Features of deep cave sediments: their influence on fossil preservation

• Published in: Estudios Geológicos
• Main Authors: Torres, T., Ortiz, J. E., Cobo, R.
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: Consejo Superior de Investigaciones Científicas 2003
• Subjects: Taphonomy; karst sedimentology; inorganic geochemistry; organic geochemistry; temperature variation; dentine; collagen; aspartic acid; racemization; Tafonomía; sedimentologia kárstica; geoquímica inorgánica; geoquímica orgánica; variación de temperatura; dentina; colágeno; ácido aspártico; racemización; Entrada; Fósiles; Grano; permafrost
• Online Access: http://estudiosgeol.revistas.csic.es/index.php/estudiosgeol/article/view/98; https://doi.org/10.3989/egeol.03591-498

We analyse how physical and chemical deep-cave sediment features preserve the morphological and geochemical characteristics of paleontological materials. Detrital sediment chemistry and clast size are fundamental because they provide a soft, impervious and plastic environment in which fossil remains are transported with minimal erosion. Sediment mineralogy provides a carbonate- and phosphate-buffered environment in which molecules of biological origin hydrolyze slower than in open-air environments or even at cave entrance sites. Because permafrost did not develop in the Iberian Peninsula (at least at the altitudes of inhabited caves), sediment desiccation never took place. In addition, sediment -pores were not aerated, which protected fossil remains from air (oxygen)-linked weathering. The annual-temperature variation inside sediment was negligible, which contributed to amino acid racemization dating. Collagen amino acid and amino acid racemization analysis of cave bear and man samples from cave sediments dated from different Oxygen Isotope Stages (4": Sidrón, Amutxate, Troskaeta, El Toll, Coro Tracito, Ekain, Lezetxiki, La Pasada, Eirós; 5": Reguerillo and Arrikrutz; 6"-7": Sima de los Huesos) demonstrate that important amounts of almost intact collagen still remain in teeth dentine. Fossil DNA search seems to be very promising. En este trabajo se analiza el papel que juegan las características físicas y químicas de los sedimentos de galerías profundas de cuevas en la preservación de los caracteres morfológicos y paleobiomoleculares del material paleontológico incluido en dichos sedimentos. Los aspectos geoquímicos y de tamaño de grano del sedimento son críticos: las características generan un medio blando, plástico e impermeable que permite el transporte -mecánico sin grave deterioro del material (en coladas de barro); las características químicas mineralogía del sediment* proporcionan un ambiente con tampón fosfatado-carbonatado en el cual las biomoléculas hidrolizarán a un ritmo mucho más pausado que como lo harían al aire libre o en la entrada de las cavidades. Dado que el permafrost no fue un fenómeno extendido en la Península Ibérica durante al Cuatemario, al menos en las cotas a las que se situaban las cuevas habitadas por osos u hombres, nunca se produjo la desecación del sedimento y los poros no se llenaron de aire, protegiéndose los restos fósiles de la meteorización. Se ha registrado el cambio anual de temperatura dentro del sedimento y éste es prácticamente inapreciable, lo que añade nuevo interés a la fiabilidad del método de datación por racemización de aminoácidos. El análisis del colágeno remanente en la dentina de dientes de osos y hombres y de la racemización del ácido aspártico como herramienta geocronológica en material proveniente de sedimentos datados en diferentes Estadios Isotópicos del Oxígeno (4.O: Sidrón, Amutxate, Troskaeta, El Toll, Coro Tracito, Ekain, Lezetxiki, La Pasada, Eirós; 5." Reguerillo y Arrikrutz; 6.O-7." Sima de los Huesos) demuestra que cantidades importantes, o notables, de colágeno intacto todavía permanecen en la dentina, lo que hace que la búsqueda de ADN fósil parezca muy prometedora.