Bioturbational disturbance of the Cretaceous-Palaeogene (K-Pg) boundary layer: Implications for the interpretation of the K-Pg boundary impact event

Detailed field observations across and along the Cretaceous-Palaeogene (K-Pg) boundary interval in the Caravaca section, SE Spain, together with laboratory analyses reveal a well-developed lowermost Danian dark-colored trace fossil assemblage. The trace fossils range continuously from the bioturbated horizons in the dark boundary layer (lowermost Danian), to the uppermost Maastrichtian sediments. The rusty boundary layer at the base of the dark boundary layer, usually related to the K-Pg boundary impact, is traditionally considered as undisturbed. However, ichnological analysis at the Caravaca section shows that this rusty boundary layer is cross-cut vertically by Zoophycos and Chondrites, but also penetrated laterally by Chondrites, revealing an important colonization of the substrate. Stereomicroscope analysis shows sharp burrow margins of dark-colored Chondrites directly against the surrounding red sediment of the rusty layer. Colonization of unfavorable substrates by Zoophycos and Chondrites tracemakers, as that represented by the rusty boundary layer, was possible because of constructing of open, probably of actively ventilated burrows that facilitate colonization of sediments poor in oxygen and food. Significant bioturbational disturbance of the rusty layer can cause vertical and horizontal redistribution of the components related to the K-Pg boundary impact and, in consequence, to induce erroneous interpretations. A detailed ichnological analysis of the K-Pg boundary interval, with special attention to the rusty layer, reveals an essential tool to avoid misinterpretations.

ResumenDetalladas observaciones verticales y laterales del intervalo del límite Cretácico-Paleógeno (K-Pg) en el perfil de Caravaca, Sureste de España, junto con análisis de laboratorio ponen de manifiesto una asociación bien desarrollada de trazas fósiles con relleno oscuro de edad Daniense. Las trazas fósiles muestran un registro continuo desde los horizontes bioturbados en la marga oscura del límite (Daniense inferior), hasta los sedimentos del Maastrichtiense superior. La capa del límite localizada en la base de la marga oscura, usualmente relacionada con el impacto del límite K-Pg, ha sido tradicionalmente considerada como no bioturbada. Sin embargo, el análisis icnológico en el perfil de Caravaca muestra que la capa del límite está cortada verticalmente por Zoophycos y Chondrites, y penetrada lateralmente por Chondrites, revelando una importante colonización del substrato. Análisis de microscopio muestran contactos netos entre los márgenes de las estructuras oscuras de Chondrites y el sedimento rojo encajante correspondiente a la capa del límite. La colonización de substratos poco favorables, como el representado por la capa del límite, por los organismos generadores de Zoophycos y Chondrites fue posible debido a la construcción de estructuras abiertas, probablemente ventiladas de manera activa, que facilitan la colonización de sedimentos pobres en oxígeno y nutrientes. La alteración significativa de la capa del límite por la bioturbación puede causar redistribución vertical y horizontal de componentes relacionados con el impacto del límite y, en consecuencia, inducir interpretaciones erróneas. Un detallado análisis icnológico del intervalo del límite K-Pg, con especial atención a la capa del límite, resulta imprescindible para evitar incorrectas interpretaciones.

RésuméDes observations détaillées de terrain, au travers et au long de l’intervalle de limite Crétacé-Paléogène (K-Pg) sur la coupe de Caravaca, SE de l’Espagne, couplées à des analyses de laboratoire, mettent en évidence un assemblage bien développé de traces fossiles sombres, d’âge danien basal. Ces traces fossiles se répartissent de façon continue depuis l’horizon bioturbé, dans la couche de limite sombre (Danien basal), jusque dans les sédiments du Maastrichtien terminal. La base de la couche de limite, de couleur rouille et habituellement associée à l’événement d’impact de la limite K-Pg, est traditionnellement considérée comme non-perturbée. Néanmoins, l’analyse ichnologique de la coupe de Caravaca montre que cette couche de limite rouille est traversée verticalement par Zoophycos et Chondrites, et pénétrée latéralement par Chondrites, révélant une importante colonisation du substrat. L’analyse stéréomicroscopique met en évidence des contacts nets entre les bords des structures sombres de Chondrites et le sédiment rougeâtre de la couche de limite. La colonisation de substrats défavorables par les organismes auteurs des traces Zoophycos et Chondrites tels que ceux associés à la couche de limite a été rendue possible grâce à la construction de terriers ouverts et probablement activement ventilés qui facilitèrent la colonisation de sédiments pauvres en oxygène et nutriments. L’importante bioturbation de la couche de limite rouille peut être à l’origine de déplacements verticaux et horizontaux d’éléments reliés à l’événement d’impact de la limite K-Pg, ce qui peut être source d’erreurs d’interprétation. Une étude ichnologique détaillée de la limite K-Pg, avec une attention particulière portée sur la couche de limite rouille, s’avère être un outil essentiel afin d’éviter toutes fausses interprétations.