Estudio biogeoquímico de los archosauromorpha del mesozoico de La Rioja (Noreste de Argentina): Estado de preservación, paleoambientes y paleoecología

• Autores: Léa Leuzinger
• Directores de la Tesis: P. H. Alasino (dir. tes.), Julia B. Desojo (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Nacional de Córdoba (UNC) ( Argentina ) en 2020
• Idioma: español
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: hdl.handle.net
• Resumen
  • español

    Los análisis de isótopos estables constituyen un método potente para estudios paleoambientales, paleoecológicos y paleofisiológicos. La composición isotópica en carbono (δ13C) y oxígeno (δ18O) de la atmósfera, la vegetación y el agua ambiental está registrada en los tejidos biomineralizados de los vertebrados. Estos últimos se transforman en potenciales indicadores paleoambientales y paleoclimáticos a través del proceso de fosilización.

    En Argentina, la falta de equipamiento adecuado para ese tipo de análisis indujo una escasez de estudios isotópicos en material fósil del país, que contrasta con el renombre internacional del patrimonio paleontológico nacional. La presente tesis pretende brindar información original sobre la paleoecología y el paleoambiente de los arcosauromorfos del noroeste de Argentina, basándose principalmente en análisis de isótopos estables de carbono y oxígeno en fósiles y material geológico asociado. Un nuevo método de isótopos estables – análisis de clumped isotopes – permite calcular la temperatura de precipitación de los carbonatos, indicativa de la temperatura corporal en el caso de analizar material biogénico de vertebrados. Los clumped isotopes representan entonces una herramienta de paleotermometría con aplicaciones en estudios paleofisiológicos.

    El material de estudio proviene de dos períodos (Triásico Superior y Cretácico Superior), tres formaciones geológicas (Formación Chañares, Formación Los Llanos, Formación Ciénaga del Río Huaco) y de cuatro sitios (Parque Talampaya, Sanagasta, Tama, Quebrada de Santo Domingo) de la Provincia de La Rioja. Su diversidad taxonómica (arcosauromorfos basales, arcosaurios inclusive neosaurópodos derivados, así como terápsidos y un pez óseo como material de comparación), la variedad de los tejidos analizados (bioapatita de huesos y dientes de arcosauromorfos, cáscaras de huevo de titanosaurios) garantiza un panorama amplio del potencial de los arcosauromorfos mesozoicos de la Provincia de La Rioja para estudios isotópicos y paleoambientales. Realizamos análisis de isótopos estables convencionales (δ13C y δ18O) en la totalidad del material fósil, y análisis de clumped isotopes (Δ47) en cáscaras de huevo de titanosaurio. En los sitios cretácicos, ambos métodos fueron aplicados a material geológico asociado (roca sedimentaria, nódulos carbonáticos, cristales hidrotermales) con fines de detectar alteración diagenética del material fósil.

    Métodos geoquímicos adicionales (fluorescencia y difracción de rayos X) fueron aplicados a elementos geológicos cretácicos con el mismo objetivo. Además, el material fósil estudiado fue sometido a análisis en energía dispersiva de rayos X (EDX), de tierras raras (REE) y de catodoluminiscencia (CL) para evaluar de la mejor forma posible su estado de preservación. En caso de encontrarse alterado, el material fósil no puede ser usado en reconstrucciones paleoambientales y paleoecológicas, ya que su composición isotópica refleja las condiciones diagenéticas, sin relación con sus condiciones de vida. La multiplicación de los métodos usados en este estudio permite acotar la interpretación de los datos isotópicos y reducir las incertidumbres propias al uso de un solo método físico-químico de forma aislada.

    Los datos isotópicos de la Formación Chañares (Carniano) indican una posible influencia volcánica, así como condiciones ambientales áridas, y permitió descartar un modo de vida acuático o semiacuático para el proterocámpsido Chanaresuchus. La comparación de los resultados triásicos con otros estudios permite evidenciar el cambio climático global a lo largo del Carniano, a saber la transición de un clima árido (Carniano Inferior) a húmedo (Carniano Superior). Hasta donde pudimos comprobar en la literatura, los resultados triásicos de la presente tesis representan los únicos datos isotópicos de arcosauromorfos fuera de Sudáfrica para el Triásico a nivel mundial. En cuanto al Cretácico, determinamos condiciones semi-áridas con una temperatura estival promedio de 26°C para la Formación Los Llanos. Pudimos identificar el sistema hidrotermal fósil de Sanagasta como un sistema de agua meteórica con una temperatura superficial comprendida entre 30 y 45°C, condiciones adecuadas para la incubación de huevo de titanosaurios como fue previamente propuesto. El material de huevo de titanosaurio de la Formación Ciénaga del Río Huaco corresponde al de mejor preservación en la Provincia de La Rioja. La comparación de su composición isotópica con otros estudios permitió definir un rango de valores isotópicos para huevos de titanosaurios en paleolatitudes de 30 a 45°, y determinar que los titanosaurios se reproducían en la estación árida.

    Los datos isotópicos presentados son los primeros datos duros adquiridos en Archosauromorpha mesozoicos de La Rioja, y completan los numerosos estudios morfológicos, sistemáticos y ecológicos preexistentes.

  • English

    Stable isotope analyses are a powerful tool for palaeoenvironmental, ecological and physiological studies. The carbon (δ 13C) and oxygen (δ 18O) stable isotope composition of the atmosphere, the vegetation and the ambient water is recorded in biomineralized tissues of vertebrates. These become potential palaeoenvironmental and palaeoclimatic indicators through the fossilization process.

    In Argentina, the lack of adequate equipment made stable isotope studies on fossil material in the country rare, thereby contrasting with the worldwide fame of the national palaeontological patrimony. This thesis aims to provide original information on the palaeoecology and palaeoenvironment of archosauromorphs in the NW of Argentina, mainly based on carbon and oxygen stable isotope analyses in fossils and associated geological material. A relatively new method of stable isotope analyses – clumped isotopes analyses – allows to calculate the precipitation temperature of carbonates, indicative of the body temperature in case vertebrate biogenic material is analyzed. Clumped isotopes analyses represent a tool for palaeothermometry studies with application in palaeophysiology.

    The study material comes from two periods (Late Triassic and Late Cretaceous), three geological formations (Chañares Formation, Los Llanos Formation, Ciénaga del Río Huaco Formation), and from four study sites (Talampaya Park, Sanagasta, Tama, Quebrada de Santo Domingo) in the Province of La Rioja. The taxonomic diversity of the material (basal archosauromorphs, archosaurs including derived neosauropods, as well as therapsids and a bony fish as comparison material), the variety of the analyzed tissues (bone and teeth bioapatite of archosauromorphs, titanosaur eggshells) ensure the establishment of a wide panorama in respect with the potential of Mesozoic archosauromorphs from La Rioja for isotopic and palaeoenvironmental studies. Classical stable isotope analyses (δ 13C and δ 18O) have been carried out on the whole material, while clumped isotopes analyses (Δ47) were limited to titanosaur eggshells. In Cretaceous sites, both methods were used in geological material associated to the fossils (sedimentary rocks, carbonate nodules, hydrothermal crystals) to help detect diagenetic alteration of the fossil material. Additional geochemical methods (X-ray fluorescence and diffraction) were applied to the geological material with the same goal.

    Furthermore, the fossil material was subjected to X-ray dispersive energy (EDX), rare earth elements (REE) and cathodoluminescence (CL) analyses in order to have the best estimate of its preservation state. Altered fossil material is of no use in palaeoenvironmental and palaeoecological reconstruction, since its isotopic composition reflects diagenetic conditions unrelated to the living conditions of the study organisms. The multiproxy nature of this study allows to reduce uncertainties linked to the use of a single physico-chemical method and narrow down the interpretation of the stable isotope results.

    The stable isotope data from the Chañares Formation (Carnian) points to a possible volcanic influence, as well as arid conditions, and allowed to rule out an aquatic or semi-aquatic lifestyle for the proterochampsid Chanaresuchus. The comparison of our Triassic isotope results with other studies allowed to highlight a global climate-change that occurred during the Carnian, namely a transition from an arid (Lower Carnian) to humid (Upper Carnian) climate. As far as we could trace back in the literature, these are the first Triassic stable isotope data on Archosauromorpha outside South Africa. As for the Cretaceous material, we determined semi-arid conditions with summer mean temperatures of about 26°C for the Los Llanos Formation. We could identify the Sanagasta hydrothermal system as a meteoric water system with surface water temperatures between 30 and 45°C, which would provide adequate incubation conditions for titanosaurs, as previously hypothesized. The titanosaur eggshells from the Ciénaga del Río Huaco Formation is the best preserved among the oological material of the Province of La Rioja. Comparisons between its isotopic composition and that of titanosaur eggs of other studies allowed to define a range of isotopic values for titanosaur of palaeolatitudes between 30 and 45°, and to determine that the reproduction of titanosaur occurred under arid conditions.

    The isotopic data presented here are the first hard data from Mesozoic Archosauromorpha from the Province of La Rioja and complete numerous morphological, systematic and ecological studies.