Вулканогенные отложения ценны для создания и сохранения последовательных стадий биотических изменений, которые обычно не представлены в ископаемом материале. В противном случае они могут быть представлены речными или озерными отложениями, которые с большей вероятностью сохранят перенесенные и усредненные по времени ископаемые растительные сообщества. Кроме того, вулканогенные отложения предлагают возможность контроля возраста с помощью радиометрического анализа, биохронологии и палеомагнитной обратной стратиграфии.
Палеоген Африки представлен ограниченным числом ископаемых мест, большинство из которых являются прибрежными. Поздний олигоцен (27 млн. лет назад) наземные ископаемые отложения из Чилги, рассмотренные в данной статье, являются одними из немногих известных палеогенных примеров во внутренних тропиках Африки.
Кроме того, Чильга содержит единственные известные позднеолигоценовые слои в Африке, которые сохраняют как макролесовые, так и позвоночные растения. Ископаемые сообщества из Чильги состоят из фруктовых, семенных и листовых таксонов с гвинейско-монгольскими и восточноафриканскими сходствами и афро-арабской эндемической фауной.
Среди этих растительных остатков - папоротник и макрофоссилы ангиосферы. Папоротники, в частности, слабо представлены в кайнозойских растительных сообществах и вносят относительно небольшой вклад в восстановление окружающей среды в Африке на основе макролесов. Фактически известно лишь ограниченное число африканских папоротниковых макрофоссилов. Однако, судя по их кайнозойским палинологическим записям, папоротники были разнообразны, хотя в целом не так разнообразны, как ангиосфермы.
Ухудшение характеристик африканских папоротниковых макроорганизмов по сравнению с ангиосфермами может быть отражением более низких темпов окаменелости, меньшей плотности и разнообразия, больших трудностей идентификации или сочетания этих факторов. Папоротники, как правило, не сбрасывают листья или другие макроскопические части растений. Вместо этого, они ослабевают, разлагаются или фрагментируются, пока еще прикреплены к основному растению, и, скорее всего, попадают в ископаемые останки, когда погребены на месте.
Это говорит о том, что даже если бы папоротники были такими же обильными и разнообразными, как ангиосфермы во время кайнозоя, они могли бы не окаменели без быстрого захоронения на месте, например, в случаях осаждения вулканогенного пепла. Месторождения из Чильги включают ряд туфовых пластов, залегающих во влажном тропическом климате, которые накапливались в начале разработки Восточноафриканского разлома в связи с извержением базальта во время наводнения.
Геологическая обстановка
Данная территория входит в серию отложений суши, которые образуют неформальную литостратиграфическую единицу под названием Чильгинские пласты. Эти пласты расположены в 60 км к западу-юго-западу от Гондара на северо-западе Эфиопского плато. Пласты Чильги (~100 км2) состоят из череды (до 150 м) вулканопластических отложений и палеозолов, интеркалированных с вулканическими отложениями.
Эти пласты перекрывают плато массивных паводковых базальтов, экструдированных во время вулканизма олигоцена. Последовательность стратиграфически выше датированного базальта и является самой толстой (до 20 м) и наименее выветрившейся из туфовых последовательностей в Чильге. Эта последовательность туфов использовалась в качестве ориентира для корреляции осадочных единиц в боковом направлении по всему бассейну и содержит большое количество макрофоссилов растений.
Материалы и методы
Были раскопаны, взяты пробы и подробно описаны три стратиграфически эквивалентных разреза, охватывающие всю последовательность вулканопластических пластов вдоль реки Маргаргария. Их толщина варьируется от 6,31 м (самый южный) до 7,01 м (самый северный) и составляет около 30 м в боковом направлении. Всего среди этих трех разделов было описано 80 осадочных слоев на основе седиментологии, литологии, распределения растительных макрофоссилов и палеозолов.
Исходя из наблюдаемых различий в подстилающих слоях, гранулометрическом распределении, текстуре, осадочных структурах, биогенных структурах и содержании ископаемых, эти 80 осадочных слоев были разделены на семь различных единиц осаждения. Дополнительные данные о минералогии отложений различных отложений были получены из петрографического анализа тонких разрезов по установленным методикам.
Геологический разрез был собран более интенсивно, предпочтительнее собирать потенциально идентифицируемые образцы, чем каждый ископаемый фрагмент. Макрофоссилы растений были идентифицированы путем сравнения с опубликованными современными стандартными образцами и с использованием СЭМ переменного давления и стандартной световой микроскопии. Общее количество образцов из каждой секции представляет собой минимальное количество, поскольку большинство образцов содержат более одного листа, мегаспоры или другой растительной части одной или разных таксонов.
Образование палеозолов
В нижней и средней частях стратиграфических участков, обнаженных вдоль реки Маргаргаргария, были выявлены три различных типа палеозолов. В частности, на основе оценки относительной важности ряда педофильных особенностей/процессов, включая относительное содержание органического вещества, структуру и минералогию почвы, пятнистость, горизонтирование и цвет. Ниже описаны морфологические характеристики, а также боковое и вертикальное распределение каждого палеозола.
Желтоватые глинистые камни и глинистые алевролиты, содержащие корневые структуры, частично разрушающие первоначальные осадочные структуры (пульсации), массивные или слаборазвитые блочные структуры, отсутствие четкого горизонта, от целых до фрагментированных листьев на всем протяжении и от голубово-серых эллиптических до разновидных замков, характеризуют нижнюю часть всех участков, соответствующих началу осаждения золы. Эта последовательность стратиграфически непрерывна между участками и интерпретируется как протосол из-за отсутствия хорошо развитой структуры почвы или горизонтации. Аналогичный палеозольный профиль, также классифицированный как протосол, встречается в средних верхних частях северной и центральной секций, но, похоже, что он был разрушен в южной секции.
Верхний протосол отличается от верхнего протосола тем, что состоит из череды слоев ила очень мелкого песка с плохо сохранившимися остатками растений и корневыми слепками, заполненных вишневым цементом и закаленных ферригированным цементом. Характеристики этих протозолей согласуются с почвообразованием в проксимальных к дистальным частям сезонно затопляемой поймы районах, в то время как менее развитые протозоли в средней и верхней частях участков могут свидетельствовать о нескольких более коротких циклах воздействия, педогенезе и захоронении.
Наличие смектита и каолита указывает на различные погодные условия, вероятно, отражающие сезонные изменения уровня воды, в то время как каолинит-смектит, также присутствующий в этих пластах, согласуется с быстрым захоронением осадков.
Базальные единицы во всех трех стратиграфических разрезах, которые соответствуют тонкому набору слоев ниже золы, состоят из череды слаборазвитых, глеевых, богатых органическими веществами и аргиллитов, которые поднимаются до уровня органического содержания, содержащего обильные листья. Окраска глея относится к низкоцветным, зеленовато-голубым цветам почвы, типичным для водно-болотных угодий. Корни состоят из уплотненного органического вещества, ориентированного вертикально и под наклоном относительно ориентации пласта.
Исходя из этих особенностей и наличия однородно распределенных эллиптических и голубых пятен различной формы и структуры, состоящей из грубых клиновидных агрегатов с ломкими боковыми поверхностями и окаменевшими корнями, эта последовательность интерпретируется как Вертизол. Вертикальные корневые конструкции указывают на свободный дренаж, и поэтому, по крайней мере, на прерывистые хорошо дренированные условия. Пятнистые плоскости в этом профиле указывают на процессы усадки скважин, вероятно, связанные с периодическим повышением и понижением уровня местных грунтовых вод или сезонным затоплением от надземного стока.
Эти особенности можно наблюдать и в слаборазвитых глейзолах, а также в вертизолах. В глинистых минералах, присутствующих в породах, представляющих этот Вертисол, доминируют смектит, каолинит и каолинит-смектит, наиболее вероятно, детритовый по происхождению и представляющий собой изменчивые погодные условия. Эти данные согласуются с почвообразованием в проксимальных частях поймы в сезонной среде.
