Integrating Fossil Diagenesis and Geochemistry in the Paleoenvironmental Reconstruction of a Tank Deposit Bearing Quaternary Vertebrates in Northeastern Brazil

Abstract

Abstract. In this work, we studied the fossil diagenesis of vertebrates recovered from a quaternary tank deposit at Taperoá, Paraíba State, northeastern Brazil. The samples were classified based on the staining pattern and examined using petrography, fluorescence (XRF), and X-ray diffraction (XRD) analyses. A principal component analysis (PCA) was used to verify the relationship between the staining and chemical composition of the fossils. Microfractures, microcrackins, permineralization, and replacement were observed, although the bone microstructure was well preserved. The XRF analysis showed that the specimens with the highest percentage of manganese and iron appeared darkest (black and red shades, respectively), which the PCA confirmed. The variation in rare earth elements (REE) values indicates the occurrence of temporal mixing. The XRD analysis showed a predominance of hydroxyapatite; therefore, fossils may preserve the original mineral composition. Root marks and sun exposure bleaching were also observed, which suggested reworking and temporal mixing. Thus, we conclude that the tank deposit of Taperoá underwent different environmental conditions, from oxidising to reducing and wet to dry conditions, which caused diagenetic differences and represent a typical setting for tank deposits. This confirms the seasonality of the semi-arid climate of the Brazilian Intertropical Region (RIB) during the Pleistocene epoch. Resumen. En este trabajo estudiamos la fosildiagénesis de vertebrados recuperados de un depósito cuaternario en Taperoá, Estado de Paraíba, noreste de Brasil. Las muestras se clasificaron basado en el patrón de colour y se examinaron mediante descripción petrográfica, análisis de fluorescencia (FRX) y difracción de rayos X (XRD), con análisis de componentes principales (PCA) utilizado para verificar la relación entre la coloración y la composición química de los fósiles. Se observaron microfracturas, microroturas, permineralización y substituición, pero la microestructura ósea está bien conservada. El análisis FRX mostró que las especies con el mayor porcentaje de manganeso y hierro aparecen más oscuras (tonos de negro y rojo respectivamente); esto fue confirmado por análisis de PCA. Los valores variables de los Elementos de Tierras Raras (ETR) indican la ocurrencia de una mezcla temporal. El análisis XRD mostró un predominio de hidroxiapatita, por lo que es posible considerar que los fósiles conservaron la composición mineral original. También se observaron marcas de raíces y decoloración por exposición al sol, lo que sugiere retrabajo y mezcla temporal. Así, concluimos que el depósito tanque de Taperoá pasó por diferentes condiciones ambientales, desde redox y húmedo a seco, provocando diferencias diagenéticas - configuración típica en depósitos tanque. Esto confirma la estacionalidad del clima semiárido de la Región Intertropical Brasileña (RIB) durante la época del Pleistoceno.