Bone microstructure and diagenesis of saurischian dinosaurs from the upper cretaceous (Neuquén group), Argentina

Abstract

The Neuquén Basin in northwestern Patagonia, Argentina, holds the most important record of Cretaceous dinosaurs in South America.The Neuquén Group (Upper Cretaceous) is the richest dinosaur-bearing unit of the basin. It comprises the Río Limay, the Río Neuquén and the Río Colorado subgroups. In this study, dinosaur remains from the Río Neuquén and the Río Colorado subgroups outcropping in Mendoza are examined. In this group, isolated, disarticulated or partially articulated sauropods and theropods are abundant. However, little is known about the diagenetic history of fossil assemblages. In southern Mendoza, three fossiliferous sites were found in the areas of Paso de las Bardas (Quebrada Norte) and Cerro Guillermo (CG1, CG2). This study aims to add to the knowledge of diagenetic processes involving dinosaur remains from the Neuquén Group, as well as their relation to the depositional environment. Histologic features and diagenetic processes of dinosaur bones were analyzed through thin sections in order to interpret the degree of taphonomic alteration. The fossil-diagenetic processes inferred include substitution, fracturing, plastic deformationand different permineralization events. Combined analyses through X-ray diffractometry (XRD) and petrographic studies reveal the substitution of hydroxyapatite by francolite. The presence of fluorine -in one of the cases- suggests a link between the elemental composition and depositional environments: floodplain and fluvial channel. Permineralization stages include infilling of vascular canals, trabeculae and fractures with iron oxides and iron carbonate minerals during the burial history. This contribution represents an integral approach to the study of Cretaceous dinosaurs for assessing the diagenetic changes in the bone microstructure and the differential preservation of fossil remains in fluvial environments.

La Cuenca Neuquina, en el noroeste de la Patagonia, Argentina, comprende el registro más importante de dinosaurios cretácicos en América del Sur. El Grupo Neuquén (Cretácico Superior) es la unidad portadora de dinosaurios más rica de la cuenca y está compuesto por los subgrupos Río Limay, Río Neuquén y Río Colorado. En este estudio, se examinan restos de dinosaurios de los subgrupos Río Neuquén y Río Colorado aflorantes en Mendoza. En este grupo, ejemplares de saurópodos y terópodos aislados, desarticulados o parcialmente articulados son abundantes. Sin embargo, se sabe poco acerca de la historia diagenética de estas asociaciones fósiles. En el sur de Mendoza, tres sitios fosilíferos se encontraron en las áreas de Paso de las Bardas (Quebrada Norte) y Cerro Guillermo (CG1, CG2). Este estudio tiene como objetivo mejorar el conocimiento de los procesos diagenéticos que involucran restos de dinosaurios del Grupo Neuquén, así como su relación con el ambiente de depositacional. Las características histológicas y los procesos diagenéticos de los huesos de dinosaurios se analizaron a través de secciones delgadas con el fin de interpretar el grado de alteración tafonómica. Los procesos fosildiagenéticos inferidos incluyen la sustitución, fracturación, deformación plástica y diferentes eventos de permineralización. El análisis combinado a través de difractometría de rayos X (DRX) y estudios petrográficos revelaron la sustitución de la hidroxiapatita por francolita. La presencia de flúor -en uno de los casos- sugiere la vinculación entre la composición elemental y los ambientes depositacionales: llanura de inundación y canal fluvial. Las etapas de permineralización incluyen el relleno de canales vasculares, trabéculas y fracturas con óxidos de hierro y carbonatos de hierro durante la historia de enterramiento. Esta contribución representa un enfoque integral para el estudio de los dinosaurios cretácicos para evaluar los cambios diagenéticos en la microestructura ósea y la preservación diferencial de los restos fósiles en ambientes fluviales.