Science 1965 Barghoorn 563 75

8/3/2019 Science 1965 Barghoorn 563 75

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5 F e b r u a r y 1 9 6 5 , V o l u m e 1 4 7 , N u m b e r 3 6 5 8

M i c r o o r g a n i s m s f r o ]t h e G u n f l i n t C h e i

T h e s e s t r u c t u r a l l y p r e s e r v e d P r e c a m b r i a n f o s s i l s f r cO n t a r i o a r e t h e m o s t a n c i e n t o r g a n i s m s k n o v

E l s o S . B a r g h o o r n a n d S t a n l e y A . T y

A l t h o u g h a n e l e m e n t o f s k e p t i c i s ms t r a d i t i o n a l l y p r e v a i l e d , on t h e p a r tb o t h g e o l o g i s t s a n d b i o l o g i s t s , w i t ht o t h e e x i s t e n c e a n d n a t u r e o fl i f e , e v i d e n c e i s n o wa c c u m u l a t i n g w h i c h s u p p o r t s

e v i e w t h a t w i d e s p r e a d a n d a b u n d a n ta c t i v i t y o c c u r r e d a s f a r b a c kt h e g e ol og ic r e c o r d a s h a l f t h e p r e s -

a c c e p t e d a g e o f t h e e a r t h . G e o -e v i d e n c e a n d e v i d e n c e f r o me m i n e r a l o g i c a l a n d p e t r o g r a p h i c

o f P r e c a m b r i a n r o c k se q u i v o c a l r e g a r d i ng t h e t i m e o f o r i g i nl i f e a n d t h e p h y s i c a l s e t t i n g o f b i o -H o w e v e r , s t r u c t u r a l l y p r e -f o s s i l s s h o w i n g w e l l - d e f i n e da r e n o w known f r o m s e d i -o f a n a g e a p p r o a c h i n g 2 0 0 0

y e a r s ( 1 , 2 ) . I t i s t h e p u r p o s et h i s a r t i c l e t o d i s c u s s t h e g e o l o g i co f t h e s e o l d e s t known P r e -f o s s i l s , t h e i r m o r p h o l o g y , a n dc h e m i c a l a n a l y s e s o f t h e e x -o r g a n i c r e s i d u e s . D e t a i l e do f h u n d r e d s o f t h i n s e c t i o n s h a sa c o m p l e x o f b i o l o g i c a l l ym o r p h o l o g i c a l e n t i t i e s . Frome r a n g e o f s t r u c t u r e s e x a m i n e d , e i g h tg e n e r i c c a t e g o r i e s h a v e b e e nf o r d e t a i l e d d e s c r i p t i o n .

D r . B a r g h o o r n i s p r o f e s s o r o f b o t a n y i n t h eo f b i o l o g y a n d c u r a t o r o f P a l e o -C o l l e c t i o n s , t h e B o t a n i c a l M u s e u m , a tU n i v e r s i t y , C a m b r i d g e , M a s s . The l a t e. T y l e r wa s a p r o f e s s o r i n t h e d e p a r t m e n t o fa t t h e U n i v e r s i t y o f W i s c o n s i n , M a d i s o n .FEBRUARY 1 9 6 5

T w e l v e new s p e c i e s .t h e s e range from s i n g l e -s p h e r o i d a l b o d i e s t ob r a n c h e d a n d u n b r a iAmong t h e s e f o r m s a r (p l e x , h i g h l y d i s t i n c t i v eu n u s u a l m o r p h o l o g y 2p h y l o g e n e t i c a f f i n i t y .p r e s e r v e d u n i t s o f t h eganisms occur i n p r o f u s i oNo a t t e m p t i s made It h e v o l u m i n o u s l i t e r a t u rb r i a n f o s s i l s . T h i s h a sa n d e x c e l l e n t l y done b ya n d R u t t e n ( 4 ) .

G e n e r a l G e o l o g yThe term a l g a l c h e r t sa p p l i e d t o c e r t a i n f a c i e sf l i n t i r o n f o r m a t i o n o fL a k e S u p e r i o r r e g i o n o

a d j a c e n t M i n n e s o t a . Thef o r m a t i o n i s o n e o f t vc o n f o r m a b l e u n i t s , o f ws h a l e i s t h e o v e r l y i n gg e t h e r t h e G u n f l i n t andp r i s e t h e r e c og n i z a b l e Si n t h e Thunder Bay D i s t iThe term A n i m i k i eH u r o n i a n i s u s e d h e r el a c k o f d i r e c t s t r a t i g r a pw i t h t h e c l a s s i c a l t r i p a isequence i n t h e LG e o r g e a n Bay area t o

SCIENCE:a b s o l u t e a g e o f t h e G u n f l i n t f o r m a t i o ni s a p p r o x i m a t e l y 2 0 0 0 m i l l i o n( 2 . 0 x 1 0 ' ) y e a r s ( 5 ) , a n d t h i s a g ep la c e s t h e f o r m a t i o n i n t h e l o w e r t h i r do f t h e M i d d l e P r e c a m b r i a n .I n The G u n f l i n t s e d i m e n t s e x t e n d e a s t -w a r d some 1 7 5 k i l o m e t e r s f r o m t h e

rt v i c i n i t y o f G u n f l i n t L a k e , o n t h e U . S . -C a n a d a b o u n d a r y , t o Loon L a k e , On-t a r i o ( F i g . 1 ) . I s o l a t e d r e m n a n t s o f)M t h e f o r m a t i o n occur on t h e m a i n l a n da n d upon i s l a n d s i n L a k e S u p e r i o r i ni n . t h e R o s s p o r t - S c h r e i b e r a r e a s o m e 9 8k i l o m e t e r s e a s t o f Loon L a k e . I n t h e( l e r G u n f l i n t s e q u e n c e o f M i n n e s o t a f o u rm a j o r members may b e d i s t i n g u i s h e d :L o w e r C h e r t y , Lower S l a t y , Upper

C h e r t y , a n d Upper S l a t y ( 6 ) . I n manye x p o s u r e s o f t h e f o r m a t i o n , h o w e v e r ,a r e d e s c r i b e d ; o n e o r more o f t h e u p p e r m e m b e r s h a s- c e l l e d i s o l a t e d b e e n r e m o v e d b y e r o s i o n . H o w e v e r ,f i l a m e n t o u s G i l l ( 7 ) e x t e n d e d B r o d e r i c k ' s w o r k o nn c h e d f o r m s . t h e s u b d i v i si on s o f t h e G u n f l i n t f o r m a -e r a t h e r com- t i o n b y r e c o g n i z i n g a n d t r a c i n g t h eo r g a n i s m s o f f o u r members f r o m G u n f l i n t L a k e t oa n d u n c e r t a i n Mink M o u n t a i n , a d i s t a n c e o f a b o u tW i t h i n w e l l - 8 0 k i l o m e t e r s . G o o d w i n ( 8 ) p r e s e n t e dc h e r t t h e o r - a d d i t i o n a l i n f o r m a t i o n r e g a r d i n g t h e) n . l i t h o f a c i e s o f t h e G u n f l i n t a n d e m -h e r e t o r e v i e w p h a s i z e d t h e c y c l i c a l n a t u r e o f s e d i -^ e on P r e c a m - m e n t a t i o n d u r i n g G u n f l i n t t i m e . M o o r -b e e n r e c e n t l y h o u s e ( 9 ) a n d G o o d w i n ( 1 0 ) p r e s e n tG l a e s s n e r ( 3 ) a n e x c e l l e n t summary o f t h e G u n f l i n ta n d r e l a t e d g e n e r a l g e o l o g y o f t h eA n i m i k i e s e r i e s i n t h e P o r t A r t h u r a n dW h i t e f i s h L a k e r e g i o n s .The s t r u c t u r a l l y p r e s e r v e d o r g a n i s m so r i g i n a l l y d e s c r i b e d b y T y l e r a n d B a r -h a s l o n g b e e n g h o o r n ( 1 ) w e r e d i s c o v e r e d i n d e n s es o f t h e Gun- b l a c k c h e r t s c o l l e c t e d f r o m t h e l o w e rt h e n o r t h e r n a l g a l c h e r t member a t s e v e r a l o t h e ri f C a n a d a a n d l o c a l i t i e s i n e x p o s u r e s o f t h e f o r m a -G u n f l i n t i r o n t i o n i n t h e T h u n d e r B a y a r e a a n dv o s t r u c t u r a l l y w e s t t o N o l a l u , O n t a r i o . T h e o r -, h i c h t h e R o v e g a n i s m s p r e s e r v e d i n t h e b l a c k c h e r t sm e m b e r . T o - a r e known t o o c c u r a t t h e samet h e Rove com- s t r a t i g r a p h i c h o r i z o n o v e r a d i s t a n c e o fk n i m i k i e s e r i e s a p p r o x i m a t e l y 1 9 0 k i l o m e t e r s a l o n gr i c t o f O n t a r i o . t h e s t r i k e o f t h e f o r m a t i o n . P r e s e r v a -r a t h e r t h a n t i o n i s b e s t i n t h e S c h r e i b e r l o c a l i t y ,b e c a u s e o f t h e a n d d i s c u s s i o n o f t h e d e t a i l e d g e o l o g i c

g h i c c o r r e l a t i o n o c c u r r e n c e o f t h e c h e r t i s l i m i t e d h e r er t i t e H u r o n i a n t o t h i s a r e a , a l t h o u g h t h e o r g a n i s m sl a k e Huron- h a v e b e e n s e c u r e d f r o m s e v e r a l o t h e rt h e e a s t . T h e l o c a l i t i e s a s w e l l .5 6 3


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8 0 W I Ie21 d i a b a s e I n t r u s i v e sscale i n m i l e s sibl.y seres____ r o v e s h a l e f m .GEOLOGY OF T H E GUNFLINT RANGE F g u n f l i n t r o n f m .bsmemnt c o n p l e x

F i g . 1 . Ma p s h o w i n g g e n e r a l a r e a l g e o l o g y o f t h e G u n f l i n t r a n g e n o r t h o f L a k e S u p e r i o r . N o t e a b o v e N o n d i r e c t i o n a l a r r o wt h e i s o l a t e d e a s t e r n o u t l i e r o f t h e G u n f l i n t f o r m a t i o n . M o s t o f t h e s t r u c t u r a l l y p r e s e r v e d o r g a n i s m s s h o w n i n F i g s . 2 t o 8 a r ef r o m t h i s e a s t e r n m o s t o u t c r o p .S c h r e i b e r l o c a l i t y . S m a l l e r o s i o n

remnants o f A n i m i k i e s e d i m e n t s occuron t h i e s h o r e o f t h e m a i n l a n d b e t w e e nS c h r e i b e r B e a c h a n d W i n s t o n P o i n t ,a n d a l s o on a s m a l l i s l a n d s o u t h o fH o r n , l o c a l l y known as F l i n t I s l a n d ;on P o w d e r I s l a n d i n P a y s P l a t B a y ;a n d on s m a l l i s l a n d s near R o s s p o r t .T h e s e occurrences h a v e b e e n d e s c r i b e db y T a n t o n ( 1 1 ) , H o p k i n s ( 1 2 ) , a n dH a r c o u r t ( 1 3 ) .The A n i m i k i e sequence i n t h i s areac o n s i s t s o f a b a s a l c l a s t i c memberr a n g i n g i n t h i c k n e s s f r o m 0 . 3 t o 1 . 8m e t e r s , o v e r l a i n b y 1 . 2 t o 3 m e t e r s o fi r o n f o r m a t i o n , w h i c h i n t u r n i s over-l a i n b y 4 . 5 t o 1 0 . 5 m e t e r s o f t h i n -b e d d e d f i s s i l e b l a c k s h a l e . I n p l a c e sw h e r e t h e G u n f l i n t r e s t s upon r e dp o r p h y r i t i c g r a n i t e t h e b a s a l memberc o n s i s t s o f a d a r k c o l o r e d , p o o r l ys o r t e d c l a s t i c c o n s i s t i n g o f r o u n d e d - t o -a n g u l a r q u a r t z g r a i n s s e t i n a d a r kgray s h a l y m a t r i x . S o u t h o f H o r n , O n-t a r i o , w h e r e t h e A n i m i k i e s e d i m e n t sr e s t upon e l l i p s o i d a l g r e e n s t o n e s , t h eb a s a l c l a s t i c s c o n s i s t o f a h a l f m e t e r o rso o f p o o r l y s o r t e d a n d p o o r l y l i t h i f i e dm a s s i v e s h a l y m a t e r i a l c on si st i n g o fa n g u l a r - t o - s u b a n g u l a r g r e e n s t o n e f r a g -m e n t s w h i c h are p a r t i a l l y a l t e r e d t oIM m u s c o v i t e a s s o c i a t e d w i t h w e l l -r o u n d e d - t o - a n g u l a r g r a i n s o f q u a r t z ,j a s p e r , c h e r t , a n d g r e e n s t o n e w i t h oc-c a s i o n a l g r a i n s o f f r e s h p i n k f e l d s p a r .The c l a s t i c s are c e m e n t e d b y a m i n o ramount o f c a r b o n a t e and c h e r t .The b a s a l 1 5 t o 4 5 c e n t i m e t e r s o ft h e i r o n f o r m a t i o n c o n t a i n s an a b u n -d a n c e o f s t r u c t u r a l l y p r e s e r v e d or-g a n i s m s . T h e r e are numerous a l g a ld o m e s , r a n g i n g from a f e w c e n t i m e t e r sup t o 1 / 2 m e t e r s i n d i a m e t e r a n df r o m 1 5 t o 4 5 c e n t i m e t e r s i n h e i g h t .

5 6 4

The d o m e s a r e o f t e n d e v e l o p e d u p o ng r e e n s t o n e b o u l d e r s o f t h e u n d e r l y i n gb a s a l c o n g l o m e r a t e . T h e g r o s s i n t e r n a ls t r u c t u r e o f t h e d o m e s c o n s i s t s o fs o m e w h a t i r r e g u l a r l a y e r s o f w h i t e ,c o a r s e l y c r y s t a l l i n e , s t r u c t u r e l e s s q u a r t za l t e r n a t i n g w i t h l a y e r s o f f i n e - g r a i n e db l a c k c h e r t o r f l i n t . The i n d i v i d u a l l a y -e r s a r e u s u a l l y 2 t o 1 0 c e n t i m e t e r st h i c k .The b l a c k c h e r t i s c h a r a c t e r i z e db y d i s c o n t i n u o u s a n a s t o m o s i n g p i l l a r so r i e n t e d r o u g h l y p e r p e n d i c u l a r t o t h eg r o s s s t r u c t u r e o f t h e a l g a l d o m e . T h ei n d i v i d u a l p i l l a r s r a n g e i n d i a m e t e rf r o m a f r a c t i o n o f a m i l l i m e t e r u p t oa c e n t i m e t e r ; i n l e n g t h , u p t o 4 c e n t i -m e t e r s o r m o r e ; a n d i n h e i g h t , u p t o1 0 c e n t i m e t e r s o r m o r e . T h e p i l l a r so f t e n b i f u r c a t e u p w a r d . T h e i n t e r n a ls t r u c t u r e o f t h e p i l l a r s c o n s i s t s o f as e r i e s o f l a m i n a e p r o d u c e d b y v a r i a -t i o n s i n g r a i n s i z e o f t h e c h e r t o r b yc o n c e n t r a t i o n s o f p y r i t e a n d o r g a n i cm a t t e r . T h e l a m i n a e a r e o r i e n t e d c o n -v e x l y u p w a r d , t h e i n d i v i d u a l l a y e r ss t e e p e n i n g a n d t e n d i n g t o b e c o m e t a n -g e n t i a l t o t h e b o r d e r s o f t h e p i l l a r s( F i g . 2 , p a r t s 3 a n d 4 ) . T h e g e n e r a la p p e a r a n c e i s t h a t o f a n e s t o f t h i m b l e s ,s t r i k i n g l y s i m i l a r i n m o r p h o l o g y t os t r u c t u r e s a s s o c i a t e d w i t h c e r t a i n m o d -e r n a l g a l g r o w t h s ( F i g . 2 , p a r t s 1a n d 2 ) . T h e i n t e r p i l l a r z o n e r a n g e s i nw i d t h f r o m 1 t o 1 0 m i l l i m e t e r s a n d i su s u a l l y f i l l e d w i t h w h i t e , l i g h t g r a y ,g r e e n i s h , o r b l a c k g r a n u l a r a n d o o l i t i cc h e r t e m b e d d e d i n a f i n e - g r a i n e d c h e r t ym a t r i x . T h e g r a n u l e s a n d o o l i t e s a p p e a rt o b e c l a s t i c p a r t i c l e s w h i c h b e c a m ee n t r a p p e d b e t w e e n t h e p i l l a r s d u r i n gt h e g r o w t h o f t h e a l g a l c o l o n i e s . O c -c a s i o n a l l y t h e a r e a b e t w e e n t h e p i l l a r si s o c c u p i e d b y a n i r o n - b e a r i n g c a r -

b o n a t e o r b y w h i t e , c o a r s e l y c r y s t a l l i n eq u a r t z w i t h d r u s y c a v i t i e s o r m o r er a r e l y b y a n t h r a x o l i t e .The u p p e r 1 / 2 t o 1 1 / 2 m e t e r s o ft h e i r o n f o r m a t i o n i s c o m p o s e d o fl e n s e s o f w h i t e - t o - g r a y c h e r t 1 o r 2 t o5 o r 1 0 c e n t i m e t e r s t h i c k , a l t e r n a t i n gw i t h i r o n - b e a r i n g c a r b o n a t e l a y e r s .S t r u c t u r a l l y p r e s e r v e d o r g a n i s m s a r er a r e i n t h e s e l e n s e s , a l t h o u g h t h e a l g a lp i l l a r s t r u c t u r e i s o f t e n c o n s p i c u o u s .T h e a l g a l c h e r t s a r e o v e r l a i n c o n -f o r m a b l y b y a f i s s i l e b l a c k p y r i t i c s h a l ei n t e r b e d d e d w i t h l i m e y a r g i l l i t e s . T h et o t a l t h i c k n e s s o f t h e b l a c k s h a l e u n i ta n d t h e c h a r a c t e r o f t h e o v e r l y i n gr o c k s a r e u n k n o w n , s i n c e t h e s h a l e sd i p s o u t h e a s t w a r d a n d d i s a p p e a r b e -n e a t h t h e w a t e r s o f L a k e S u p e r i o r .The g e n e r a l s t r a t i g r a p h i c p o s i t i o n o ft h e b l a c k - s h a l e u n i t o f t h e G u n f l i n t i su n c e r t a i n , a n d t h e b l a c k s h a l e mayr e p r e s e n t t h e e q u i v a l e n t o f w h a t i sknown i n t h e w e s t e r n p o r t i o n o f t h eG u n f l i n t i r o n r a n g e a s t h e R o v e s h a l e ,w h i c h i s u s u a l l y r e c o g n i z e d a s a s e p a -r a t e f o r m a t i o n o v e r l y i n g t h e G u n f l i n tf o r m a t i o n .

P e t r o g r a p h y o f t h e C h e r tT h e r o c k s o f t h e l o w e r a l g a l h o r i -

z o n o f t h e G u n f l i n t f o r m a t i o n a r e c o m -p o s e d d o m i n a n t l y o f d e n s e b l a c k c h e r ta s s o c i a t e d w i t h s u b o r d i n a t e a m o u n t s o fg r a y , g r e e n , r e d , a n d w h i t e c h e r t s . Ther e d a n d g r e e n c o l o r s a r e d u e t o t h ep r e s e n c e o f f i n e - g r a i n e d h e m a t i t e a n ds i d e r i t e , r e s p e c t i v e l y . T h e b l a c k c h e r t sowe t h e i r c o l o r t o a n a b u n d a n c e o ff i n e - g r a i n e d p y r i t e a n d , m o r e p a r t i c u -l a r l y , t o t h e p r e s e n c e o f y e l l o w , b r o w n ,a n d b l a c k o r g a n i c m a t t e r . T h e s e c o n -

SCIENCE, V OL . 1 4 7

0 8 1 6 .4 320 -1


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p a r t i c u l a r l y t h e o r g a n i c m a t -h a v e e x e r t e d a s t r o n g i n f l u e n c et h e t e x t u r e o f t h e r oc k , f or t h e r ea c l o s e c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e g r a i n

o f t h e c h a l c e d o n y a n d q u a r t z a n da b u n d a n c e o f f i n e l y d i s s e m i n a t e dm a t t e r . The o r g a n i c m a t t e r h a sa p r o n o u n c e d e f f e c t i n i n h i b i t i n gg r o w t h .The c h e r t c o n s i s t s o f c h a l c e d o n yw h i c h a v e r a g e 100 t o 4 0 0 m i -i n d i a m e t e r b u t a t t a i n a maximum

o f 5 0 0 t o r more i n l o c a l a r e a s .e c h a l c e d o n y g r a i n s f o r m a m o s a i ct h e g r a i n b o u n d a r i e s r a n g i n g

r o u g h l y l i n e a r t o h i g h l y s u t u r e d .t h e y a r e o b s e r v e d w i t h p o l a r i z e da d a r k , r a t h e r n a r r o w l y d e f i n e dm a r k i n g t h e e x t i n c t i o n p o s i t i o n

a c r o s s t h e g r a i n s , i n d i c a t i n g as t r u c t u r e . C h a l c e d o n y g r a i n s0 p , o r more i n d i a m e t e r e x h i b i t ar a d i a l s t r u c t u r e . Q u a r t z e x -u n d u l a t i n g e x t i n c t i o n o c c u r s i na m o u n t s i n l o c a l i z e d a r e a s .e q u a r t z g r a i n s r a n g e f r o m 2 0 0 t o0 / , o r more i n d i a m e t e r . The c h a l -d o n y a n d q u a r t z w h i c h o c c u r s a s at o c h e r t g r a n u l e s a n d o o l i t e s i n

a r e a s b e t w e e n t h e a l g a l p i l l a r s i sc o a r s e - g r a i n e d . The a b u n d a n c ec h a l c e d o n y a n d t h e p r o n o u n c e d l o -v a r i a t i o n i n g r a i n s i z e o f b o t h c h a l -a n d q u a r t z i n d i c a t e t h a t t h ec h e r t s o f t h e l o w e r a l g a l h o -

h a v e s u f f e r e d l i t t l e i f a n y t h e r m a lr e g i o n a l m e t a m o r p h i s m . T h i s c o n -i s s u b s t a n t i a t e d b y t h e a b u n -

o f I M m u s c o v i t e a t s e v e r a l h o r i -i n t h e G u n f l i n t f o r m a t i o n .C a r b o n a t e i s u s u a l l y p r e s e n t i n t h ec h e r t s o f t h e l o w e r a l g a l h o r i z o na m i n o r c o n s t i t u e n t o c c u r r i n g a sr h o m b s i n t h e c h e r t m a t r i x ,f r a c t u r e f i l l i n g s o r a s i r r e g u l a r b o r -

a l o n g n a r r o w f r a c t u r e s . T h er a n g e i n d i a m e t e r up t o 3 0 0 ,d g e n e r a l l y h a v e w e l l - d e v e l o p e d o u t -T h e c a r b o n a t e i s e v i d e n t l yt h a n t h e c h e r t . f o r t h e b o r d e r sc h e r t g r a n u l e s a n d t h e s u c c e s s i v eo f c h e r t o o l i t e s a r e o f t e n

e n c l o s e d w i t h i n c a r b o n a t eA p a t i t e o c c u r s i n t h e l o w e r a l g a la s d o u b l y t e r m i n a t e d c r y s t a l s

r a n g e f r o m l e s s t h a n 1 / A up t o1 5 1 i n d i a m e t e r . T h e a p a t i t e i si n t h e c h e r t g r o u n d m a s s a s i s o -c r y s t a l s , i r r e g u l a r c l u s t e r s o f c r y s -p a r t i a l b o r d e r s t o c h e r t g r a n u l e s .d o v o i d b o d i e s o r g r a n u l e s w i t h ac h e r t m a t r i x .T h e i n t e r f a c e b e t w e e n t h e r e d a l g a la n d t h e b l a c k c h e r t r e v e a l s an

FEBRUARY 1 9 6 5

i n t e r e s t i n g t r a n s i t i o n z o n e . B e d d i n g i nt h e a l g a l p i l l a r s i s marked b y d i s -c o n t i n u o u s w i s p y l e n s e s , 1 0 0 t o 1 0 0 0 tt h i c k , o f b l a c k c h e r t c o n t a i n i n g p y r i t ea n d o r g a n i c m a t t e r a l t e r n a t i n g w i t hg r a y c h e r t . As t h e j a s p e r i n t e r f a c e i sa p p r o a c h e d t h e g r a y c h e r t b e c o m e sl i g h t r e d a n d a l t e r n a t e s w i t h l e n s e s o fb l a c k c h e r t . The b l a c k c h e r t l e n s e s

g r a d u a l l y g i v e way t o r e d j a s p e r . B e d -d i n g i n t h e r e d j a s p e r i s e v i d e n c e d b ys l i g h t d i f f e r e n c e s i n t h e h e m a t i t e c o n -t e n t o f a d j a c e n t l a m i n a e . The g r a i ns i z e o f t h e h e m a t i t e s h o w s a m a r k e di n c r e a s e f r o m t h e l i g h t r e d t r a n s i t i o nz o n e , w h e r e t h e i n d i v i d u a l h e m a t i t ep a r t i c l e s a r e 1 t u o r l e s s i n d i a m e t e r ,i n t o t h e r e d j a s p e r , w h e r e a g g r e g a t e s

F i g . 2 . T h i n s e c t i o n s o f r o c k , p h o t o g r a p h e d i n t r a n s m i t t e d l i g h t . P a r t 1 , S u r f a c e o fs p e c i m e n o f s i l i c e o u s s i n t e r ( a b o u t X 4 ) f r o m c u r r e n t l y f o r m i n g g e y s e r i t e d e p o s i t s ,Y e l l o w s t o n e N a t i o n a l P a r k , W y o m i n g . N o t e t h e p i l l a r a n d t h i m b l e s t r t u c t t u r e a n d t h ec o n c e n t r i c b a n d i n g o f a l g a l r e m a i n s . I n t h e f i g u L r e , d i r e c t i o n o f g r o w t h i s t u p w a r d .P a r t 2 . D i f f e r e n t s p e c i m e n ( a b o u t x 1 3 ) o f t h e m a t e r i a l shown i n p a r t l . The z o n e s o fc o n c e n t r a t i o n o f t h e a l g a l r e m a i n s a r e more c o n s p i c u o u s a n d more h e a v i l y m a t t e d t h a ni n p a r t l . I n t h e f i g u r e , d i r e c t i o n o f g r o w t h o f a l g a l c o l o n y i s downward. P a r t 3 . ' T h i ns e c t i o n o f G u L n f l i n t c h e r t ( a b o u L t X 1 . 6 ) s h o w i n g p i l l a r a n d t h i m b l e s t r u c t u L r e c o m p a r a b l et o t h a t shown i n p a r t s I a n d 2 . The s e c t i o n i s c u t n e a r l y p a r a l l e l t o t h e l o n g a x i s o f t h ep i l l a r s . A l g a l f i l a m e n t s form c o n c e n t r i c mats w h i c h c o m p r i s e t h e b e d d i n g o f t h es t r o m a t o l i t i c c h e r t m a s s . S p h e r i c a l s t r u c t u r e s i n t h e t u b e s a r e c l a s t i c o o l i t e s whicho f t e n c o n t a i n o r g a n i c m a t t e r ( s l i d e S c h - E ; P a l e o b o t a n i c a l C o l l e c t i o n . H a r v a r d , No .5 8 2 5 0 ) . P a r t 4 . T h i n s e c t i o n o f G u n f l i n t c h e r t ( a b o u t x 8 2 ) s h o w i n g a s i n g l e a l g a lma t z o n e e x t e n d i n g v e r t i c a l l y a c r o s s c e n t e r o f f i g u L r e . The d a r k o r g a n i c - r i c h l a m e l l a ec o n s i s t o f f r a g m e n t s o f f i l a m e n t s and s p o r e l i k e b o d i e s ( s l i d e S c h - W - 5 7 - C F - 1 0 ; P a l e -o b o t a n i c a l C o l l e c t i o n , H a r v a r d , N o . 5 8 2 5 1 ) .

5 6 5


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o f h e m a t i t e r a n g e i n d i a m e t e r u p t o d i t i o n s a t t h e t i m e o f d e p o s i t i o n . T h i sa b o u t 5 0 A . c h a n g e a p p e a r s t o h a v e b e e n g r a d u a l ,The t r a n s i t i o n f r o m t h e b l a c k t o t h e a s i n d i c a t e d b y t h e a l t e r n a t i n g l i g h tr e d a l g a l c h e r t s p r o b a b l y r e f l e c t s a r e d a n d b l a c k l a m i n a e i n t h e p i l l a r s .c h a n g e f r o m r e d u c i n g t o o x i d i z i n g c o n - The o c c u r r e n c e , i n t h e i n t e r p i l l a r

: * : ' 0 i: ' >0~~~~~ ~ ~ 7

L _ :- : i: : .,: -:E;> 0i

F i g . 3 . O r g a n i s m s f r o m t h e G u n f l i n t f o r m a t i o n i n t h i n s e c t i o n s o f r o c k , p h o t o g r a p h e di n t r a n s m i t t e d l i g h t . P a r t 1 , A n i m i k i e a s e p t a t a B a r g h o o r n , f i l a m e n t ( a b o u t X 1 2 3 5 ) ,p r o b a b l y a l g a l i n a f f i n i t y , s h o w i n g c l o s e l y s p a c e d f i n e t r a ns v e r se s e p t a e o r c r o s sw a l l s . I n g e n e r a l a p p e a r a n c e , s i z e , a n d f o r m t h e f o s s i l r e s e m b l e s s p e c i e s o f t h e e x t a n tg e n e r a O s c i l l a t o r i a a n d L y n g b y a . D i a m e t e r o f f i l a m e n t , 7 . 0 M . ( s l i d e S c h - E - 3 0 ; P a l e o b o -t a n i c a l C o l l e c t i o n , H a r v a r d , N o . 5 8 2 5 2 ) . P a r t 2 , A . s e p t a t a B a r g h o o r n , t y p e s p e c i m e n( s e e a p p e n d i x ) . P r o b a b l e a l g a l f i l a m e n t ( a b o u t X 9 4 5 ) , s h o w i n g s t r u c t u r e s i m i l a r t ot h a t i n p a r t 1 . N o t e t h e w e ll -d e li n e a t e d t r a n s v e r s e s e p t a e . T h e f i l a m e n t i s 9 . 0 p . i nd i a m e t e r . T h e i r r e g u l a r l y u n d u l a t i n g s t r u c t u r e s p a r a l l e l t o a n d p a s s i n g t h r o u g h t h ef i l a m e n t a r e f r a c t u r e s i n t h e c h e r t m a t r i x . P a r t 3 , A . s e p t a t a B a r g h o o r n , f i l a m e n t ( a b o u tX 8 3 0 ) o f t h e O s c i l l a t o r i a t y p e b u t s h o w i n g t h i c k e r f i l a m e n t w a l l s . Th e t h i c k e r w a l l smay r e p r e s e n t t h e c on t r a c t e d o r g a n i c r e s i d u e o f a g e l a t i n o u s s h e a t h . D i a m e t e r o ff i l a m e n t , 9 . 5 , u ( s l i d e S c h - H ; P a l e o b o t a n i c a l C o l l e c t i o n . H a r v a r d , N o . 5 8 2 5 4 ) . P a r t4 , E n t o s p l h a e r o i d e s a m p l u s B a r g h o o r n , t y p e s p e c i m e n ( a b o u t X 1 2 3 5 ) . F i l a m e n t o u so r g a n i s m s h ow i n g p r e s e n c e o f s p o r e l i k e b o d i e s i n t e r p r e t e d a s e n d o g o n i d i a o r e n d o -s p o r e s w i t h i n t h e f i l a m e n t l u m e n . I n t e r n a l s p o r u l a t i o n m o r p h o l o g i c a l l y c o m p a r a b l et o t h i s i s known f r o m s e v e r a l o f t h e b l u e - g r e e n a l g a e ( C h a m a e s i p h o n ) a n d t h e i r o nb a c t e r i a ( C r e n o t h r i x ) . D i a m e t e r o f f i l a m e n t , 5 t o 6 I A .

5 6 6

z o n e s , o f o o l i t e s w i t h j a s p e r c e n t e r sa n d b l a c k o u t e r z o n e s i n d i c a t e s ( i ) t h a tt h e h e m a t i t e i s p r i m a r y i n o r i g i n a n d( i i ) t h a t r e d u c i n g c o n d i t i o n s p e r s i s t e di n t h e i n t e r p i l l a r d e p r e s s i o n s a t a t i m ewhen t h e u p p e r p o r t i o n o f t h e i n -d i v i d u a l a l g a l p i l l a r s e x t e n d e d i n t o amore s t r o n g l y o x i d i z i n g e n v i r o n m e n t .J a s p e r o o l i t e s t h a t w e r e f o r m e d i n t h eo x i d i z i n g e n v i r o n m e n t o c c a s i o n a l l yw e r e t r a p p e d i n t h e n a r r o w d e p r e s -s i o n s b e t w e e n t h e a l g a l p i l l a r s a n dc o n t i n u e d t o grow i n a r e d u c i n ge n v i r o n m e n t .

Age o f t h e G u n f l i n t F o r m a t i o nTh e G u n f l i n t i r o n f o r m a t i o n h a sb e e n c o r r e l a t e d b y L e i t h , L u n d , a n d

L e i t h ( 1 4 ) a n d o t h e r s w i t h t h e B i w a b i ki r o n f o r m a t i o n s o f M i n n e s o t a a n d t h eI r o n w o o d , N e g a u n e e , a n d V u l c a n i r o nf o r m a t i o n s o f M i c h i g a n . T h i s c o r r e l a -t i o n i s b a s e d upon s i m i l a r i t y i nl i t h o l o g y a n d g e n e r a l p o s i t i o n i n t h eP r e c a m b r i a n s t r a t i g r a p h i c s e q u e n c e .W h e t h e r o r n o t t h e s e f o r m a t i o n s a r ee q u i v a l e n t w i t h r e s p e c t t o t i m e o f d e -p o s i t i o n r e m a i n s t o b e d e t e r m i n e d .R e c e n t s t u d i e s b y H u r l e y a n d h i sc o - w o r k e r s ( 5 ) o n t h e A r 4 0 / K 4 0 a n dR b 8 7 / S r 8 7 r a t i o s i n s e v e r a l s u i t e s o f u n -m e t a m o r p h o s e d m i n e r a l s f r o m d i v e r s el o c a l i t i e s i n t h e G u n f l i n t s e q u e n c e h a v ey i e l d e d r e m a r k a b l y c o n s i s t e n t a b s o l u t ea g e s . G r a n u l e s o f a p o t a s s i u m - r i c hm i c a e x t r a c t e d f r o m a t u f f - a r g i l l i t eb a n d i n t h e Upper G u n f l i n t f o r m a t i o ne x p o s e d i n t h e P o r t A r t h u r d i s t r i c ts h o w e d a p o t a s s i u m c o n s t a n t o f 4 . 6 9p e r c e n t w i t h a n A r 4 0 / K " 0 r a t i o o f 0 . 1 4 6 ,i n d i c a t i n g a n a g e o f 1 6 0 0 + 5 0 m i l l i o ny e a r s .

R e g a r d i n g t h e t r u e a g e o f t h e Gun-f l i n t , H u r l e y a n d h i s c o - w o r k e r s s t a t e( 5 ) : " I t i s t h e r e f o r e e x p e c t e d t h a t ,o w i n g t o t h e i d e a l c o n d i t i o n s f o r p r e s -e r v a t i o n o f t h e c l a y m i n e r a l s i n t h i sa r e a , t h e m e a s u r e d a g e v a l u e s s h o u l dr e p r e s e n t a t l e a s t 8 0% o f t h e t r u e a g eo f t h e G u n f l i n t s e d i m e n t a t i o n . " I f t h i sc o r r e c t i o n b e a p p l i e d , t h e t r u e a g e o ft h e G u n f l i n t s e d i m e n t s , a s e s t i m a t e df r o m t h e a u t h i g e n i c m i n e r a l s , s h o u l db e 1 9 0 0 + 2 0 0 m i l l i o n y e a r s .I t i s o f i n t e r e s t t o n o t e , i n c o n n e c t i o nw i t h t h e a g e o f t h e G u n f l i n t s e d i m e n t s ,t h a t t h e u n c o n f o r m a b l y u n d e r l y i n gg r a n i t e i n t h e K a k a b e k a F a l l s l o c a l i t yy i e l d s a n A r ' 0 / K 4 0 r a t i o o f 0 . 3 3 2 i n t h eb i o t i t e c o n c e n t r a t e , w i t h a g e 2 5 7 0 7 5 m i l l i o n y e a r s . The R b 8 / S r " 7 r a t i o s f o rt h i s s a m e g r a n i t e i n d i c a t e a n a g e o f2 3 6 5 + 7 0 m i l l i o n y e a r s ( 5 ) .

SCIENCE, VO L. 1 4 7


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o f O r g a n i s m sThe o r g a n i c r e m a i n s p r e s e n t i n t h e

c h e r t s h a v e b e e n p r e s e r v e d i nd i f f e r e n t w a y s : b y a s s o c i a t i o n( i ) o r g a n i c r e s i d u e s a n d f i l m s ,f i n e - g r a i n e d p y r i t e , ( i i i ) s o l i d( i v ) c a r b o n a t e , a n d ( v )

O r g a n i c r e s i d u e s a n z d f i l m i i s . I n p r e s -o f t h i s t y p e , a t e n u o u s f i l m ,i n t h i c k n e s s a n d o f a l i g h t - t o -m a t e r i a l , o ut li ne s t h e o r -s t r u c t u r e s . W h e n t h e c h e r t i s d i s -i n h y d r o f l u o r i c a c i d t h e brownf l o a t s o n t h e s u r f a c e o f t h ea n d a g g r e g a t e s i n t o b l a c k o p a q u e

T h i s m a t e r i a l i s r e a d i l y v o l a t i -upon i g n i t i o n . L o c a l r e c r y s t a l l i z a -o f t h e c h e r t t o a c o a r s e r g r a i nl e a d s t o t h e e l i m i n a t i o n o f t h e

m a t e r i a l a n d t h e a c c u m u l a -o f a b l a c k o p a q u e s u b s t a n c e a l o n g

e g r a i n b o u n d a r i e s o f t h e q u a r t z .o p a q u e m a t e r i a l r e s e m b l e s a n -The o r g a n i c f o r m s a r e a l s oi n t h e c h e r t b y a d i f f u s e ,y e l l o w s u b s t a n c e . T h i s t y p e o fr e s e m b l e s a s t a i n . The y e l -w s u b s t a n c e i s c l e a r l y a n o r g a n i c

o r g r o u p o f c o m p o u n d s ,i t g r a d e s i n t o t h e b r o w n i s h f i l m sd a c c u m u l a t e s a s a n t h r a x o l i t e o nb o u n d a r i e s i n a r e a s w h e r e c h a l -h a s r e c r y s t a l l i z e d t o q u a r t z . Them a t e r i a l i s a l s o o b s e r v e d t o p r e -

o r r e p r e s e n t m o r p h o l o g i c a l l y , t h eo f o r g a n i c r e m a i n s s u c h a sa n d s p o r e l i k e b o d i e s w i t h i nc a r b o n a t e r h o n i b s w i t h i ne c h e r t .Where t h e m o r p h o l o g y o f t h e c o n -o r g a n i s m s i s b e s t p r e s e r v e d3 , p a r t s 1 - 4 ; F i g . 4 . p a r t s 1 , 4 ,d 8 ; F i g . 5 , p a r t s 1 a n d 8 ; F i g . 6 .1 ; F i g . 7 , p a r t s 6 , 8 . 1 1 , a n dF i g . 8 , p a r t s 3 , 1 0 , a n d 1 1 ) , t h i n

( 5 0 , u t h i c k o r l e s s ) o f t h ewhen v i e w e d i n t r a n s m i t t e d l i g h t .l i g h t a m b e r t o d a r k b r o w n . I te v i d e n t t h a t t h e r e m a i n s o f t h e o r -w h e r e s t r u c t u r e i s b e s t r e t a i n e de r e p r e s e n t e d b y t h e a l t e r e d r e m -o f t h e o r i g i n a l o r g a n i c m a t t e rd t h a t t h e s t r u c t u r e s a r e n o t p s e u -p r o d u c e d b y c o n d e n s a t i o np o l y m e r i z a t i o n o f m a t e r i a l w h i c ht e r e d t h e c h e r t p r i o r t o c r y s t a l l i z a -o f t h e c h a l c e d o n i c m a t r i x . T h i s i sa t t e s t e d t o b y t h e r e m a r k a b l ep r e s e r v a t i o n o f b o t ha n d s p h e r i c a l s t r u c t u r e s3 , p a r t s 2 a n d 4 ; F i g . 4 , p a r t sa n d 4 ; F i g . 5 , p a r t s 1 , 3 , a n d 4 ) .P y r i t e . T h e c o l o r o f t h e b l a c k c h e r t sFEBRUARY 1 9 6 5

p -l op

F i g . 4 . O r g a n i s m s f r o m t h e G u n f l i n t f o r m a t i o n i n t h i n r o c k s e c t i o n s . p h o t o g r a p h e di n t r a n s m i t t e d l i g h t . P a r t 1 , G u n i f l i n z t i a g r a n i d i s B a r g h o o r n , t y p e s p e c i m e n ( a b o u t X 2 1 3 5 ) .F i l a m e n t s h o w s t h i c k c r o s s w a l l s s e p a r a t i n g c e l l s o f i r r e g u l a r d i m e n s i o n s . T h i sd e g r e e o f c e l l u l a r i r r e g u l a r i t y i s u n u s u a l among t h e b l u e - g r e e n a l g a e a n d i s m o r es u g g e s t i v e o f t h e g r e e n a l g a e o f t h e f a m i l y U l o t r i c h a c e a e . P a r t 2 , E i i t o s p l z a e r o i d e s a m p l u t sB a r g h o o r n ( a b o u t X 2 1 3 5 ) . P o r t i o n o f a n o n s e p t a t e f i l a m e n t s h o w i n g e n d o g o n i d i as o m e w h a t c o m p a r a b l e t o t h o s e s h o w n i n F i g . 3 , p a r t 4 . I n g e n e r a l m o r p h o l o g i c a lo r g a n i z a t i o n t h e s t r u c t u r e c o m p a r e s c l o s e l y w i t h t h e e n d o g o n i d i a l f o r m a t i o n i n t h ei r o n b a c t e r i u m C r e n i o t h r i x ( s l i d e S c h - W - C F - l l ; P a l e o b o t a n i c a l C o l l e c t i o n , H a r v a r d , N o .5 8 2 5 7 ) . P a r t 3 , E . a m i i p l i i s B a r g h o o r n ( a b o u t x 4 3 2 ) . S e c t i o n o f c h e r t s h o w i n g o r g a n i cd e t r i t u s i n w h i c h s p h e r i c a l b o d i e s a r e i n t e r m i x e d . T h e s p h e r e s a r e i n v a r y i n g d e g r e e so f d e g r a d a t i o n a n d i n c o r p o r a t i o n w i t h t h e o r g a n i c d e t r i t u s ( s l i d e S c h - 7 2 ; P a l e o b o t a n -i c a l C o l l e c t i o n , H a r v a r d , N o . 5 8 2 5 8 ) . P a r t 4 , G . g r a n d i s B a r g h o o r n ( a b o u t x 2 1 3 5 ) .F i l a m e n t c o m p a r a b l e i n m o r p h o l o g y t o t h e f i l a m e n t s h o w n i n p a r t 1 , b u t o f s o m e w h a ts m a l l e r d i a m e t e r a n d c e l l s i z e ( s l i d e 5 5 - 2 3 - 1 0 ; P a l e o b o t a n i c a l C o l l e c t i o n , H a r v a r d , N o .5 8 2 5 9 ) . P a r t 5 , E . a m p l i t s B a r g h o o r n ( a b o u t X 2 1 3 5 ) . N o n s e p t a t e f i l a m e n t s h o w i n ge n d o g o n i d i a ( s e e p a r t 2 a n d F i g . 3 , p a r t 4 ) . P a r t 6 , G . i n i n u i t a B a r g h o o r n ( a b o u t X9 2 2 ) . F i l a m e n t s h o w i n g t y p i c a l g r o s s m o r p h o l o g y b u t a l t e r e d t o o p a q u e a n t h r a x o l i t i ct e x t u r e , w i t h a d j a c e n t t r a n s l u c e n t s p o r e l i k e b o d y . I t i s n o t p o s s i b l e t o d e t e r m i n e w i t hc e r t a i n t y w h e t h e r t h e s p o r e l i k e b o d y i s a t t a c h e d o r m e r e l y a p p r e s s e d ( s l i d e S c h - 3 ; P a l -e o b o t a n i c a l C o l l e c t i o n , H a r v a r d , No. 5 8 2 6 1 ) . P a r t 7 , H u - r o n i o s p o r a m a c r o r e t i c u l a t aB a r g h o o r n ( a b o u t X 1 6 2 0 ) . S p h e r o i d a l s p o r e l i k e b o d y s h o w i n g t h i c k w a l l i n t e n s i f i e d b yh e m a t i t e s t a i n i n g ( s l i d e S c h - 7 2 ; P a l e o b o t a n i c a l C o l l e c t i o n , H a r v a r d . N o . 5 8 2 6 2 ) . P a r t8 . G . m i n u t t a B a r g h o o r n , t y p e s p e c i m e n ( a b o u t x 1 4 4 0 ) . U n b r a n c h e d f i l a m e n t s h o w i n gr e m n a n t s o f r e g u l a r l y s p a c e d t r a n s v e r s e s e p t a e o r c r o s s w a l l s . When v i e w e d s l i g h t l yo u t o f f o c u s t h e f i l a m e n t a p p e a r s t o p o s s e s s a s p i r a l s t r u c t u r e r e m i n i s c e n t o f t h eb l u e - g r e e n a l g a S p i r u i l i n i a o r t h e i r o n b a c t e r i u m G a l l i o n e l l a .

5 6 7

10P


6/13

F i g . 5 . O r g a n i s m s from t h e G u n f l i n t f o r m a t i o n i n t h i n s e c t i o n s o f r o c k , p h o t o g r a p h e di n t r a n s m i t t e d l i g h t . P a r t 1 , H u r o n i i o s p o r a m i c r o r e t i c u l a t a B a r g h o o r n ( a b o u t X 1 5 6 6 ) .E l l i p s o i d a l s p o r e l i k e body e x h i b i t i n g a t h i c k w a l l w i t h s c u l p t u r e p a t t e r n r e g u l a r l yr e t i c u l a t e . P a r t 2 , E o a s t r i o n b i f u r c a t u r n B a r g h o o r n ( a b o u t X 1 0 7 9 ) . A c t i n o m o r p h i cbody w i t h s e g m e n t e d , b i f u r c a t e d f i l a m e n t o u s p r o c e s s e s r a d i a t i n g f r o m a n o p a q u e ,i r r e g u l a r a n t h r a x o l i t i c c e n t e r . A l t h o u g h t h i s s p e c i m e n i s s o m e w h a t a t y p i c a l ( s e eF i g . 6 , p a r t s 7 and 8 ) , i t i s n o t p o s s i b l e t o d e t e r m i n e t o w h a t e x t e n t p o s t m o r t e mc h a n g e s have a f f e c t e d t h e e x t e r n a l form o f t h e s t r u c t u r e ( s l i d e S c h - W - 2 5 ; P a l e o b o -t a n i c a l C o l l e c t i o n , H a r v a r d , No . 5 8 2 6 5 ) . P a r t 3 , H i u r o n i o s p o r a i n a c r o r e t i c u l a t aB a r g h o o r n , t y p e s p e c i m e n ( a b o u t X 3 1 3 2 ) . S p h e r o i d a l s p o r e l i k e b o d y e x h i b i t i n g at h i c k w a l l w i t h s c u l p t u r e p a t t e r n r e g u l a r l y m u r a t e . P a r t 4 , H . p s i l a t a B a r g h o o r n ,t y p e s p e c i m e n ( a b o u t X 3 1 3 2 ) . E l l i p s o i d a l s p o r e l i k e b o d y w i t h a m i n u t e a p e r t u r ea t t h e more c o n s t r i c t e d ( u p p e r ) e n d . The w a l l i s r e l a t i v e l y t h i n a n d unornamented.P a r t 5 , A r c h a e o r e s t i s s c h r e i b e r e n s i s B a r g h o o r n ( a b o u t X 2 0 8 8 ) . A n o n s e p t a t e ,c o n v o l u t e d , and b r a n c h e d t u b u l a r f i l a m e n t . The p h y l o g e n e t i c a f f i n i t y o f t h i s s t r u c t u r ei s d i f f i c u l t t o s u r m i s e , a l t h o u g h i t i s somewhat c o m p a r a b l e t o c e r t a i n o f t h e c o e n o c y t i cgreen a l g a e o f t h e V a u c h e r i a c e a e . No r e p r o d u c t i v e o r g a n s a r e d e t e r m i n a b l e ( s l i d eK - 4 - Z ; P a l e o b o t a n i c a l C o l l e c t i o n , H a r v a r d , No . 5 8 2 6 8 ) . P a r t 6 , O r g a n i s m ( a b o u t X4 3 5 ) o f i r r e g u l a r t u b e l i k e s t r u c t u r e , p r o b a b l y a memb er o f s p e c i e s A . s c h r e i b e r e n s i sB a r g h o o r n . Note t h e a b s e n c e o f s e p t a e and t h e p r e s e n c e o f b u l b l i k e s w e l l i n g s ( s l i d eK - 1 8 ; P a l e o b o t a n i c a l C o l l e c t i o n , H a r v a r d , No . 5 8 2 6 9 ) . P a r t 7 , A . s c h r e i b e r e n s i sB a r g h o o r n ( a b o u t x 8 7 0 ) . N o n s e p t a t e t u b u l a r o r g a n i c s t r u c t u r e p r e s e r v e d a s ar e p l i c a t e b y l a r g e numbers o f minute p y r i t e g r a n u l e s . The p y r i t e g r a n u l e s o u t l i n et h e o r i g i n a l f o r m ; t h e o r g a n i c m a t t e r ha s been l o s t ( s e e p a r t s 5 a n d 8 ) ( s l i d e 5 7 - 3 - 8 ;P a l e o b o t a n i c a l C o l l e c t i o n , H a r v a r d , No . 5 8 2 7 0 ) . P a r t 8 , A . s c h r e i b e r e n s i s B a r g h o o r n ,t y p e s p e c i m e n ( a b o u t X 2 0 8 8 ) . Branched n o n s e p t a t e f i l a m e n t c o m p a r a b l e t o s t r u c t u r e sshown i n p a r t s 5 t o 7 , b u t more e x t e n s i v e l y b r a n c h e d . I n g e n e r a l , t h e m o r p h o l o g y o ft h i s o r g a n i s m d o e s n o t conform t o t h a t o f s t r u c t u r e s p r e s e n t a m o n g t h e b l u e - g r e e na l g a e or o f s t r u c t u r e s p r e s e n t i n t h e i r o n b a c t e r i a . I t i s p o s s i b l e t h a t p a r t s 5 , 6 , 7 , and8 a l l r e p r e s e n t s t a g e s o f t h e same t a x o n o f p r o b l e m a t i c a l a f f i n i t y .

o f t h e G u n f l i n t r e s u l t s f r o m t h e p r e s -e n c e o f b o t h p y r i t e a n d o r g a n i c m a t -t e r . The p y r i t e o c c u r s a s i n d i v i d u a lc r y s t a l s a n d a g g r e g a t e s . The p y r i t ep a r t i c l e s r a n g e i n d i a m e t e r f r o m amaximum o f 3 t o 4 m i l l i m e t e r s downt o l e s s t h a n 0 . 1 . The g r a i n s a r e u s u a l l yc l o s e l y a s s o c i a t e d s p a t i a l l y w i t h o r g a n i cm a t t e r . C r y s t a l s i n t h e s i z e r a n g e o f5 t o 1 0 j u a r e o b s e r v e d i n s o m e i n -s t a n c e s t o o c c u r c l o s e l y s p a c e d a l o n go r g a n i c f i l a m e n t s , r e s e m b l i n g a s t r i n go f b e a d s . The p y r i t e g r a i n s l e s s t h a n1 y i n d i a m e t e r t e n d t o o u t l i n e t h e o r -g a n i c s t r u c t u r e s , p r o d u c i n g a n e f f e c ts i m i l a r t o s t i p p l i n g ( F i g . 5 , p a r t 7 ) .When t h e p y r i t e g r a i n s a r e l a r g e r -a b o u t 1 , u i n d i a m e t e r - t h e i n d i v i d u a lg r a i n s a r e m o r e d i s t i n c t , a n d t h e o r -g a n i c f o r m s t a k e o n a g r a i n y a s p e c t .I n a f e w i n s t a n c e s t h e o r g a n i c f i l a -m e n t s a n d s p o r e l i k e b o d i e s a r e c o m -p o s e d o f s o l i d p y r i t e . I n d i v i d u a l f i l a -m e n t s o f s o l i d p y r i t e h a v e b e e n o b -s e r v e d t o p a s s l a t e r a l l y a n d c o n t i n u -o u s l y i n t o c a r b o n a c e o u s f i l m s c o n t a i n -i n g s c a t t e r e d p y r i t e g r a i n s l e s s t h a n 1 I xi n d i a m e t e r . T h e a s s o c i a t i o n o f f i n e -g r a i n e d p y r i t e w i t h o r g a n i c m a t t e r i st h e m o s t common t y p e o f p r e s e r v a -t i o n o f o r g a n i c s t r u c t u r e s i n t h e a l g a lc h e r t s .

C a r b o n a t e . F i l a m e n t s , s p o r e l i k e b o d -i e s , a n d o t h e r o r g a n i c s t r u c t u r e s a r ep r e s e r v e d i n s o m e i n s t a n c e s b y c a r -b o n a t e i m b e d d e d i n a c h e r t m a t r i x .T h e c a r b o n a t e may f o r m a c o n t i n u o u sb o d y w h i c h o u t l i n e s t h e f i l a m e n t , o rt h e c a r b o n a t e o c c u r s a s a s e r i e s o fl e n s e s a l o n g t h e a x i s o f t h e f i l a m e n t .The s m a l l s i z e o f t h e c a r b o n a t e f i l a -m e n t s - l a o r l e s s i n d i a m e t e r - a n dt h e f a c t t h a t t h e y a r e e n c l o s e d i n c h e r tm a k e i t i m p o s s i b l e t o d e t e r m i n e t h et y p e o f c a r b o n a t e p r e s e n t . The c a r -b o n a t e p r e s e r v a t i o n o f o r g a n i c e n t i t i e si n t h e G u n f l i n t c h e r t i s n o t t o b e c o n -f u s e d w i t h t h e p h e n o m e n o n d e s c r i b e db y T y l e r a n d B a r g h o o r n ( 1 5 ) , i nw h i c h c a r b o n a t e t r a i l s a r e a p p e n d a g e dt o a m b i e n t p y r i t e c r y s t a l s w h i c h h a v emoved t h r o u g h t h e s o l i d c h e r t m a t r i x ,f o r m i n g t u b u l a r p s e u d o f o s s i l s .H e m a t i t e . The b l a c k a l g a l c h e r t s p a s sl o c a l l y i n t o r e d a l g a l j a s p e r s . T h i n s e c -t i o n s o f b l a c k c h e r t - j a s p e r i n t e r f a c e ss h o w f i l a m e n t s , o u t l i n e d b y c a r b o n a -c e o u s f i l m s a n d p y r i t e g r a i n s , p a s s i n ga s c o n t i n u o u s b o d i e s i n t o t h e j a s p e r ,w h e r e h e m a t i t e o u t l i n e s t h e f i l a m e n t .S p o r e l i k e b o d i e s and o t h e r o r g a n i cs t r u c t u r e s a r e a l s o p r e s e r v e d b y h e m a -t i t e . T h e h e m a t i t e o f t e n o c c u r s a s d i s -s e m i n a t e d p a r t i c l e s , l e s s t h a n 1 , u i nd i a m e t e r , s e t i n a r e d - s t a i n e d g r o u n d -

SCIENCE, VO L. 1 4 7


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The o c c u r r e n c e i s s i m i l a r t o t h a tf p y r i t e , s u g g e s t i n g t h a t t h e h e m a t i t eay r e p r e s e n t o x i d a t i o n o f p y r i t e .

t h e common o c c u r r e n c e o fa n d s p o r e l i k e b o d i e s c o m -o f s o l i d h e m a t i t e , a s c o m p a r e do t h e r a r e n e s s o f s o l i d p y r i t e f i l a m e n t sn t h e b l a c k c h e r t s , s u g g e s t s t h a t t h emay b e r e p l a c i n g o r i g i n a l o r -

n ic m a t t e r i n many c a s e s . One a s p e c tf t h e s t r u c t u r a l p r e s e r v a t i o n o f t h ei n t h e G u n f l i n t c h e r t w h i c hb e e m p h a s i z e d i s t h e f a c t t h a tg r o s s p h y s i c a l a l t e r a t i o n h a s b e e n

s m a l l i n v i e w o f t h e i ra n d g e o l o g i c h i s t o r y . I t i st h a t t h e m i c r o o r g a n i s m s w e r ei n a m o r p h o u s s i l i c a ( g e l ? )u p o n d e h y d r a t i n g t o s o l i d o p a l ,a n i n c o m p r e s s i b l e m a t r i x w i t hd e f o r m a t i o n . The r e s i s t a n c e o fa n d o f t h e s u b s e q u e n t l y c r y s t a l -

c h a l c e d o n y ( c h e r t ) t o p r e s s u r en d c r u s h i ng p r o v i d e d t h e p h y s i c a l e n -w h i c h p e r m i t t e d t h r e e - d i -p r e s e r v a t i o n o f t h e o r -a n d k e p t t o a minimum t h e

o f p r e s s u r e o v e r l o n g p e r i o d s ,y w h i c h o r g a n i c m a t t e r i s d e g a s s e d a n dM o r e o v e r , c r y s t a l l i z a t i o n o fh e c h e r t t o t h e c h a l c e d o n i c s t r u c t u r eh a d l i t t l e e f f e c t on t h e mor-o f t h e o r g a n i s m s . The v a s t ma-

o f t h e c o u n t l e s s o r g a n i c s t r u c t u r e ss p o r e l i k e b o d i e s , a n d s o o n )n o p r i m a r y d e f o r m a t i o n i n r e l a -t o t h e c h a l c e d o n y g r a i n s , a s may b eb y c o m p a r i n g t h e o r g a n i c s t r u c t u r es v i e w e d i n n o r m a l t r a n s m i t t e d l i g h tn d i n p o l a r i z e d t r a n s m i t t e d l i g h t . I n t h ec a s e t h e o r g a n i c s t r u c t u r e s a r e

t o p a s s w i t h o u t a l t e r a t i o n a c r o s sh e c r y s t a l b o u n d a r i e s o f t h e c h e r t

P r e s e r v e d O r g a n i s m sP a l e o n t o l o g i c s t u d y o f t h e G u n f l i n th a s b e e n c a r r i e d o u t t h r o u g ho f more t h a n 8 0 0 t h i ni n c o n j u n c t i o n w i t h a c i d mac-a n d o t h e r c h e m i c a l t e c h n i q u e s .h e t e n u o u s a n d f r i a b l e n a t u r e o f t h er e s i d u e s o f t h e o r g a n i s m s , e v e nf t h o s e t h a t a r e b e s t p r e s e r v e d , n e c e s -t h e u s e o f t h i n s e c t i o n s f o r o p -r e s u l t s w i t h w h i t e l i g h t m i c r o s -M a c e r a t i o n , e v e n when c a r r i e d

u t v e r y s l o w l y b y means o f d i l u t ea c i d , r e s u l t s i n n e a r l yf r a g m e n t a t i o n o f t h e mores t r u c t u r e s a n d p a r t i a l f r a g m e n -o f t h e more t h i c k - w a l l e d o r g a n i cT h i c k - w a l l e d f i l a m e n t s i n i t i a l -

FEBRUARY 1 9 6 5

l y s e v e r a l h u n d r e d m i c r o n s l o n g i n t h ec h e r t t e n d t o b r e a k up i n t o s m a l l s e g -m e n t s when f r e e d t h r o u g h m a c e r a t i o n .O f t h e s p o r e l i k e b od i e s o n ly t h e more

m a s s i v e - w a l l e d f o r m s c a n b e f r e e d i n -t a c t . The p h o t o m i c r o g r a p h s o f F i g s . 2t o 8 a r e f r o m t h i n g r o u n d s e c t i o n s o fr o c k , a v e r a g i n g 3 0 t o 6 0 , u i n t h i c k n e s s .

F i g . 6 . O r g a n i s m s f r o m t h e G u n f l i n t f o r m a t i o n , i n t h i n s e ct io n s o f r o c k , p h o t o g r a p h e di n t r a n s m i t t e d l i g h t . P a r t 1 , T y p i c a l a s s e m b l a g e o f t a n g le d f i l a m e n t s ( a b o u t X 9 3 5 ) ,p r e d o m i n a n t l y G u n f l i n t i a m i n u t a , a n d e n m e s h e d s p o r e l i k e b o d i e s , H u l r o n i o s p o r a s p p . ,c h a r a c t e r i s t i c o f t h e b e t t e r p h a s e s o f o r g a n i c p r e s e r v a t i o n o f t h e G u n f l i n t c h e r t f r o mt h e S c h r e i b e r l o c a l i t y . N o t e t h e v a r i a t i o n i n d i a m e t e r o f t h e f i l a m e n t s a n d t h e w i d ev a r i a t i o n i n b o t h s i z e a n d s h a p e o f t h e s p h e r o id a l b o d i e s ( s l i d e 5 5 - 9 7 ; P a l e b o t a n i c a lC o l l e c t i o n , H a r v a r d , N o . 5 8 2 7 2 ) . P a r t s 2 - 6 , E o a s t r i - o n s i m p l e x B a r g h o o r n . S e v e r a ls p e c i m e n s o f a n o r g a n i s m o f u n c e r t a i n a f f i n i t y c h a r a c t e r i z e d b y r a d i a l l y o r i e n t e d ,s i n u o u s f i l a m e n t s c e n t r a l l y a t t a c h e d . F i l a m e n t s a r e s e g m e n t e d a n d u n b r a n c h e d . L e n g t ho f c e n t r a l b o d y , 1 / 5 t o 1 / 3 t h a t o f f i l a m e n t s . S t r u c t u r e 2 , a b o u t x 9 3 5 ; s l i d e 5 6 ;P a l e o b o t a n i c a l C o l l e c t i o n , H a r v a r d , N o . 5 8 2 7 3 . S t r u c t u r e 3 , a b o u t x 1 7 6 3 ; s l i d e5 2 ; N o . 5 8 2 7 4 . S t r u c t u r e 4 , a b o u t x 9 3 5 ; s l i d e 5 6 - 1 ; N o . 5 8 2 7 5 . S t r u c t u r e 5 , a b o u t X1 7 6 3 ; s l i d e K - 4 - Z ; N o . 5 8 2 7 6 . S t r u c t u r e 6 , E . s i m p l e x B a r g h o o r n , t y p e s p e c i m e n ,a b o u t x 2 4 0 3 . P a r t s 7 a n d 8 , E . b i f u r c a t u m B a r g h o or n . S p e c i m e n s o f an o r g a n i s mo f u n c e r t a i n a f f i n i t y c h a r a c t e r i z e d b y r a d i a l l y o r i e n t e d , s i n u o u s f i l a m e n t s c e n t r a l l ya t t a c h e d . The f i l a m e n t s a r e s e g m e n t e d a n d b i f u r c a t e . T h e f i l a m e n t s o f t h e c e n t r a lb o d y v a r y g r e a t l y i n l e n g t h . S t r u c t u r e 7 , t y p e s p e c i m e n , a b o u t x 2 4 0 3 . S t r u c t u r e 8 ,a b o u t x 1 3 1 2 ; s l i d e 5 5 - 2 3 - 2 ; P a l e o b o t a n i c a l C o l l e c t i o n , H a r v a r d , N o . 5 8 2 7 9 .

5 6 9


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We do n o t , h e r e , d e s c r i b e i n d e t a i lt h e w h o l e range o f m i c r o s t r u c t u r e st h u s f a r o b s e r v e d i n t h e G u n f l i n t c h e r t .R a t h e r , we d i s c u s s t h e m a j o r c a t e g o r i e sa n d m i c r o o r g a n i s m s r e p r e s e n t a t i v e o f

t h o s e i n w h i c h t h e c h e r t a b o u n d s , a n dp r e s e n t a f o r m a l t a x o n o m i c t r e a t m e n to f t h e most d i s t i n c t i v e o f t h e s e m i c r o -f o s s i l s . Of t h e more a b u n d a n t s t r u c -t u r e s , s u c h a s f i l a m e n t s a n d s p o r e l i k e

F i g . 7 . K a k a b e k i a u m b e l l a t a B a r g h o o r n , an o r g a n i s m o f u n c e r t a i n a f f i n i t y , i n t h i ns e c t i o n s o f r o c k , p h o t o g r a p h e d i n t r a n s m i t t e d l i g h t . The s e r i e s o f p a r t s 1 t h r o u g h 1 3 i si n t e r p r e t e d as r e p r e s e n t i n g d i f f e r e n t o n t o g e n e t i c s t a g e s o f t h e same o r g a n i s m . The b a s i cm o r p h o l o g y c o n s i s t s o f a t r i p a r t i t e d i v i s io n i n t o b u l b , s t i p e , an d crown of u m b r e l l a - l i k es h a p e . As n o t e d i n t h e t e x t , no c o u n t e r p a r t t o t h i s o r g a n i s m has been o b s e r v e damong t h e d i n o f l a g e l l a t e s ( l i v i n g o r f o s s i l ) , a m o n g t h e c h i t i n o z o a n s , among t h ep r o t o z o a n s , o r among t h e m y x o b a c t e r i a . The s t r u c t u r e s a re e x c e p t i o n a l l y abundanti n c h e r t from t h e Kakabeka F a l l s l o c a l i t y and a p p e a r t o b e l i m i t e d , g e n e r a l l y , t o t h el o w e r a l g a l c h e r t from t h a t l o c a t i o n . S t r u c t u r e 1 , about x 1 7 6 3 ; s l i d e K-7B;P a l e o b o t a n i c a l C o l l e c t i o n , H a r v a r d , No . 58280. S t r u c t u r e 2 , about X 1 7 6 3 ; s l i d e5 5 - 2 3 - 3 ; N o . 5 8 2 8 1 . S t r u c t u r e 3 , a b o u t x 1 8 0 4 ; s l i d e S c h - 5 6 - 4 8 ; No . 5 8 2 8 2 . S t r u c t u r e4 , a b o u t X 1 8 0 4 ; s l i d e K - 8 ; No . 58283. S t r u c t u r e 5 , about x 1 7 6 3 ; s l i d e K-4-Y;No. 5 8 2 8 4 . S t r u c t u r e 6 , about x 1 7 6 3 ; s l i d e K - 4 - Z ; No . 5 8 2 8 5 . Structure 7 , about X1 7 6 3 ; s l i d e K - 4 - Y ; No . 5 8 2 8 6 . S t r u c t u r e 8 , about X 1 7 6 3 ; s l i d e K - 4 - Z ; No . 5 8 2 8 7 .S t r u c t u r e 9 , a b o u t X 1 7 6 3 ; s l i d e K - 4 - Z ; No 5 8 2 8 8. Structure 1 0 , about x 9 3 5 ;s l i d e K - 4 ; No . 5 8 2 8 9 . S t r u c t u r e 1 1 , about X 1 7 6 3 ; K. u m b e l l a t a B a r g h o o r n , t y p es p e c i m e n , s l i d e K - 7 - A ; No . 5 8290. S t r u c t u r e 1 2 , about x 1 7 6 3 ; s l i d e K - 1 9 - 5 ; No .5 8 2 9 1 . S t r u c t u r e 1 3 , about X 1 7 6 3 ; s l i d e 5 5 - 2 3 - 1 ; No . 5 8 2 9 2 .

5 7 0

b o d i e s , s e v e r a l s q u a r e c e n t i m e t e r s o ft h i n s e c t i o n s o f t h e c h e r t ma y s h o w t h ep r e s e n c e o f t h o u s a n d s o f d i s c r e t e e n -t i t i e s . T h e more c o m p l e x f o r m s , s u c ha s t h e f o r m s s h o w n i n F i g s . 7 a n d 8 ,a r e f a r l e s s a b u n d a n t . T h e a b s o l u t ef r e q u e n c y o f o c c u r r e n c e o f t h e b e t t e r -p r e s e r v e d e n t i t i e s i s a r a t h e r m e a n i n g -l e s s v a l u e , o w i n g t o e x t r e m e l y w i d ev a r i a t i o n w i t h i n r e l a t i v e l y s h o r t d i s -t a n c e s i n t h e r o c k m a t r i x .The most a b u n d a n t o r g a n i s m s i n t h eG u n f l i n t a s s e m b l a g e a r e f i l a m e n t s r a n g -i n g f r o m 0 . 5 t o 6 . 0 , u , or o c c a s i o n a l l ym o r e , i n d i a m e t e r . The f i l a m e n t s v a r yg r e a t l y i n l e n g t h . Some o f t h e m a r ef r a g m e n t s w h i c h r e s u l t e d f r o m s e g m e n -t a t i o n o f t h e l a r g e r f i l a m e n t s , a p p a r e n t -l y b e f o r e d e a t h a n d m i n e r a l i z a t i o n ;o t h e r s a r e s e v e r a l h u n d r e d m i c r o n sl o n g . T h e maximum l e n g t h o f t h e f i l a -ments i s d i f f i c u l t o r i m p o s s i b l e t o a s c e r -t a i n , i n a s m u c h a s t h e y a r e d i s t r i b u t e di n an u n d u l a t i n g f a s h i o n i n t h e c h e r tm a t r i x a n d p a s s i n a n d o u t o f t h e s e c -t i o n i n t e r f a c e , w h e r e p a r t s o f t h e f i l a -ments h a v e b e e n g r o u n d away d u r i n gp r e p a r a t i o n o f t h e t h i n s e c t i o n . T h eb e s t - p r e s e r v e d f i l a m e n t s a r e f o u n d t ob e b o t h s e p t a t e a n d n o n s e p t a t e ( c o m -p a r e F i g . 3 , p a r t s 1 - 3 , w i t h F i g . 3 ,p a r t 4 , a n d F i g . 5 , p a r t s 5 - 8 ) . A l -t h o u g h i n many c a s e s i t i s d i f f i c u l t t od e t e r m i n e w i t h c e r t a i n t y w h e t h e r t h ef i l a m e n t w a s s e p t a t e o r d e v o i d o f c r o s sw a l l s , b e c a u s e o f p o s t d e p o s i t i o n a lc h a n g e s i n t h e o r g a n i c r e s i d u e o r d e -p o s i t i o n o f p y r i t e g r a n u l e s , t h e g r o s s l ys e p t a t e f i l a m e n t s a r e h e r e p l a c e d i n t h en ew g e n u s G u n f l i n t i a ( s e e a p p e n d i x ) ,a n d a r e d i v i d e d i n t o two s p e c i e s ,G . g r a n d i s ( F i g . 4 , p a r t s 1 a n d 4 ) a n dG . m i n u t a ( F i g . 4 , p a r t 8 ) o n t h eb a s e s o f f i l a m e n t d i a m e t e r a n d r e g u l a r i -t y o f c e l l s i z e . C e r t a i n o f t h e f i n e l ys e p t a t e t y p e s e x h i b i t a b a s i c m o r p h o l -o g y c o m p a r a b l e t o t h a t f o u n d i n c e r -t a i n e x t a n t f i l a m e n t o u s b l u e - g r e e n a l -g a e , s u c h a s O s c i l l a t o r i a a n d L y n g b y a ;t h e s e f o r m s a r e h e r e p l a c e d i n t h e newt a x o n A n i m i k i e a s e p t a t a ( F i g . 3 , p a r t s1 - 3 ) ( s e e a p p e n d i x ) . Among t h e n o n -s e p t a t e f i l a m e n t s t h e r e o c c u r , a l t h o u g hv e r y r a r e l y , f o r m s s h o w i n g i n t e r n a l l yc o n t a i n e d s p o r e s o r e n d o g o n i d i a ( F i g .3 , p a r t 4 ; F i g . 4 , p a r t s 2 a n d 5 ) ;t h e s e o r g a n i s m s a r e h e r e g r o u p e d i nt h e new t a x o n E n t o s p h a e r o i d e s a m p l u s( s e e a p p e n d i x ) . S t r u c t u r e s m o r p h o l o g i -c a l l y c o m p a r a b l e t o t h e s e o c c u r i n af e w e x t a n t g e n e r a o f t h e b l u e - g r e e na l g a e a n d a l s o i n t h e i r o n b a c t e r i a( C r e n o t h r i x ) .

F i l a m e n t s w h i c h s h o w e v i d e n c e o fb r a n c h i n g a r e e x c e e d i n g l y r a r e , a n d i nSCIENCE, VOL. 1 4 7


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h e f e w c a s e s i n w h i c h a n y v e s t i g e o fh a s b e e n f o u n d t h e f i l a m e n t sr e d e v o i d o f c r o s s w a l l s o r s e p t a e .o c c a s i o n a l l y b r a n c h e d , n o n s e p -c o a r s e o r r o p e l i k e f i l a m e n t s a r ep l a c e d i n t h e new t a x o n A r c h a e -s c h r e i b e r e n s i s ( F i g . 5 , p a r t s( s e e a p p e n d i x ) .As n o t e d e a r l i e r , t h e c r o s s - s e c t i o n a lo f t h e f i l a m e n t s r a n g e f r o m0 . 5 t o o v e r 6 . 0 j u . Mea-o f 1 0 0 0 f i l a m e n t s ( F i g . 9 ,r e v e a l s t h e f a c t , h o w e v e r , t h a t5 0 p e r c e n t o f t h e 1 0 0 0 f i l a m e n t se i n o n e s i z e c l a s s - 1 . 1 u . I t i sa l t h o u g h c e r t a i n l y n o t d e f -d e m o n s t r a b l e , t h a t t h i s p r e -o f o n e s i z e c l a s s r e p r e -t h e n e a r - d o m i n a n c e o f o n eo f b l u e - g r e e n a l g a . By a n a l -g y w i t h m i x e d p o p u l a t i o n s o f mod-n b l u e - g r e e n a l g a e f r o m a v a r i e t y o fi t s e e m s r e a s o n a b l e t o i n -r t h a t t h e s i z e r a n g e e x h i b i t e d b ye G u n f l i n t a l g a l a s s e m b l a g e r e p r e -a m i x e d p o p u l a t i o n o f b l u e - g r e e ns p e c i e s a n d n o t t h e s i z e r a n g eb e e x p e c t e d i n random s a m p l i n g o fs i n g l e s p e c i e s ( F i g . 9 , l e f t ) . The e s -o f t h r e e new g e n e r a a n dnew s p e c i e s t o i n c l u d e t h e f i l a -f o r m s o f t h e a s s e m b l a g e i sw i t h t h e o b s e r v e d s i z e r a n g e .The s p h e r o i d a l s p o r e l i k e b o d i e sa r e u b i q u i t o u s l y b u t i r r e g u l a r l yt h r o u g h t h e c h e r t m a t r i xa w i d e r a n g e o f s i z e , w a l l t h i c k -

e x t e r na l w a l l s t r u c t u r e , a n d , t oc e r t a i n e x t e n t , s h a p e . The r a n g e i no f t h e s p o r e l i k e b o d i e s i s f r o m a p -1 t o o v e r 1 6 , ( F i g . 9 ,T h e i r s h a p e v a r i e s f r o m s p h e r i -l ( F i g . 3 , p a r t 4 ; F i g . 4 , p a r t s 3d 7 ) t o e l l i p s o i d a l ( F i g . 5 , p a r t s 1d 4 ) . The w a l l i s h i g h l y v a r i a b l e i nr a n g i n g f r o m a n a l m o s tmembrane t o a r e l a t i v e l yo r c o a r s e l y r e t i c u l a t e o n e ( F i g .p a r t 4 ; F i g . 4 , p a r t s 2 , 5 - 7 ; F i g .p a r t s 1 , 3 , a n d 4 ) . The d i f f e r e n c e s i n -b y mode o f p r e s e r v a t i o n o r p r e -o f p y r i t e a d j a c e n t t o t h e w a l le d i f f i c u l t t o d i s t i n g u i s h f r o m d i f -w h i c h e x i s t e d i n t h e o r i g i n a ls t r u c t u r e . H o w e v e r , i t i s a p -t h a t t h e s p o r e l i k e b o d i e s a r e o fa n d h e t e r o g e n e o u s o r i g i n . S e v -o f t h e more r e a s o n a b l e p o s s i b i l i t i e se t h a t t h e y a r e ( i ) u n i c e l l u l a r b l u e -a l g a e s i m i l a r t o t h e C h r o o c o c c u samong l i v i n g f o r m s ; ( i i ) e n d o g e -p r o d u c e d e n d o s p o r e s o f f i l a -b l u e - g r e e n a l g a e o r i r o n b a c -( i i i ) f r e e - s w i m m i n g d i n o f l a g e l -o r ( i v ) f u n g u s s p o r e s . The l a t t e rFEBRUARY 1 9 6 5

p o s s i b i l i t y seems q u i t e r e m o t e i n v i e wo f t h e a b s e n c e o r e x t r e m e s c a r c i t y o ff i l a m e n t o u s s t r u c t u r e s r e s e m b l i n g t h o s eo f f u n g i - t h a t i s , f r e e l y b r a n c h i n gh y p h a e . B e c a u s e o f t h e i r g r e a t v a r i a -t i o n i n s i z e a n d t h e l a c k o f c l e a r r e l a -t i o n s h i p t o o t h e r members o f t h e as-s e m b l a g e , t h e s e s p o r e l i k e b o d i e s are

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/. 1 .

1 01 4 l o

F i g . 8 . E o s p h a e r a t y l e r i B a r g h o o r n , i n t h i n s e c t i o n s o f r o c k , p h o t o g r a p h e d i n t r a n s -m i t t e d l i g h t . P a r t s 1 t o 4 , A s e r i e s o f p h o t o m i c r o g r a p h s t a k e n a t f o u r l e v e l s o f f o c u s ,o p t i c a l l y s e c t i o n i n g t h e o r g a n i s m , w h o s e m e d i a n o r e q u a t o r i a l p l a n e i s shown i n p a r t 3 .P h o t o m i c r o g r a p h s 5 t o 8 a n d 9 t o 1 2 , r e s p e c t i v e l y , s h o w two a d d i t i o n a l o r g a n i s m so f t h e same m o r p h o l o g y b u t l e s s p e r f e c t l y p r e s e r v e d , p h o t o g r a p h e d a t f o u r l e v e l so f f o c u s . The o r g a n i s m o c c u r s o n l y i n t h e S c h r e i b e r l o c a l i t y ; i n t h e s t u d y d i s c u s s e d ,more t h a n 8 0 0 t h i n s e c t i o n s o f t h e c h e r t - 1 5 5 s p e c i m e n s w e r e o b s e r v e d . The s t r u c t u r eo f t h e o r g a n i s m i s t h a t o f a s p h e r e w i t h i n a s p h e r e , t h e two s p h e r e s b e i n g s e p a r a t e db y t h e t u b e r c l e - l i k e s p h e r o i d s w h i c h a r e a t t a c h e d t o t h e i n n e r , t h i c k - w a l l e d s p h e r e .T h e o u t e r s p h e r e i s v e r y t h i n a n d u s u a l l y i s p a r t i a l l y r u p t u r e d a s s e e n i n p a r t s 3 , 6 , a n d1 0 . T h e number o f t u b e r c l e s o b s e r v e d on 1 0 0 s p e c i m e n s v a r i e s f r o m none t o a s manya s 1 5 . T h e b i o l o g i c a l a f f i n i t y o f t h i s s t r u c t u r e i s e n t i r e l y p r o b l e m a t i c a l , a f a c t o fmuch i n t e r e s t i n v i e w o f i t s q u i t e c o m p l e x m o r p h o l o g y a n d i t s o c c u r r e n c e i n t h i sa n c i e n t a s s e m b l a g e . P a r t s I t o 4 , E . t y l e r i B a r g h o o r n , t y p e s p e c i m e n , a b o u t x 1 3 3 5 .P a r t s 5 - 8 , a b o u t X 1 3 3 5 ; s l i d e 6 7 ; P a l e o b o t a n i c a l C o l l e c t i o n , H a r v a r d , N o . 5 8 2 9 4 . P a r t s9 a n d 1 0 , a b o u t X 1 2 0 0 . P a r t s 1 1 a n d 1 2 , a b o u t X 1 4 6 8 ; s l i d e S c h - E - 8 A ; N o . 5 8 2 9 5 .5 7 1


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h e r e p la c e d i n t h e new f o r m g e n u sH u r o n i o s p o r a ( s e e a p p e n d i x ) a n d a r es u b d i v i d e d o n t h e b a s i s o f w a l l - s c u l p -t u r i n g p a t t e r n i n t o t h r e e s p e c i e s :H . m a c r o r e t i c u l a t a ( F i g . 5 , p a r t 3 ) ,H . m i c r o r e t i c u l a t a ( F i g . 5 , p a r t 1 ) , a n dH . p s i l a t a ( F i g . 5 , p a r t 4 ) .Among t h e more d i s t i n c t i v e - l o o k i n go r g a n i s m s w h i c h a r e o f e v e n more u n -c e r t a i n b i o l o g i c a l a f f i n i t y t o l i v i n gf o r m s o r g r o u p s a r e t h o s e s h o w n i nF i g . 6 , p a r t s 2 - 8 , F i g . 7 , a n d F i g . 8 .The o r g a n i z e d f i l a m e n t o u s a c t i n o m o r -p h i c s t r u c t u r e s shown i n F i g . 5 , p a r t 2 ,a n d F i g . 6 , p a r t s 2 - 8 , a r e o f u n c e r -t a i n a f f i n i t y . T h e s e o r g a n i s m s , a p -p a r e n t l y u b iq u i t o u s t h r o u g h o u t t h e f o s -s i l i f e r o u s z o n e o f t h e f o r m a t i o n , a r ec h a r a c t e r i z e d b y s e g m e n t e d o r s e p t a t e df i l a m e n t s o f v a r i a b l e n u m b e r r a d i a t i n gi r r e g u l a r l y f r o m a c e n t r a l s t r u c t u r e o fp o o r l y d e f i n e d m o r p h o l o g y . T h e r a -d i a t i n g , f r e q u e n t l y s i n u o u s f i l a m e n t sa r e u s u a l l y u n b r a n c h e d , a l t h o u g h t r u eb i f u r c a t i o n h a s b e e n o b s e r v e d ( F i g . 5 ,p a r t 2 ; F i g . 6 , p a r t s 7 a n d 8 ) . Thec e n t r a l j u n c t i o n o f t h e s e f i l a m e n t sv a r i e s i n c h a r a c t e r f r o m a n i r r e g u l a ro p a q u e m a s s o f o r g a n i c m a t e r i a l ( F i g .5 , p a r t 2 ; F i g . 6 , p a r t s 7 a n d 8 ) t oa d i a p h a n o u s , membranous b o d y o fp o o r l y d e l i n e a t e d m o r p h o l o g y ( F i g . 6 ,p a r t s 5 a n d 6 ) . T h e d i a m e t e r o f t h es t r u c t u r e s , m e a s u r e d i n l o n g e s t d i m e n -s i o n , v a r i e s f r o m a b o u t 8 t o 2 5 , u .

The d i a m e t e r o f t h e f i la m e n t s a n d t h e i rg e n e r a l l y s e g m e n t e d n a t u r e a r e r e m i n i s -c e n t o f t h e a l g a l - l i k e f i l a m e n t s showni n F i g . 4 , p a r t s 1 , 4 , a n d 8 , a n d F i g .6 , p a r t 1 . F o r t h i s r e a s o n i t m i g h t b es u g g e s t e d t h a t t h e s e s t r u c t u r e s a c t u a l l yr e p r e s e n t f i l a m e n t s i n a s t a t e o f randoma g g r e g a t i o n . H o w e v e r , t h e u n i f o r ml e n g t h o f f i l a m e n t s r a d i a t i n g f r o m p a r -t i c u l a r c e n t e r s ( F i g . 6 , p a r t s 4 , 6 ,a n d 8 ) , t h e o c c a s i o n a l b i f u r c a t i o n o ft h e s e f i l a m e n t s ( F i g . 5 , p a r t 2 ; F i g .6 , p a r t s 7 a n d 8 ) , a n d t h e m a s s o fo r g a n i c m a t e r i a l a p p a r e n t l y i n o r g a n i cc o n n e c t i o n w i t h t h e f il a me nt s a l w a y sp r e s e n t a t t h e c e n t e r o f r a d i a t i o n( F i g . 5 , p a r t 2 ; F i g . 6 , p a r t s 2 - 8 )r e n d e r t h i s i n t e r p r e t a t i o n u n t e n a b l e .T h e g e n e r a l s t a r l i k e s h a p e o f t h e s e o r -g a n i s m s a p p e a r s s i m i l a r , o n s u p e r f i c i a le x a m i n a t i o n , t o t h e u m b r e l l a - l i k e p r o c -e s s p r e s e n t i n a n o r g a n i s m o f p r o b -l e m a t i c a l a f f i n i t y d e s c r i b e d b e l o w( F i g . 7 ) . H o w e v e r , t h e v e r y l i m i t e da r e a l d i s t r i b u t i o n ( p r i m a r i l y t h e K a k a -b e k a F a l l s l o c a l i t y ) o f t h e o r g a n i s ms h o w n i n F i g . 7 , a s c o n t r a s t e d w i t h t h ep r e s e n c e o f t h e a s t e r o i d a l b o d i e st h r o u g h o u t t h e f o s s i l i f e r o u s z o n e o ft h e G u n f l i n t f o r m a t i o n , a n d t h e p r e s -e n c e o f m e m b r a n o u s c o n n e c t i o n s b e -t w e e n t h e " v e i n s " o f t h e u m b r e l l a -s h a p e d m a n t l e i n t h e f o r m e r o r g a n i s m( F i g . 7 , p a r t s 5 - 1 2 ) , a s c o n t r a s t e dw i t h t h e l a c k o f a n y s u c h membrane

b e t w e e n t h e r a d ia t i ng f i l a me nt s o f t h ea s t e r o i d a l b o d i e s , make a n y p o s t u l a t e dg e n e t i c r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e s e t w om o r p h o l o g i c a l t y p e s h i g h ly d u b i o u s .The a c t i n o m o r p h i c s t r u c t u r e s may b er e l a t e d t o o t h e r members o f t h e a s -s e mb l a g e , b u t n o c l e a r e v i d e n c e f o rs u c h a r e l a t i o n s h i p h a s b e e n d i s c o v e r e d .

I n g r o s s o r g a n i z a t i o n t h e a c t i n o m o r -p h i c s t r u c t u r e s a r e m o r p h o l o g i c a l l yc o m p a r a b l e t o c e r t a i n modern a c t i -n o m y c e t e s a n d t o c e r t a i n o f t h e m y x o -b a c t e r i a . A l t h o u g h t h e se a n c i e n t s t a r -s h a p e d m i c r o f o s s i l s p r o b a b l y r e p r e s e n ta s i n g l e g e n u s a n d a r e a l m o s t c e r t a i n l yo f p l a n t o r i g i n , t o r e l a t e t h e m t o a n yp r e s e n t l y known l i v i n g g r o u p a p p e a r su n w a r r a n t e d . F o r t h i s r e a s o n , a n d b e -c a u s e o f l a c k o f e v i d e n c e c l e a r l y i n -d i c a t i n g a f f i n i t y t o o t h e r members o ft h e a s s e m b l a g e , t h e s e f i l a m e n t o u s a s -t e r o i d a l b o d i e s a r e h e r e p l a c e d i n t h enew f o r m g e n u s E o a s t r i o n ( s e e a p -p e n d i x ) a n d s u b d i v i d e d , o n t h e b a s i so f t h e f o r m o f t h e r a d i a t i n g f i l a m e n t s ,i n t o t h e t w o s p e c i e s E . b i f u r c a t u m( F i g . 5 , p a r t 2 ; F i g . 6 , p a r t s 7 a n d 8 )a n d E . s i m p l e x ( F i g . 6 , p a r t s 2 - 6 ) .T h e d i s t i n c t i v e o r g a n i s m s h o w n i nF i g . 7 i s a l m o s t e n t i r e l y r e s t r i c t e d ,among t h e known G u n f l i n t c h e r t o u t -c r o p s , t o t h e l o c a l i t y n e a r K a k a b e k aF a l l s . I n t h e d e n s e b l a c k c h e r t f r o mt h i s l o c a l i t y t h e s t r u c t u r e s may b e o b -s e r v e d b y t h e t h o u s a n d s i n a r e l a t i v e l y

D i a m e t e r i n m i c r o n s

e 160-E

. S 1 2 0 .0

0 0 -4 0 4

0

E z 1 . 3 . 2 5 . 3 7 . 4 9 . 5 1 1 . 6 1 3 . 7 1 5 . 8D i a m e t e r i n m i c r o n sF i g . 9 . H i s t o g r a m s s h o w i n g s i z e d i s t r i b u t i o n o f s p h e r o i d a lb o d i e s a n d o f a l g a l f i l a m e n t s i n t h e G u n f l i n t c h e r t . T h e s i z ec l a s s e s w e r e s e l e c t e d on t h e b a s i s o f d i s c r i m i n a t i o n b y o c u l a rm i c r o m e t e r u n i t s , a n d i t i s e v i d e n t t h a t t h e r a n g e i n s i z eb e t w e e n t h e s m a l l e s t a n d t h e l a r g e s t i s c o n t i n u o u s . A s i z ed i s t r i b u t i o n o f t h i s t y p e i n d i c a t e s a d i v e r s i t y o f o r g a n i s m s ore n t i t i e s r a t h e r t h a n a n o r m a l d i s t r i b u t i o n o f a s i n g l e " s p e c i e s "o r e n t i t y .

SCIENCE, V OL . 1 4 7

4 0 10 0L.00 3 2 0Ee n00 -c

0

E 1 6 4 00. . 0Ez 8 0

5 7 2


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w t h i n s e c t i o n s o f t h e r o c k . Thei s d i s t i n c t , s h o w i n g a t r i -o r g a n i z a t i o n o f b a s a l b u l b ,s t i p e , a n d crown o f u m b r e l l a -

s h a p e . The r e l a t i v e s i z e s o f t h e s eu n i t s o f t h e o r g a n i s m vary w i d e l y ,i n g e n e r a l t h e s i z e o f t h eb u l b v a r i e s i n v e r s e l y w i t h t h e s i z et h e u m b r e l l a - l i k e crown o r m a n t l e .e crown or m a n t l e possesses d i s t i n c t

t h i c k e n i n g s , v a r y i n g i n numbers i x t o e i g h t o r more; t h e common-number i s e i g h t . The " v e i n s " s o m e -d i c h o t o m i z e a n d t e r m i n a t e i n t h eo f t h e m a n t l e . The o r g a n i s m si n d i a m e t e r f r o m 1 2 . 0 t o s l i g h t l y3 0 . 0 , u . They occur w i t h i n a p a r t i c -t h i n s e c t i o n i n a l l d i r e c t i o n s o f o r i -

a n d , when v i e w e d f r o m d i r e c t -a b o v e , t h e m a n t l e a p p e a r s somewhati n f o r m t o t h a t o f d i s c o a s t e r sI t i s d i f f i c u l t t o a s s i g n an a f f i n i t yt h i s o r g a n i s m t o a l i v i n g c o u n t e r -p r o v i d e d a n y e x i s t s . I n s h a p e a n dc o r g a n i z a t i on t h e s t r u c t u r a l f e a -

a re r e m i n i s c e n t o f c e r t a i n coe-p a r t i c u l a r l y t h e h y d r o z o a n s .e o r g a n i s m i s e x t r a o r d i n a r i l y s m a l l ,a n d i f s i z e i s a c r i t e r i o n o fi m p o r t a n c e , c l a s s i f i c a t i o n o f t h eas a c o e l e n t e r a t e must b eI t s h o u l d b e p o i n t e d o u t ,t h a t t h e t r u e s i z e o f t h i s or-i n l i f e may h a v e b e e n t h r e e t o

t i m e s i t s p r e s e n t s i z e o w i n g t oi n t h e t r a n s i t i o n f r o m t h es i l i c a g e l t o t h e c h a l c e d o n i co f t h e s i l i c a m a t r i x . E f f o r t s t o

a n a l o g i e s t o t h i s s t r u c t u r e amongd i n o f l a g e l l a t e s ( l i v i n g a n d f o s s i l ) ,c h i t i n o z o a n s , t h e p r o t o z o a , a n d t h eo b a c t e r i a h a v e b e e n u n s u c c e s s f u l .o r g a n i s m o f u n c e r t a i n a f f i n i t y i s

a s s i g n e d t o t h e new taxon K a k a -u m b e l l a t a ( F i g . 7 ) ( s e e a p p e n d i x ) .We f a c e a s i m i l a r p r o b l e m when wea n e x i s t i n g b i o l o g i c a l c o u n t e r p a r t

t h e o r g a n i s m o f F i g . 8 . T h i s or -occurs o n l y i n t h e G u n f l i n to u t c r o p s a t t h e S c h r e i b e r B e a c ha n d t h e r e i t occurs v e r y i n -i n t h e d e n s e b l a c k c h e r t s .o b s e r v a t i o n o f s e v e r a l h u n -t h i n s e c t i o n s h a s r e v e a l e d o n l y5 o r g a n i s m s w h i c h s h o w t h i s g e n e r a lOf t h e s e a number area l t h o u g h o v e r 1 0 0 f a i r l ys p e c i m e n s h a v e b e e n e x a m i n e dd e t a i l . The b a s i c o r g a n i z a t i o n c o n -o f a c e n t r a l r e l a t i v e l y t h i c k w a l l e don w h i c h s p h e r o i d a l t u b e r c l e -b o d i e s are d i s t r i b u t e d i n v a r y i n g

a n d t h e e n t i r e s t r u c t u r e i sb y a t e n u o u s o u t e r l a y e rFEBRUARY 1 9 6 5

T a b l e 1 . H y d r o c a r b o n s o b t a i n e d b y p y r o l y s i so f G u n f l i n t c h e r t a t 4 0 0 c C .H y d r o c a r b o n P a r t s p e r m i l l i o n *

M e t h a n e 8 7 . 0E t h a n e 4 . 0P r o p a n e 0 . 8Normal p e n t a n e . 2C y c l o p e n t a n e . 12 - M e t h y l p e n t a n e . 1Normal h e x a n e . 5C y c l o h e x a n e . 1Normal h e p t a n e . 0 7Normal o c t a n e . 0 1B e n z e n e . 3 4T o l u e n e . 1 5X y l e n e . 4 5I s o p r o p y l b e n z e n e . 1 3* D a t a p r o v i d e d b y John H u n t , p r e v i o u s l y o fJ e r s e y P r o d u c t i o n R e s e a r c h , T u l s a , O k l a h o m a ,n o w o f t h e Woods H o l e O c e a n o g r a p h i c I n s t i -t u t i o n .

w h i c h i s a l m o s t i n v a r i a b l y r u p t u r e d i no n e h e m i s p h e r e o r i n p a r t s o f b o t hh e m i s p h e r e s . T h e s t r u c t u r e i s e s s e n t i a l -l y a s p h e r e w i t h i n a s p h e r e , t h e t w os p h e r e s b e i n g s e p a r a t e d b y t h e t u b e r c l e -l i k e s p h e r o i d s . T h e number o f t h e l a t -t e r v a r i e s f r o m n o n e t o a s many a s 1 5 .T h e t u b e r c l e s a r e d i s t r i b u t e d o v e r t h es u r f a c e o f t h e i n n e r s p h e r e i n no d i s -c e r n i b l e g e o m e t r i c p a t t e r n , a s may b ea s c e r t a i n e d b y o p t i c a l l y s e c t i o n i n g t h eo b j e c t . When t h e r e a r e f e w o r not u b e r c l e s t h e o u t e r s p h e r e i s f r a g -m e n t e d a n d o f t e n u n d e t e c t a b l e . T h es t r u c t u r e s , i f i n t a c t , r a n g e i n d i a m e t e rf r o m a p p r o x i m a t e l y 2 8 . 0 t o 3 2 . 0 t u ,a n d many o f t h e m s h o w a t e n d e n c y t of l a t t e n t o a r o u n d e d l e n t i c u l a r s h a p e ,a l t h o u g h t h e y a r e n e v e r h i g h l yc o m p r e s s e d .I know o f no o b j e c t s s i m i l a r t o t h i samong l i v i n g o r g a n i s m s . O t h e r o b s e r v -e r s h a v e d r a w n a n a l o g i e s t o o o g o n i ao f a q u a t i c f u n g i a n d t o c e r t a i n c o l o n i a la l g a e . H o w e v e r , n o n e o f t h e s e com-p a r i s o n s w i t h s t a n d c l o s e s c r u t i n y . I t i sp r o b a b l e t h a t t h e s t r u c t u r e w a s a f r e e -f l o a t i n g c o l o n i a l p h o t o s y n t h e t i c o r g a -n i s m , a n d i t i s p o s s i b l e t h a t t h e s m a l lt u b e r c l e s h a d a r o l e i n v e g e t a t i v e r e -p r o d u c t i o n . D e s p i t e c a r e f u l s e a r c h i nmany t h i n s e c t i o n s o f t h e c h e r t f r o mt h e S c h r e i b e r l o c a l i t y , n o i n t e r m e d i a t eo r w h a t m i g h t b e c a l l e d o n t o g e n e t i cs t a g e s h a v e b e e n f o u n d . T h i s o r g a n i s mo f u n c e r t a i n a f f i n i t y i s h e r e p l a c e d i nt h e new t a x o n E o s p h a e r a t y l e r i ( s e ea p p e n d i x ) .I t s h o u l d b e n o t e d t h a t t h e o r g a -n i s m s s h o w n i n F i g s . 2 t o 8 d o n o tr e p r e s e n t t h e t o t a l r a n g e o f s t r u c t u r e sw h i c h h a v e t h u s f a r b e e n f o u n d i n t h eG u n f l i n t c h e r t . T h e y d o r e p r e s e n t some

o f t h e commonest a n d most d i s t i n c t i v ef o r m s t h u s f a r o b s e r v e d . A l l o r g a n i s m sshown a r e i n d i g e n o u s t o t h e r o c k , a se v i d e n c e d b y t h e i r p r e s e n c e w i t h i n t h es o l i d t r a n s l u c e n t s i l i c a m a t r i x o f c h a l -c e d o n i c c h e r t .C h e m i c a l S t u d i e s o f t h eO r g a n i c M a t t e r

The a n t i q u i t y o f t h e o r g a n i c m a t t e ri n t h e G u n f l i n t c h e r t a n d i t s d e f i n i t eb i o g e n i c o r i g i n l e n d much i n t e r e s t t ov a r i o u s c h e m i c a l a s p e c t s o f t h e Gun-f l i n t f o r m a t i o n , p a r t i c u l a r l y w i t h r e f -e r e n c e t o p r o b l e m s o f t h e u l t i m a t e a n t i q -u i t y o f l i f e a n d t h e n a t u r e o f v e r ya n c i e n t o r g a n i c m a t t e r . I n a s m u c h a st h e G u n f l i n t f o r m a t i o n i s p r o b a b l y t h el e a s t m e t a m o r p h o s e d M i d d l e P r e c a m -b r i a n f o r m a t i o n n ow known i n t h e g e o -l o g i c r e c o r d , t h e p o s s i b i l i t i e s o f s e c u r -i n g m e a n i n g f u l b i o g e o c h e m i c a l d a t aa r e a t t r a c t i v e . W i t h t h i s e n d i n v i e w ,a number o f s t u d i e s h a v e b e e n m a d e ,some o f w h i c h a r e s u m m a r i z e d h e r e .The o r g a n i c f r a c t i o n o f t h e d a r k e ra n d more h i g h l y c a r b o n a c e o u s s a m p l e so f t h e c h e r t r a n g e s f r o m 0 . 2 t o 0 . 6p e r c e n t ( d r y w e i g h t ) , t h e a v e r a g e f o r t h ed a r k e r s a m p l e s b e i n g 0 . 3 7 p e r ce n t , o r3 7 0 0 p a r t s p e r m i l l i o n . A l t h o u g h t h e r ei s s o m e p r e s u m p t i v e e v i d e n c e o f t h ep r e s e n c e o f a m i n o a c i d s , c a r e f u l r e r u n sh a v e y i e l d e d s u c h l o w v a l u e s t h a t t h ed a t a a r e i n c o n c l u s i v e .D e s t r u c t i v e d i s t i l l a t i o n o f t h e c h e r ta t 400C y i e l d e d h y d r o c a r b o n s i n t h er e l a t i v e p r o p o r t i o n s g i v e n i n T a b l e 1 .The o r g a n i c r e s i d u e o f t h e G u n f l i n tc h e r t , a f t e r d e m i n e r a l i z a t i o n i n h y d r o -g e n f l u o r i d e , y i e l d s s m a l l a m o u n t s o fe x t r a c t a b l e compounds when e l u t e dw i t h b e n z o l a n d m e t h a n o l . T h e e x t r a c -t i v e s f l u o r e s c e s t r o n g l y i n u l t r a v i o l e tl i g h t . D a t a r e c e n t l y o b t a i n e d b y W. G .M e i n s c h e i n s h o w t h e f o l l o w i n g e x t r a c t ss e c u r e d b y e l u t i n g t h e o r g a n i c r e s i d u ef r o m 1 8 2 4 g r a m s o f c h e r t a f t e r d i s -s o l u t i o n o f t h e s i l i c a : N - h e p t a n e e l u a t e ,2 . 1 m g ; c a r b o n t e t r a c h l o r i d e e l u a t e ,1 . 3 m g ; b e n z e n e e l u a t e , 0 . 3 m g ; a n dm e t h a n o l e l u a t e , 1 0 . 9 m g . O f t h e s e e x -t r a c t a b l e s t h e h e p t a n e a n d c a r b o nt e t r a c h l o r i d e f r a c t i o n s a r e p r e s u m a b l ya l l a l k a n e h y d r o c a r b o n s , a n d t h e b e n -z e n e e l u a t e i s p r e s u m a b l y made u p o fa r o m a t i c h y d r o c a r b o n s , p r o b a b l y c o n -s i s t i n g p r i m a r i l y o f p h e n a n t h r e n e s , a ss h o w n b y u l t r a v i o l e t a b s o r p t i o n . T h em e t h a n o l n o n h y d r o c a r b o n e l u a t e w a ss u b j e c t e d t o i n f r a r e d a b s o r p t i o n s t u d i e s ,w i t h t h e r e s u l t s h o w n i n t h e s p e c t r u m

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12/13

o f F i g . 1 0 . The i n f r a r e d a b s o r p t i o n s p e c -t r u m i n d i c a t e s t h e p r e s e n c e o f c a r b o n y lb o n d i n g a n d a l c o h o l a n d e s t e r l i n k a g e s .One v e r y i n t e r e s t i n g a s p e c t o f t h ec a r b o n c h e m i s t r y o f t h e G u n f l i n t o r -g a n i c m a t t e r i s t h e n a t u r e o f i t s s t a b l ec a r b o n i s o t o p i c c o m p o s i t i o n . S e v e r a ld e t e r m i n a t i o n s h a v e b e e n made o f t h eC ' 3 / C " 2 r a t i o o f t h e o r g a n i c f r a c t i o n .B y u s i n g t h e P e e d e e b e l e m n i t e s t a n d a r da n d c o r r e c t i n g f o r 0 Q 7 , S . R . S i l v e r m a ns e c u r e d a C 3 ! / C " 2 r a t i o o f - 3 3 . 1 p e rm i l 8 . T h i s v a l u e f a l l s c l o s e t o t h el o w e n d o f t h e r a n g e f o r s o l i d a n dl i q u i d c o n t e m p o r a r y b i o g e n i c c a r b o n( t h a t i s , o r g a n i c m a t t e r p h o t o s y n t h e t i -c a l l y d e p l e t e d i n C ' 3 ) . S u c h a C ' 3 c o n -t e n t i s p u t a t i v e e v i d e n c e t h a t t h e Gun-f l i n t o r g a n i c m a t t e r w a s p r o d u c e d b yp h o t o s y n t h e s i s , f r o m a n a l o g y w i t h c o n -t e m p o r a r y p h o t os y n t h e t i c p r o d u c t ss u c h a s wood o r w i t h known f o s s i lp r o d u c t s o f p h o t o s y n t h e s i s , s u c h a sp e a t , l i g n i t e , a n d c o a l ( 1 7 ) . F u r t h e re v i d e n c e i n t h i s d i r e c t i o n wa s s e c u r e db y T . H o e r i n g i n a n a l y s i s o f t h eC ' 3 / C ' - r a t i o i n t h e o r g a n i c c a r b o n o ft h e G u n f l i n t a n d c o m p a r i s o n o f t h i sr a t i o w i t h t h e C ' 3 / C " 2 r a t i o o f t h e c a r -b o n a t e f r a c t i o n i n t h e s a m e r o c k s a m -p l e . T h e v a l u e f o r t h e o r g a n i c c a r b o nw a s - 2 9 . 2 p e r m i l 8 , a n d t h e v a l u ef o r t h e i n o r g a n i c C a C o 3 f r a c t i o n wa s- 1 1 . 6 3 p e r m i l 8 ( t h e v a l u e s r e f e r t ot h e S o l e n h o f e n L i m e s t o n e N a t i o n a l B u -r e a u o f S t a n d a r d s r e f e r e n c e s a m p l eN o . 2 0 ) . T h e d i f f e r e n c e s h e r e b e t w e e nt h e v a l u e s f o r r e d u c e d ( o r g a n i c ) c a r -b o n a n d t h e CaCO3 c a r b o n a t t e s t f u r -t h e r t o t h e p h o t o s y n t h e t i c o r i g i n o f t h eG u n f l i n t c h e r t o r g a n i c m a t t e r a n d a r eo f i n t e r e s t i n s p e c u l a t i o n o n w h e t h e rt h e p a l e o e n v i r o n m e n t o f G u n f l i n t t i m ew a s o x i d i z i n g o r r e d u c i n g .P a l e o e n v i r o n m e n t o f D e p o s i t i o n

I t i s g e n e r a l l y r e c o g n i z e d t h a t t h eP r e c a m b r i a n b a n d e d , s i l i c e o u s , i r o n -b e a r i n g f o r m a t i o n s s u c h a s t h e G u n -f l i n t a r e s e d i m e n t a r y d e p o s i t s , b u t t h e r ei s n o g e n e r a l a g r e e m e n t a s t o t h es o u r c e , m e t h o d o f t r a n s p o r t a t i o n , a n dmanner o f d e p o s i t i o n o f t h e i r o n a n ds i l i c a . I n t e r p r e t a t i o n o f p a l e o e n v i r o n -ment i s b a s e d t o a l a r g e e x t e n t u p o nk n o w l e d g e g a i n e d f r o m t h e s t u d y o ft h e p h y s i c a l a n d c h e m i c a l p r o c e s s e so p e r a t i n g i n s i m i l a r e n v i r o n m e n t s t o -d a y . I n t h e c a s e o f t h e s i l i c e o u s i r o nf o r m a t i o n s o f t h e P r e c a m b r i a n t y p e ,t h e r e e x i s t s n o m o d e r n e x a m p l e ; n o r i s

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t h e r e known a s i n g l e p l a c e w h e r e s e d i -m e n t s o f t h i s t y p e a r e b e i n g d e p o s i t e dt o d a y . F u r t h e r m o r e , s i m i l a r s e d i m e n t sa r e e i t h e r v e r y r a r e o r n on e x i s t e n t i nP a l e o z o i c , M e s o z o i c , a n d C e n o z o i cs t r a t i g r a p h i c s e c t i o n s . T h u s , r e c o n s t r u c -t i o n o f t h e p a l e o e n v i r o n m e n t o f t h es i l i c e o u s i r o n - h e a r i n g s e d i m e n t s d e -p e n d s u p o n c i r c u m s t a n t i a l e v i d e n c el i m i t e d o n l y b y t h e l a w s o f p h y s i c sa n d c h e m i s t r y . T h i s s i t u a t i o n h a s l e dt o a w i d e v a r i e t y o f i n t e r p r e t a t i o n s a n dc o n t r o v e r s i a l p o i n t s o f v i e w .Van H i s e a n d L e i t h ( 1 8 ) c o n c l u d e dt h a t i n t h e L a k e S u p e r io r r e g i o n t h ei r o n a n d s i l i c a w e r e d e r i v e d p a r t l y b yw e a t h e r i n g o f p r e - e x i s t i n g b a s i c i g n e -o u s r o c k s a n d p a r t l y b y d i r e c t m a g -m a t i c c o n t r i b u t i o n o r r e a c t i o n o f s e aw a t e r w i t h h o t l a v a s . The w e a t h e r i n gh y p o t h e s i s h a s s i n c e b e e n s t r o n g l y s u p -p o r t e d b y G r u n e r ( 1 9 ) , W o o l n o u g h( 2 0 ) , S a k a m o t o ( 2 1 ) , J a m e s ( 2 2 ) ,A l e x a n d r o v ( 2 3 ) , a n d Hough ( 2 4 ) .T h e d i r e c t - m a g m a t i c o r h o t - s p r i n g h y -p o t h e s i s h a s r e c e i v e d s u p p o r t f r o m C o l -l i n s , Q u i r k e , a n d Thompson ( 2 5 ) ,Moore ( 2 6 ) , M a g n i i s s o n ( 2 7 ) , Dunn( 2 8 ) , G o o d w i n ( 8 ) , a n d O f t e d a h l ( 2 9 ) .T h e r e s e e m s t o b e g e n e r a l a g r e e m e n tt h a t t h e P r e c a m b r i a n i r o n f o r m a t i o na c c u m u l a t e d i n a s u b a q u e o u s e n v i r o n -m e n t . T h e s p e c i f i c n a t u r e o f t h i s e n -v i r o n m e n t i s o p e n t o q u e s t i o n . T h e s i t eo f d e p o s i t i o n o f t h e i r o n f o r m a t i o n i ss p e c i f i e d b y Van H i s e a n d L e i t h ( 1 8 )a n d O f t e d a h l ( 2 9 ) a s t h e s e a ; b yG r u n e r ( 1 9 ) a n d Moore a n d M a y n a r d( 2 6 ) a s l a k e s o r t h e s e a ; b y T y l e r a n dT w e n h o f e l ( 3 0 ) , J a m e s ( 2 2 ) , a n dG o o d w i n ( 8 ) a s m a r g i n a l b a s i n s w i t hr e s t r i c t e d c o n n e c t i o n s w i t h t h e s e a ; b yW o o l n o u g h ( 2 0 ) , S a k a m o t o ( 2 1 ) , A l e x -a n d r o v ( 2 3 ) , a n d H o u g h ( 2 4 ) a sl a k e s ; a n d b y C o l l i n s , Q u i r k e , a n dThompson ( 2 5 ) a s p o o l s , p o n d s , a n di r r e g u l a r f l o w o f w a t e r o v e r a s u r f a c ei n t e r m i t t e n t l y e x p o s e d t o t h e a i r .An i n t e n s i v e s t u d y o f t h e p h y s i c a la n d c h e m i c a l a t t r i b u t e s , s u c h a s c h e m i -c a l c o m p o s i t i o n , m i n e r a l o g y , g r a i nm o r p h o l o g y , t e x t u r e s , s t r u c t u r e s , a n dr e l a t i o n s h i p s t o o t h e r s e d i m e n t s , s h o u l dp r o v i d e t h e c l u e s n e c e s s a r y t o d e f i n et h e e n v i r o n m e n t o f d e p o s i t i o n o f t h ei r o n f o r m a t i o n . T h e c h e m i c a l c o m p o s i -t i o n o f t h e s e r o c k s i s r a t h e r w e l l known( t h i s i s t r u e o n l y w i t h r e s p e c t t o t h em a j o r c o n s t i t u e n t s ) i n a r e a s w h i c hh a v e s t i m u l a t e d e c o n o m i c i n t e r e s t , b u tt h e r e a r e e x t e n s i v e a r e a s f o r w h i c h weh a v e l i t t l e o r n o i n f o r m a t i o n . T h u s , as t a t i s t i c a l a p p r o a c h t o t h e

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Science 1965 Barghoorn 563 75