Paleontological record of a Gondwana cretaceous paleolakes as proxi for paleoclimate reconstruction

Abstract

The La Cantera Formation (Aptian) represents an underfilled lake system developed in an extensional basin during the Cretaceoushothouse and it bears an abundant and diverse fossil record. Our goal was to investigate paleoclimate conditions of the unit from a multiproxyapproach. We analyzed two proxies: a) the stable isotope (carbon and oxygen) composition of basal Actinopterygii and Neopterygii fish remainsand from indeterminate plant remains; and b) the clay mineral assemblage composition; providing two independent lines of evidence toreconstruct paleoclimate conditions including paleotemperature calculations for lake waters. The values obtained for fish remains for δ13Crange between -8.4 and -1.3 ‰(δ13C = χ -5.57‰; σ ± 2.25); and δ18O values that vary between -5.7 and -3.6‰(δ18O = χ -4.33‰; σ ± 0.84); inthe case of plant remains δ13C values range between -25.8 and -22.8‰(δ13C = χ -25‰-4.33). Paleotemperatures obtained from δ18O for thewater column ranged between 23.33 to 35.80 ºC. Plant δ13C signature allowed obtaining a δ13CCO2 composition of -5 ‰. This agrees with theinterpretation of the La Cantera originating from sediment deposition in an underfilled lake basin and with the global climate context of theCretaceous. The clay mineral assemblage is dominated by illite-smectite indicating enhanced hydrolysis and seasonal rainfall supportingtemporal warmup of the lake. Our data supports aridity conditions during the La Cantera paleolake existence. These findings suggest thatgeochemical proxies of paleontological datasets are accurate for paleoclimate reconstructions for the deep time records of the La Canteralacustrine system.

La Formación La Cantera representa un sistema lacustre underfilled desarrollado en una cuenca extensional durante la casa cálida del Cretácico y posee un registro fósil abundante y diverso. Investigamos las condiciones paleoclimáticas para la unidad desde un enfoque multiproxy. Analizamos dos proxies: a) la composición isotópica del carbono y del oxígeno de peces Actinopterygii basales y Neopterygii y de restos de plantas; y b) la composición de los ensambles de arcillas; aportando líneas de evidencia independientes a la reconstrucción paleoclimática. Los valores obtenidos para peces de δ13C varían entre -8.4 y -1.3‰ (δ13C = χ -5.57‰; σ ± 2.25); y para δ18O varían entre -5.7 y -3.6‰ (δ18O = χ -4.33‰; σ ± 0.84); en el caso de las plantas varían entre -25.8 y -22.8‰ (δ13C = χ -25‰; σ ± 4.33). Las paleotemperaturas obtenidas a partir del δ18O para la columna de agua fueron de 23.33 a 35.80 °C. La firma isotópica del δ13C de las plantas permitió obtener la composición de δ13CCO2 de -5 ‰. Esto concuerda con la interpretación de que La Formación Cantera pudo haberse originado a partir de la depositación de sedimentos en un paleolago underfilled y con el contexto paleoclimático global del Cretácico. Los ensambles de arcillas están dominados por illita-esmectita indicando un índice de hidrólisis elevado y estacionalidad en las precipitaciones lo que apoya el calentamiento temporal del cuerpo de agua. Estos datos indican condiciones de aridez durante la existencia del paleolago La Cantera y sugieren que los proxies geoquímicos de las bases de datos paleontológicas son precisos para la reconstrucción del paleoclima local en tiempo profundo de la Formación La Cantera.