Cenozoic ichnological record in the area of Iceland and Faroe Islands

Ing. Richard Pokorný, DiS.

Doctoral thesis

Abstract:

Island a Faerské ostrovy představují klasický příklad regionu, velkou měrou formovaného vulkanickou činností. Jeho geologická historie sahá do spodního paleogénu, kdy se začíná projevovat aktivita hotspotu v severní části Středoatlantického hřbetu. Pro Faerské ostrovy jsou typické mohutné výlevy tholeiitických plató bazaltů paleogenního stáří, na Islandu probíhá původně podmořský a posléze subaerický vulkanismus od středního miocénu. V obou oblastech došlo ke vzniku řady vulkanostratigrafických jednotek, obsahujících četné sedimentární vrstvy. Je zde však jeden významný rozdíl – na Islandu dominují marinní a příbřežní uloženiny, zatímco na Faerských ostrovech se vyskytují převážně sedimenty sladkovodního charakteru. V islandských sedimentech se hojně vyskytuje mořská fosilní fauna, reprezentovaná převážně měkkýši, svijonožci atd. Ve sladkovodních a terestrických sedimentech je přítomnost živočichů podstatně vzácnější a ve fosilním záznamu dominují rostliny, tvořící lokálně i tenké vrstvy uhlí. Fosilní záznamy o aktivitách organismů v zájmovém regionu nebyly dosud studovány. Do doby před započetím výzkumu představeného v této disertační práci byly publikovány pouze tři články zaměřené na fosilní stopy, v několika dalších je tato problematika okrajově zmíněna. Na Faerských ostrovech nebyly do nedávné doby v paleogenních vrstvách objeveny žádné pozůstatky živočichů, ani stopy po jejich životních projevech a známy byly pouze nálezy fosilních rostlin. V období po skončení vulkanické aktivity jsou výskyty fosilií omezeny převážně na období holocénu, s výjimkou fragmentů dřev v eemských sedimentech na ostrově Borðoy. V letech 2012-2018 byl proveden podrobný paleontologický průzkum ve výše zmíněné evropské části Arktidy a Subarktidy. Do současné doby byly zjištěny četné bioerozivní stopy viselského stáří v glaciomarinních sedimentech, vzniklé po mechanickém poškození schránky měkkýšů a svijonožců, způsobeném útokem predátora či po uchycení epibionta (např. Anellusichnus, Caulostrepsis, Centrichnus, Clionolithes, Finichnus a Oichnus), dále také množství stop po pohybu na povrchu nebo uvnitř sedimentu (budou publikovány v následujících letech). Odpočinkové a únikové stopy byly také nalezeny ve sladkovodních miocenních sedimentech. Není překvapením, že zatímco mořské ichnofosilie náleží převážně taxonům s globálním rozšířením, stopy z jezerních sedimentů mají z velké části charakter endemitů (Helminthoidichnites, Mammillichnis, Thorichnus igen nov. a Vatnaspor igen. nov.). Podoba paleogenní krajiny na Faerských ostrovech byla poměrně dobře známa, na základě poznatků o fosilních rostlinách a litologii vulkanoklastických sedimentů. Důkaz o přítomnosti živočichů však dosud chyběl. Nález stop Helminthoidichnites isp. a Palaeophycus isp. na ostrově Eysturoy byl proto důležitý, avšak očekávaný. Další, avšak podstatně mladší fosilní stopy (Teredolites) byly identifikovány v úlomcích dřev pocházejících z gyttje pobřežních útesů eemského stáří. Přestože jejich původ lze hledat na volném moři, finální místo uložení jakožto driftwoodu v jezerní pánvi ovlivňované blízkým mořem umožňuje širokou diskusi o směrech mořských proudů v posledním interglaciálu. Nejmladší zjištěné stopy pocházejí z pozdně holocenního půdního profilu. Jedná se o rhizolity, svědčící podmínkami jejich vzniku o změně krajiny v době prvního lidského osídlení Faerských ostrovů. V současné době reprezentují fosilní stopy zmiňované v předchozím textu první a jediný výskyt fosilních stop na Faerských ostrovech.

Abstract:

Iceland and Faroe Islands represent a classical example of an area fully formed by volcanic activity. Their geological history goes back to the Lower Palaeogene when the northern part of Mid-Atlantic Ridge was active in the area of hotspot expression. Thick effusions and sheet intrusions of tholeiitic plateau basalts of Palaeogene age are characteristic for the Faroe Islands. Undersea volcanism which continuously cropped up and extruded the surface began in the Middle Miocene. The sequence of volcano-stratigraphic units with numerous volcaniclastic sedimentary layers is typical for both regions. However, there is one significant difference – in Iceland the marine and coastal deposits dominate but in the Faroe Islands mostly freshwater sediments are concerned. Marine fauna is often preserved in the Icelandic sediments, for example Bivalvia, Gastropoda, Scaphopoda, Cirripedia, Annelida etc. In non-marine ecosystems, fossil plants, which locally form coal layers, dominate. Freshwater and terrestrial animals are much rarer. Fossil records of animal activities have not been studied there yet; however, their information potential has a great potential. Before the research presented in here, only three ichnologic papers were published and in several others the traces are only marginally mentioned. No animal fossils from the Palaeogene age have been discovered in the Faroe archipelago yet, the same goes for the trace fossils. The only knowledge relates to the fossil plants. From the period after the end of the volcanic activity the finds of fossils are mostly limited to the Holocene age, except the Eemian wood fragments from the unique locality on the Borðoy Island. In 2012–2018, a detailed paleontological research was carried out in the above mentioned European part of Arctic and Subarctic. Various bioerosion traces of Weichselian age were identified in the glaciomarine sediments, which remained after mechanic damages on shells of mollusc or barnacle, caused by the activity of predators; or after attachment of epibiotic organisms (e.g. Anellusichnus, Caulostrepsis, Centrichnus, Clionolithes, Finichnus and Oichnus), a lot of traces of locomotion were also found on the surface or inside sediment (will be published in the coming years). Resting traces and escape traces were also found here in the marine and also freshwater environments (Miocene). It is not surprising that the marine ichnoassemblages show the worldwide geographic range; on the other hand, the lacustrine trace fossils are mostly endemic (Helminthoidichnites, Mammillichnis, Thorichnus igen. nov. and Vatnaspor igen. nov.). In the Faroe Islands, the character of the Palaeogene landscape and ecosystems was quite well known based on the knowledge about the fossil plants and lithology of the volcaniclastic sediments. However, the proof of the animal presence was still missing. Although expected, the finding of Helminthoidichnites isp. and ?Palaeophycus isp. on the Eysturoy Island was important. Another but significantly younger trace fossils (Teredolites) were identified in the wood fragments comes from gyttja coastal cliffs of Eemian age. Terminal deposit place of driftwood in the lake basin connected with sea allows a big discussion about principal directions of sea currents in the last interglacial, despite their origin in high seas. The youngest confirmed traces come from the late Holocene soil profile. These are rhizoliths that testify the change of the landscape in the age of first human settlement of Faroe Islands. At present, the trace fossils mentioned above represent the first and only occurrence of trace fossils on the Faroe Islands.

Keywords

ichnologie, fosilní stopy, Island, Faerské ostrovy, kenozoikum

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 3. 2019

Thesis defence

• Date of defence: 4. 6. 2019
• Supervisor: doc. Mgr. Martin Ivanov, Dr.
• Reader: Helgi Torfason, Ph.D., Mgr. Vladimír Šimo, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Geology (4-years) / Geological Sciences