Ichnology of the Alfarcito Member (Santa Rosita Formation) of northwestern Argentina: animal-substrate interactions in a lower Paleozoic wave-dominated shallow sea

M. Gabriela Mángano, Luis A. Buatois, Fernando Muñiz Guinea

Abstract


Abstract. The lower fine-grained interval of the Alfarcito Member of the Upper Cambrian-Tremadocian Santa Rosita Formation in northwestern Argentina represents an overall transgressive-regressive cycle, recording the establishment of an open-marine, shallow, low-gradient platform. Four main sedimentary facies have been recognized, environmentally ranging from the lower offshore to the lower/middle shoreface. Alternating and contrasting energy conditions due to repeated storm events superimposed on fairweather sediments were among the key controlling factors for trace fossil distribution and preservation. Fairweather and storm-related trace fossil assemblages are recognized. The first is the most diverse and includes the more varied behavioral strategies, such as locomotion (Archaeonassa fossulata, Cruziana semiplicata, C. problematica, Cruziana isp. and Diplichnites isp.); resting (Rusophycus moyensis, R. carbonarius, Rusophycus issp. and Bergaueria aff. B. hemispherica); pascichnia (Dimorphichnus aff. D. quadrifidus); feeding (Arthrophycus minimus, ?Gyrolithes isp., Gyrophyllites isp., ?Phycodes isp. and Planolites reinecki); and dwelling (Palaeophycus tubularis, P. striatus). This assemblage represents the Cruziana ichnofacies. The storm-related assemblage is monospecific and includes vertical dwelling traces (Skolithos linearis), and is attributed to the Skolithos ichnofacies. Integration of ichnologic and sedimentologic data allows proximal-distal trends in shallow-marine trace fossil assemblages along a nearshore-offshore transect to be reconstructed. High-energy conditions prevailed in lower and middle shoreface environments and bioturbation is restricted to vertical burrows (Skolithos linearis), recording colonization after storm events. Environmental conditions in the offshore transition and the upper offshore are more variable and reflect the alternation of high-energy storm events and low-energy fairweather mudstone deposition. The storm-related Skolithos ichnofacies is present, but alternates with the faiweather assemblage (Cruziana ichnofacies) that reaches a diversity maximum in the upper offshore. Trace fossils are scarce in lower offshore deposits, being restricted to a few non-descript burrows, mostly Palaeophycus tubularis. Shoreface deposits from the Alfarcito Member compare favorably with the strongly stormdominated type. All these deposits are stacked to form regional coarsening-upward parasequences that record short-term progradational episodes separated by drowning surfaces. Vertical distribution of trace fossils parallels changes in stratal stacking patterns. Several ichnotaxa (especially Cruziana semiplicata, Rusophycus moyensis and Arthrophycus minimus) have biostratigraphic implications.


Resumen. ICNOLOGÍA DELMIEMBRO ALFARCITO (FORMACIÓN SANTA ROSITA) DEL NOROESTE DE ARGENTINA: INTERACCIONES SUSTRATO-ANIMAL EN UN MAR SOMERO DEL PALEOZOICO INFERIOR DOMINADO POR OLEAJE. El intervalo inferior de grano fino del Miembro Alfarcito de la Formación Santa Rosita (Cámbrico Superior-Tremadociano) representa un ciclo general transgresivo-regresivo, registrando el establecimiento de una plataforma marina somera de bajo gradiente. Se reconocieron cuatro facies sedimentarias principales, cuyos ambientes varían entre costa-afuera bajo y shoreface bajo a medio. Entre los factores claves que controlaron la distribución de los icnofósiles y su preservación se encuentran las condiciones de energía alternantes y contrastantes debidas a eventos de tormenta repetidos superpuestos sobre sedimentos de buen tiempo. Se reconocieron asociaciones de trazas fósiles de buen tiempo y de tormenta. La primera es la más diversa e incluye la mayor variación de estrategias de comportamiento, tales como locomoción (Archaeonassa fossulata, Cruziana semiplicata, C. problematica, Cruziana isp. y Diplichnites isp.); reposo (Rusophycus moyensis, R. carbonarius, Rusophycus issp. y Bergaueria aff. B. hemispherica); pascichnia (Dimorphichnus aff. D. quadrifidus); alimentación (Arthrophycus minimus, ?Gyrolithes isp., Gyrophyllites isp., ?Phycodes isp. y Planolites reinecki); y habitación en dos ocasiones (Palaeophycus tubularis, P. striatus). Esta asociación representa la icnofacies de Cruziana. La asociación relacionada con tormentas es monoespecífica e incluye trazas de alojamiento vertical (Skolithos linearis), y se atribuye a la icnofacies de Skolithos. La integración de los datos icnológicos y sedimentológicos permite reconstruir las tendencias proximal-distales en las asociaciones de trazas fósiles marinas a lo largo de una transecta nearshore-offshore. En los ambientes de shoreface inferior y medio prevalecieron condiciones de alta energía y la bioturbación se halla restringida a excavaciones verticales (Skolithos linearis), registrando la colonización luego de los eventos de tormenta. Las condiciones ambientales en la transición a costa afuera y en costa afuera superior son más variables y reflejan la alternancia de eventos de tormenta de alta energía y depositación de fangolitas de buen tiempo y baja energía. Se halla presente la icnofacies de Skolithos relacionada con tormentas, la que alterna con la asociación de buen tiempo (icnofacies de Cruziana) que alcanza su máxima diversidad en el costa-afuera superior. Los icnofósiles son escasos en el offshore bajo, estando restringidos a unas pocas excavaciones, mayormente Palaeophycus tubularis. Los depósitos de shoreface del Miembro Alfarcito se pueden comparar con los tipos fuertemente dominados por tormentas. Todos estos depósitos forman parasecuencias granocrecientes que registran los cortos episodios progradacionales separados por superficies de inundación. La distribución vertical de las trazas fósiles acompaña los cambios en los patrones de depositación. Varios icnotaxones (especialmente Cruziana semiplicata, Rusophycus moyensis y Arthrophycus minimus) poseen interés bioestratigráfico.

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