Original paper

Taxonomie und Taphonomie von Koniferenhölzern und Cuticulae dispersae im 2. Lausitzer Flözhorizont (Miozän) des Senftenberger Reviers Taxonomy and taphonomy of coniferous woods and cuticulae dispersae in the Second Lusatian coal seam (Miocene) of the Senftenberg area

Dolezych, Marina;Schneider, Wilfried

Kurzfassung

Paläobotanische Untersuchungen von inkohlten Hölzern und Analysen von Blattfossilien aus Braunkohlenflözen, ergänzt durch Informationen über Zapfen und dispersen Pollen, führen zu Erkenntnissen über die miozäne Moorvegetation in Mitteleuropa. Die vorliegende Arbeit ist fokussiert auf die Beschreibung und taphonomische Interpretation von Koniferenfossilien aus dem mittelmiozanen 2. Lausitzer Flözhorizont des Niederlausitzer Braunkohlengebietes (Brandenburg, Deutschland), aufgeschlossen im stillgelegten Braunkohlentagebau „Meuro“ nördlich von Senftenberg.

Die Gattung Sciadopitys ist xylotomisch durch Sciadopityoxylon wettsteinii Jurasky für das 2. Lausitzer Floz belegt. Zuzuordnen sind die unter dem Taxon Sciadopitys tertiaria Menzel publizierten Organfossilien (Nadeln, Cuticulae, Samenzapfen, männliche Blüten), Sciadopityspollenites Raatz und ein Teil der im Morphotaxon Marcoduria inopinata Weyland vereinigten Fragmente von Primärwurzeln. Der taphonomischen Dispersion der Sciadopitys-Fossilien in der Folge Wurzel - Stamm - Ast - Zapfen - Blatt - Pollen folgt die petrographische Charakteristik der Flozstrate: humotelinitische Kohle („flaserige“ Wurzelkohle - xylitische Kohle - Nadelkohle) - humodetrinitische Kohle. Die Basen der schlanken, bis 2,6 m hohen Stubben sind in ein zum Zeitpunkt der Konservierung wassergesättigtes Substrat mit geringer Tragfähigkeit eingesunken.

Die Gattung Cunningkamia wurde xylotomisch durch eine Neubestimmung der botanischen Affinität von Glyptostroboxylon tenerum (Kraus) Conwentz nachgewiesen. Als zugehörige Belaubung kommt für die untersuchte Moorflora ein als kurznadeliger Morphotyp von Cunningkamia miocenica Ettingshausen angesehener Zweig mit histologischem Merkmalsinventar in Betracht. Cuticulae dispersae sind häufig, wahrend Cunningkamiaepollenites Nagy nur in Einzelexemplaren identifiziert ist. Taphonomisch ist ein Vorwalten der Cuticulae dispersae in hell gefärbten, humodetrinitischen, fusitführenden Flözstraten als Anzeiger stagnierender Torfakkumulation kennzeichnend.

Zur Gattung Taxodium gehören neben Taxodioxylon taxodii Gothan Taxodium dubium (Sternberg) Heer mit Zapfen, Samen und Zweigen sowie die Cuticula dispersae Enormicutis angusticavata Schneider . Zugehöriger Pollen ist durch die Morphospecies Inaperturopollenites concedipites (Wodehouse) Krutzsch sowie I. kiatus (R. Potonié) Thomson & Pflug überliefert. Die Taphonomie ist durch im Vergleich zu Sciadopitys kürzere und dickere Stubben im Hangenden und im Randbereich eines wallförmigen Zwischenmittels, Cuticulae dispersae im Niveau des Zwischenmittels sowie Maxima von Inaperturopollenites gekennzeichnet. Eine Taxodium-Nyssa-Assoziation im Flözliegenden ist belegt. Ein substanzieller Beitrag zur Flözbildung, vergleichbar mit dem Glyptostrobus-Sumpfwald, konnte, abgesehen von den Stubben, bisher jedoch nicht nachgewiesen werden.

Von der Gattung Pinus L. werden xylotomisch fünf Arten für das 2. Lausitzer Flöz neu nachgewiesen. Eine etwa entsprechende Anzahl von gut gekennzeichneten Cuticulae-Morphospecies schließt eine neu begründete Art ein: Pinicutis bergkeideana Schneider. Die für den 2. Lausitzer Flözhorizont definierte Pinus-Fazies ist durch dreinadelige Kurztriebe (Pinus cf. rigios [Unger] Ettingshausen sensu Mai), Pinicutis kexacytica Schneider, Zapfenspindeln von Pinus spinosa Herbst und P. ungeri Stur, Buchtenkork sowie Pinuspollenites labdacus (R. Potonié) Raatz ex R . Potonié gekennzeichnet. Taphonomisch sind die xylotomischen Taxa Pinuxylon parryoides (Gothan) Kraeusel emend. Van der Burgh und P. ponderosoides Van der Burgh der Pinus-Fazies zugeordnet. Die taxonomischen Beziehungen bedürfen weiterer Untersuchungen. In der petrographischen Reihe sind Wurzelkohlen nicht vertreten. Das Fehlen von Pinus-Stubben im 2. Lausitzer Flöz wird durch einen im Zwischenmoorstadium zunehmend standfesten Untergrund und ein Verbleiben im Bereich der primären Oxidationszone erklärt.

Die Gattung Cathaya wird als fossiles xylotomisches Taxon mit dem Nachweis der botanischen Affinität zwischen Piceoxylon pseudotsugae Gothan emend. Van der Burgh und der rezenten Cathaya argyropkylla Chun & Kuang nachgewiesen. Präsenzgemeinschaft besteht mit Nadeln (Cathaya roselti Schneider) und Pollen (Cathayapollis Ziembinska-Tworzydlo). Taphonomische Charakteristik und Petrographie der Cathaya-Phyterale zeigen Analogie zu den Pinus-Fossilien. Für die untersuchten Profile konnte die Existenz einer Taphocoenose mit vorherrschenden Cathaya-Morphotaxa nachgewiesen werden.

Die beschriebenen xylotomischen Fossilien erweitern das Merkmalsinventar der von Schneider (1969a, b) für den 2. Lausitzer Flözhorizont definierten Faziestypen, insbesondere A, P und M, wesentlich. Mit der botanischen Affinität des Holzes sind folgende Merkmale korreliert:

Art der Konservierung (Stubben, Stamm, Ast), Höhe und Durchmesser der Stubben, Xylitvarietät (Faser-, Bruch-, Gelxylit), Petrographie (Farbe, Struktur) der umgebenden Kohlegrundmasse.

Die beschriebenen xylotomischen Taxa sind auf der Grundlage einer taphonomischen Analyse einem Faziestyp und der Phytocoenose einer bestimmten Flozstrate zuzuweisen.

Der im Verlaufe der Sukzession K-S-A-P-C-M zunehmend ombrotrophe Charakter wird durch Anstieg des Quotienten Länge/Durchmesser der Stubben als Indikation zunehmender Wassersättigung resp. Abnahme der Standfestigkeit des Torfsubstrates begleitet.

Abstract

Supplemented by information from other organs, such as cones, shoots, leaves and dispersed pollen, anatomical analysis of autochthonous coalified woods and research into dispersed cuticles provides data for reconstructing Miocene peat-swamp vegetations in Central Europe. The present paper is focussed on the description and taphonomical interpretation of conifer remains from the Middle Miocene Second Seam horizon of the Lusatian brown coal field in the Lower Lusatia region (Brandenburg, Germany) exposed in the ancient opencast mine “ Meuro” north of Senftenberg.

Wood-anatomical evidence of occurrence of the genus Sciadopitys is established by the presence of Sciadopityoxylon wettsteinii Jurasky. In addition, remains published as Sciadopitys tertiaria Menzel (leaves, cuticles and male cones), Sciadopityspollenites Raatz and a part of rootlets summarized in the morphotaxon Marcoduria inopinata Weyland can be assigned to this genus. The taphonomical dispersion of Sciadopitys remains in the sequence root - trunk - branch - cone - leaf - pollen corresponds to the petrographical turn humotelinitic coal (root coal = “ flaserige Kohle” - xylitic coal - “ needle” coal) - humodetrinitic coal. The bases of the slender, up to 2.6 m high and relatively small in diameter, tree trunks are sunken into the substratum, which was watersaturated and soft during burial.

The presence of the genus Cunningkamia could be established after a reconsideration of the botanical affinity of wood remains conventionally classified as Glyptostroboxylon tenerum (Kraus) Conwentz . Supporting taxonomic evidence is provided by the occurrence of a short-needled twig of Cunningkamia miocenica Ettingshausen showing histologic characteristics. Cuticles frequently occur whereas Cunningkamiaepollenites Nagy was identified only sporadically. Taphonomically, the prevalence of thoroughly dispersed and decomposed cuticle remains in light coloured humodetrinitic, fusite-bearing brown coal is characteristic of stagnating peat accumulation.

In addition to wood remains identified as Taxodioxylon taxodii Gothan, the genus Taxodium is represented by the fossil species Taxodium dubium (Sternberg) Heer (twigs, cones, seeds), as well as Enormicutis angusticavata Schneider (dispersed cuticles). Pollen belonging to Taxodium is included in the morphotaxa Inaperturopollenites concedipites (Wodehouse) Krutzsch and I. kiatus (R. Potonié) Thomson & Pflug. The taphonomy of the genus is particularly characterized by the preservation of massive stumps around and above a sand bar, like intercalation in the brown coal, cuticulae dispersae in the level of clastic sediments, and peaks of Inaperturopollenites. A Nyssa-Taxodium-association is proved in the underlying bed. In contrast to the Glyptostrobusswamp, only the stumps may be regarded as contribution for peat formation.

Wood-anatomical identification of five distinctive Pinuxylon species provides evidence of five species of the genus Pinus. An about corresponding number of well characterized morphospecies of dispersed cuticles includes a new species: Pinicutis bergkeideana Schneider. The Pinus-facies defined for the Second Lusatian seam horizon is characterized by three-needled short shoots (Pinus cf. rigios [Ung er] Ettingshausen sensu Mai), Pinicutis kexacytica Schneider, cone axes from Pinus spinosa Herbst and/or P. ungeri Stur, “ Buchtenkork”/indented cork and pollen of Pinus pollenites labdacus (R. Potonié) Raatz ex R. Potonié. The xylotomical taxa Pinuxylon parryoides (Gothan) Kraeusel emend. Van der Burgh and P. ponderosoides Van der Burgh are components of this taphocoenosis. The taxonomical relations need further investigations. In the petrographical turn root coals are not developed. The lack of Pinus-stumps in the Second Lusatian seam horizon is explained by the permanence in the area of the primary oxidation zone (acrotelm).

Comparison with the wood of the extant species Cathaya argyropkylla indicates that fossil material from the brown coal mine “ Meuro” conventionally identified as Piceoxylon pseudotsugae Gothan emend. Van der Burgh represents the genus Cathaya. The wood co-occurs with the morphotaxa Cathaya roselti Schneider (needles) and Cathayapollis Ziembinska-Tworzydlo (pollen). Taphonomical characteristics and petrography of Cathaya-remains display analogies to those of Pinus. A taphocoenosis in which the Cathaya-morphotaxa plays a distinguishing role is recognized.

Wood remains described in the present paper enlarge the stock of characteristics for facies types (especially A, P, M) defined by Schneider (1969a, b) for the Second Lusatian seam. The following characteristics are correlated with the botanical affinity: morphology (stump, trunk, branch), dimension (height, diameter), petrographical variety (fibrous xylite, “ Bruchxylit”, gelified xylite), petrography (colour, structure) of surrounding coal matrix.

The xylotomical taxa are assigned to a facies type and a phytocoenosis on the basis of the results of taphonomic analysis. The ombrotrophical conditions increasing in the course of K-S-A-P-C-M succession are indicated by increasing in height/diameter quotient of the stumps as function of ascending water saturation resp. reducing stability of the peat substratum.

Keywords

Autochthone fossile HölzerKutikularanalysePollenanalyseSukzessionen TaphonomieMiozänNiederlausitz (Brandenburg) Autochthonous fossil woodscuticle investigationspalynologysuccession stagestaphonomyMioceneLower Lusatia (Brandenburg)