resultado clave es que la elevación absoluta del contacto OF-DPF varía aproximadamente 12 m a nivel local, lo que genera incertidumbres subestimadas hasta ahora sobre la altura estratigráfica de cualquier localidad fósil en relación con dicho contacto. Además, encontramos que la parte inferior de la DPF tiene el potencial de subdividirse localmente en al menos tres ritmos sucesivos de excavación y relleno de canales, algunos de los cuales son prometedores como niveles guía para una correlación más extensa del patrimonio fósil del DPP. Este estudio muestra cómo los métodos de cartografía geológica basados en UAV, en rápido desarrollo, contribuyen a la exploración de sucesiones estratigráficas en otras regiones ricas en fósiles a una escala mayor de lo que actualmente es posible mediante levantamientos terrestres.
Palabras clave: Cretácico Superior; dinosaurio; Formación Dinosaur Park; fotogrametría; modelo 3D; lecho óseo.
Traducción: Juan Antonio Pérez Claros. Profesor Titular del Dpto. de Ecología y Geología
Fac. de Ciencias. Universidad de Málaga
Résumé en Français
In progress
Translator: Denis Audo. Centre de Recherche en Paléontologie - Sorbonne Université
Vincent Perrier. Maître de Conférences, Université Lyon
Greek
Η μεγάλη τοπική μεταβλητότητα σε υψόμετρο στο σημείο της επαφής μεταξύ των σχηματισμών Oldman και Dinosaur Park αποκαλύπτεται μέσω ψηφιακής ανακατασκευής των εμφανίσεων, με επιπτώσεις για τη βιοστρωματογραφία των δεινοσαύρων της Ύστερης Κρητιδικής (Καμπάνιο) της ομάδας Belly River στην Αλμπέρτα του Καναδά.
Η Ύστερη Κρητιδική (Καμπάνιο) Ομάδα του Belly River στο Dinosaur Provincial Park (DPP) της Αλμπέρτα, Καναδά, συνδυάζει την πιο ολοκληρωμένη χρονοπανίδα δεινοσαύρων παγκοσμίως με ακριβείς και αξιόπιστους απόλυτους χρονολογικούς περιορισμούς που προέρχονται από αποθέσεις ηφαιστειακής στάχτης. Ωστόσο, η χρονική συγκέντρωση μεμονωμένων αποθεμάτων απολιθωμάτων λόγω της διατήρησής τους σε ποταμιο-δελταϊκά περιβάλλοντα απόθεσης συνεπάγεται σημαντικές αβεβαιότητες σχετικά με τη σχετική ηλικία τους και, κατ’ επέκταση, με τη γνώση μας για τις τοπικές αλλαγές παλαιοποικιλότητας.
Η βιοστρωματογραφική θέση μιας συγκέντρωσης οστών που ανήκουν σε πολλά γένη σε μια μεταβατική περίοδο μεταξύ διαδοχικών ζωνών συναθροίσεων δεινοσαύρων, σε συνδυασμό με την εγγύτητά της σε μια αποκάλυψη της επαφής μεταξύ των σχηματισμών Oldman και Dinosaur Park (OF-DPF), παρέχει ένα ιδανικό σύστημα μελέτης για μια τέτοια έρευνα.
Εικόνες που ελήφθησαν με μη επανδρωμένο εναέριο όχημα (UAV) ευθυγραμμίστηκαν μέσω φωτογραμμετρίας δομής από κίνηση (SfM) για την κατασκευή ενός τρισδιάστατου ψηφιακού μοντέλου αποκάλυψης (DOM), ενός ψηφιακού μοντέλου υψομέτρου (DEM) και ενός ορθομωσαϊκού της περιοχής 0.446 km² που περιβάλλει την αποθήκη οστών.
Το πρώτο βασικό αποτέλεσμα είναι ότι το απόλυτο υψόμετρο της επαφής OF-DPF ποικίλλει τοπικά κατά ~12 m, γεγονός που προκαλεί έως τώρα υποτιμημένες αβεβαιότητες σχετικά με το στρωματογραφικό ύψος οποιασδήποτε απολιθωματοφόρου θέσης σε σχέση με αυτήν. Επιπλέον, διαπιστώθηκε ότι το κατώτερο τμήμα του DPF έχει τη δυνατότητα να υποδιαιρεθεί τοπικά σε τουλάχιστον τρεις διαδοχικούς κύκλους διάβρωσης και επαναπλήρωσης καναλιών, ορισμένοι από τους οποίους αποτελούν υποσχόμενες στρωματογραφικές ορίζουσες για μια ευρύτερη συσχέτιση της παλαιοντολογικής κληρονομιάς του DPP.
Η μελέτη αυτή καταδεικνύει πώς οι ταχέως αναπτυσσόμενες μέθοδοι γεωλογικής χαρτογράφησης με UAV συμβάλλουν στην εξερεύνηση στρωματογραφικών ακολουθιών σε άλλες απολιθωματοφόρες περιοχές σε μεγαλύτερη κλίμακα από ό,τι είναι επί του παρόντος εφικτό μέσω αποκλειστικά επίγειων ερευνών.
Λέξεις-κλειδιά: Άνω Κρητιδικό, δεινόσαυρος, Σχηματισμός Dinosaur Park, φωτογραμμετρία, τρισδιάστατο μοντέλο, οστεοπαγές
Translator: Evangelos Vlachos
Polski
In progress
Translator: Krzysztof Stefaniak or Anna Żylińska
Russian
Высокая местная изменчивость в высоте контакта формации Олдман-Парк Динозавров, обнаруженная с помощью цифровой реконструкции обнажения, и последствия для биостратиграфии динозавров позднего мела (кампании) группы Белли-Ривер Альберты, Канада
Позднемеловая (кампанская) группа Белли-Ривер в Провинциальном Парке динозавров (DPP), Альберта, Канада, объединяет самую полную в мире хронофауну динозавров с точными абсолютными датировками ископаемых остатков, полученными из отложений вулканического пепла. Однако усреднение по времени окаменелостей, полученных из отдельных карьеров, связанное с их сохранением во флювиодельтовых фациях, предполагает значительную неопределенность в их относительном возрасте и, как следствие, наших знаний о локальных моделях палеоразнообразия. Биостратиграфическое положение костеносного горизонта, содержащего остатки представителей многих родов и сформировавшееся в переходный период между последовательными зонами накопления динозавров в сочетании с его близостью к контакту формации Олдман-Парк Динозавров (OF-DPF) обеспечивает идеальную систему исследования для такого случая. Изображения, полученные с помощью беспилотного летательного аппарата (БпЛА), были выравнены с помощью фотограмметрии "структуры-по-движению" (structure-from-motion, SfM) для построения 3-D цифровой модели обнажения (DOM), цифровой модели рельефа (DEM) и ортомозаики площадью 0,446 км2, окружающей костеносные участки. Первый ключевой результат заключается в том, что абсолютная высота контакта OF-DPF изменяется на ~12 м локально, что влечет за собой недооцененную неопределенность относитель но стратиграфической высоты любого местоположения остатков по отношению к нему. Кроме того, мы обнаружили, что нижний DPF имеет потенциал для локального разделения по крайней мере по трем последовательным ритмам врезания и заполнения канала, некоторые из которых являются перспективными кандидатами-маркерами для более широкой корреляции ископаемых останков DPP. Это исследование показывает, как быстро развиваются методы геологического картографирования на основе БпЛА, и как они способствуют исследованию стратиграфических последовательностей в других регионах, богатых фоссилиями, в большем масштабе, чем то, что сейчас возможно только с помощью наземных исследований.
Ключевые слова: позднее мел; динозавр; формация Парка Динозавров; фотограммметрия; 3-D модель; костный слой
Translator: Leonid Voyta
Ukrainian
Висока місцева мінливість у висоті контакту формації Олдман-Парк Динозаврів, виявлена за допомогою цифрової реконструкції відслонення, і наслідки для біостратиграфії динозаврів пізньої крейди (кампану) групи Беллі-Рівер Альберти, Канада
Пізньокрейдяна (кампанська) Група Беллі Рівер у Провінційному Парку динозаврів (DPP), Альберта, Канада, поєднує найповнішу у світі хронофауну динозаврів із точними абсолютними датуваннями фосилій, отриманими з відкладів вулканічного попелу. Однак усереднення за часом скам’янілостей, отриманих із окремих кар’єрів, спричинене їхнім збереженням у флювіо-дельтових фаціях, передбачає значну невизначеність щодо їхнього відносного віку та, як наслідок, наших знань про місцеві моделі палеорізноманіття. Біостратиграфічне положення кістковмісного горизонту, що містить рештки представників багатьох родів і сформувався у перехідний період між послідовними зонами скупчення динозаврів у поєднанні з його близькістю до контакту формації Олдман-Парк динозаврів (OF-DPF) забезпечує ідеальну систему дослідження для такого випадку. Зображення, отримані за допомогою безпілотного літального апарату (БпЛА), були вирівняні за допомогою фотограмметрії структури від руху (SfM) для побудови 3-D цифрової моделі відслонення (DOM), цифрової моделі рельєфу (DEM) і ортомозаїки площі 0,446 км2, що оточує кістковмісний горизонт. Перший ключовий результат полягає у тому, що абсолютна висота контакту OF-DPF змінюється на ~12 м локально, що спричиняє досі недооцінювану невизначеність щодо стратиграфічної висоти будь-якої місцезнаходження решток по відношенню до нього. Крім того, ми виявили, що нижній DPF має потенціал для локального поділу на принаймні три послідовні ритми врізання та заповнення каналу, деякі з яких є перспективними кандидатами-маркерами для більш широкої кореляції викопних решток DPP. Це дослідження показує, як швидко розвиваються методи геологічного картографування на основі БпЛА, і як вони сприяють дослідженню стратиграфічних послідовностей в інших регіонах, багатих фосиліями, у більшому масштабі, ніж те, що зараз можливо за допомогою лише наземних досліджень.
Ключові слова: пізня крейда; динозавр; формація Парку динозаврів; фотограмметрія; 3-D модель; кістковмісний шар.
Translator: Oleksandr Kovalchuk
