Exceptional Preservation of Plants in Calcareous Concretions from the Santa Marta Formation (Late Cretaceous), James Ross Island, Antarctic Peninsula

Abstract

The nowadays polar desert of the Antarctic continent preserves a diverse Late Cretaceous terrestrial biota in the James Ross Basin. Within the upper section of the Santa Marta Formation (Santonian–middle Campanian; Chron C33n, ~80 Ma), the Sitio Feliz locality preserves abundant permineralizedplant remains in calcareous marine concretions. In this work, we provide the first taphonomicconsideration of this concretionary material and illustrate the exceptional preservation of vegetative andreproductive plant organs in order to emphasize the quality of preservation of the new fossils that willpermit full anatomical descriptions. Based on the presence of massive bioclast sediment,microframboids and framboids of pyrite, and fine microcrystalline calcite cement without dissolutionor recrystallization evidence, we conclude that a rapid burial event and very early calcareousprecipitation prevented bacterial decomposition in plant tissues and subsequent pyritization, as well aspossible later bioturbation and compaction of the sediments. These conditions permitted the exceptionalpreservation of plant organs like the presence of delicate vascular and mesophyll cells, and variousreproductive structures such as fruits and seeds with carpels and seed coats. Although concretionarylevels within the Santa Marta Formation are common, the type of concretion described herein demonstrates a distinctive preservation, unlike others concretions described on the unit. The exceptional fossilization offers a rare opportunity to reconstruct the Antarctic continental floras in a much more complete approach than other types of paleobotanical remains.El actual desierto polar del continente antártico preserva una diversa biota terrestre del Cretácico Tardío en la Cuenca de James Ross. Dentro de la sección superior de la Formación Santa Marta (Santoniano–Campaniano medio; Chron C33n, ~80 Ma), la localidad Sitio Feliz registra abundantes restos vegetales permineralizados dentro de concreciones calcáreas marinas. En este trabajo proporcionamos la primera descripción tafonómica de estas concreciones e ilustramos la preservación excepcional de los órganos vegetativos y reproductivos de las plantas, para enfatizar la calidad de preservación de los nuevos fósiles que permitirán descripciones anatómicas completas en trabajos futuros. Sobre la base de la presencia de un sedimento bioclástico masivo, microframboides y framboides de pirita y la presencia de cemento calcítico fino sin evidencia de dissolución o recristalización, concluimos un rápido evento de enterramiento y una muy temprana precipitación calcárea. Esto último evitó la descomposición bacteriana en tejidos vegetales y subsecuente crecimiento de los cristales de pirita, además de una bioturbación posterior y la compactación de los sedimentos. Estas condiciones permitieron una preservación excepcional de los órganos vegetales como células vasculares y del mesófilo, varias estructuras reproductivas, tales como frutos y semillas de angiospermas con carpelos y cubierta de semillas preservados. Aunque los niveles concrecionales dentro de la Formación Santa Marta son comunes, el tipo de concreciones descritas aquí demuestran una preservación distintiva y diferente a otras concreciones descriptas para la unidad. Esta excepcional fosilización ofrece una rara oportunidad de reconstruir las floras continentales antárticas con un enfoque mucho más completo que otros restos paleobotánicos.