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The late Ordovician or earliest Silurian hydrothermal vent fauna from the Yaman Kasy VMS deposit (South Uralides, Russia)

by Bernd Buschmann, Freiberg and Valery V. Maslennikov, Miass


BUSCHMANN, B. & MASLENNIKOV, V.V. (2006): The late Ordovician or earliest Silurian hydrothermal vent fauna from the Yaman Kasy VMS deposit (South Uralides, Russia). Paläontologie, Stratigraphie, Fazies - psf (14), Freiberger Forschungshefte, C 511: 139-172; Freiberg.

 

Abstract

The hydrothermal vent fauna from the Yaman Kasy volcanogenic massive sulphide (VMS) deposit represents the oldest known taxonomically diverse hydrothermal vent palaeocommunity (LITTLE et al., 1997, 1999, 2002). The geology of the deposit clearly records formation of the VMS ore by high-temperature hydrothermal venting at an ancient deep-sea site. Samples of the fossil hydrothermal vent fauna stored in the depository of the TU Bergakademie Freiberg are described, including three new indeterminate specimens of lingulate brachiopod and bivalve? affinities. Fossils in massive sulphide ore are preserved as moulds composed of pyritic microlayers. Distal talus sulphide layers contain reworked shell fragments preserved rarely by altered original shell material and predominantly as casts formed by dissolution of shell fragments. Both preservation styles encompass rigid shells and the more flexible periostracum indicating different degree of shell degradation prior to fossilisation. Thin sections of pyritic tube moulds of both the large tube worm Yamankasia rifeia and the small tube worm Eoalvinellodes annulatus display widespread entombment of fossil rod-like micro-organisms. The arrangement of fossils in massive ore matrices indicates probable cases of entombment of small worm tubes in life position and reworking of large worm tubes and shelly fossils. Small worm tubes show a very high population density up to 15 cm-2. The location records deposition of abundant planktonic debris representing an available food source for the ancient hydrothermal vent animals. However, scarce lingulate brachiopod assemblages from siliciclastic sediments in the host succession that had access to the same planktonic food source display only average shell sizes. The development of exceptional large sizes shown by the tergomyan mollusc Thermoconus shadlunae, lingulate brachiopod Pyrodiscus lorrainae, and large tube worm Yamankasia rifeia as well as the observed high population density are indicative of a more prolific nutritional source in the ancient hydrothermal vent habitat. The trophic chain of the Yaman Kasy palaeocommunity was obviously founded by chemoautolithotrophic bacteria that are primary producers in modern hydrothermal vent communities.


Zusammenfassung

Die hydrothermale Schlotfauna der vulkanigenen Massivsulfidlagerstätte Yaman Kasy stellt die älteste bekannte, taxonomisch diverse Faunengemeinschaft fossiler Hydrothermalschlote dar (LITTLE et al., 1997, 1999, 2002). Die Geologie der Lagerstätte belegt eindeutig eine Genese der Massivsulfiderze durch Exhalation hochtempe-rierter Hydrothermalfluide an einer ehemaligen Tiefsee-Lokalität. Aus der Lagerstätte geborgenes Fossilmaterial der Sammlungen der TU Bergakademie Freiberg wird beschrieben, darunter erstmals drei nicht näher bestimm-bare Individuen mit Affinität zu lingulaten Brachiopoden und Bivalven? Die Fossilien sind im Massivsulfiderz in Form von Abgüssen aus mikrolaminiertem Pyrit erhalten. Schichten distaler detritischer Talus-Sulfide enthalten umgelagerte Schalenfragmente in Form seltener alterierter Mineralschalen und häufigen Hohlformen nach aufgelösten Schalen. Beide Erhaltungsformen haben steife Schalen und flexibles Periostrakum erfaßt, was einen unterschiedlichen Schalenabbau vor der Versteinerung anzeigt. Pyritumkleidungen von Wurmröhren der großen Spezies Yamankasia rifeia sowie der kleinen Art Eoalvinellodes annulatus zeigen im Dünnschliffbild häufige Vorkommen länglicher Mikroorganismen. Fossilanordnungen im Massivsulfiderz weisen auf das wahrscheinliche Vorkommen von Einbettungen kleiner Wurmröhren in Lebensstellung und die Umlagerung großer Wurmröhren und Schalen vor der Pyritumkleidung hin. Kleine Wurmröhren zeigen sehr hohe Besied-lungsdichten von bis zu 15 Individuen pro Quadratzentimeter. Die Ablagerung von häufigem Planktonmaterial als mögliche Nahrungsquelle der Hydrothermalschlot-Fauna ist nachweisbar. Jedoch zeigen spärliche lingulate Brachiopodenfaunen in siliziklastischen Ablagerungen der lithostratigraphischen Einheit lediglich durchschnitt-liche Schalengrößen. Das ungewöhnliche Größenwachstum der tergomyden Molluske Thermoconus shadlunae, des lingulaten Brachiopoden Pyrodiscus lorrainae und des großen Röhrenwurms Yamankasia rifeia sowie die hohe Besiedlungsdichte weisen auf eine reichere Nahrungsquelle im ehemaligen Hydrothermalschlot-Habitat hin. Die Nahrungskette der Hydrothermalschlot-Faunengemeinschaft von Yaman Kasy war offensichtlich von chemoautolithotrophen Bakterien begründet, welche die Primärproduzenten rezenter Hydrothermalschlot-Lebensgemeinschaften darstellen.

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