Fox Hills Formation - Die Weißen Steine

Lesedauer 9 Minuten

Die Fox Hills Formation erlaubt interessante Einblicke in die Küstenwelt eines schwindenden Meeres: Ihre maastrichtischen Schluff- und Sandsteine entstanden am Rand des sich zurückziehenden Pierre Seaway im heutigen South Dakota, North Dakota, Montana, Wyoming und Colorado, wo sich offene Meeresräume in flache Schelfgebiete, Gezeitenmündungen und Deltalandschaften verwandelten.

Fielding B. Meek & Ferdinand V. Hayden

Fielding Bradford Meek und Ferdinand Vandeveer Hayden führten die Einheit als Fox Hills group ein. Die namengebenden Aufschlüsse liegen in der Fox Ridge-Region im heutigen South Dakota. ¹ Die zunächst als „Formation No. 5“ bezeichnete Folge erhielt später ihren geographischen Namen. Der historische Ausdruck „Nebraska Territory“ bezeichnet dabei aber noch ein weit größeres Gebiet als den heutigen Bundesstaat Nebraska. In neueren Arbeiten können einem immer noch unterschiedliche Namen begegnen: sowohl Fox Hills Formation als auch Fox Hills Sandstone sind gebräuchlich.²

Die historische Typlokalität allein erschloss jedoch weder die vollständige Schichtenfolge noch deren seitliche Veränderungen. Karl M. Waage untersuchte deshalb ein größeres Typgebiet in den Counties Dewey, Ziebach und Corson. Seine Monographie von 1968 wurde zur Grundlage der modernen Gliederung und Umweltrekonstruktion.³ Ian G. Speden bearbeitete anschließend die Muscheln, während Neil H. Landman und Waage die Scaphiten aus South Dakota und Wyoming ausführlich untersuchten. Damit entstand ein Forschungsgerüst, das Gesteinsfolge, Fossilgemeinschaften und zeitliche Einordnung miteinander verbindet.⁴⁵

Geologie

Die Fox Hills Formation besteht vor allem aus Schluffen, Schluffsteinen und meist feinkörnigen Sanden beziehungsweise Sandsteinen. Sandige Tone und örtlich pflanzenreiche oder kohlenführende Lagen ergänzen die Folge. Dabei zeigen sich oft unterschiedliche Verfestigungsgrade: Im Typgebiet sind viele Sedimente vergleichsweise locker, während anderswo feste Sandsteinbänke die Aufschlüsse prägen.⁶ Aufschlüsse finden sich in South Dakota, North Dakota, Montana, Wyoming und Colorado. In den nördlichen Great Plains wechseln sie vielfach zwischen dem marinen Pierre Shale und der überwiegend kontinentalen Hell Creek Formation. In Colorado folgt dagegen die Laramie Formation.⁷⁸ Im Typgebiet werden das Trail City Member, das Timber Lake Member und das Iron Lightning Member unterschieden. Tonige Schluffe des unteren Abschnitts bildeten hier einen untermeerischen Sandkörper, dessen sandigere Ablagerungen dem Timber Lake Member zugeordnet werden. Das Trail City Member umfasst seitlich unterschiedliche Ausbildungen: Die fossilreichen, stark durchwühlten Sedimente der Little Eagle Lithofacies unterscheiden sich deutlich von den fossilärmeren, dünn wechselgeschichteten Sedimenten der Irish Creek Lithofacies. Solche Unterschiede zeigen, wie stark sich die Bedingungen schon innerhalb desselben Schichtabschnitts verändern konnten.⁹

Die oberen Abschnitte führen näher an die späteren Küstenverläufe. In der regionalen Gliederung des Typgebiets gehören die Bullhead Lithofacies und die Colgate Lithofacies zum Iron Lightning Member. Sie umfassen Deltafrontablagerungen beziehungsweise helle Sandsteine und Rinnenfüllungen. In anderen Gebieten erscheint Colgate dagegen als eigenes Member. Die Namen sollten deshalb immer mit ihrer jeweiligen regionalen Gliederung verwendet werden.¹⁰ Wie anders ein Profil aussehen kann, zeigt Bowman County in North Dakota: dort zeigt sich eine ungefähr 37 Meter mächtige, nach oben gröber werdende Folge, einschließlich eines neu einbezogenen basalen Schluff-Ton-Abschnitts. Die regional unterschiedenen Trail City-, Timber Lake– und Colgate Member zeigen Ablagerungen, die auf heftige Stürme schließen lassen, Strömungsstrukturen und Spurenfossilien. Besonders häufig sind Baue von Ophiomorpha. Sie dokumentieren Organismen, die im Küstensand lebten, auch dort, wo kaum Körperfossilien erhalten sind. Wurzelabdrücke und Blätter am oberen Übergang weisen auf die Nähe zum Festland hin.¹¹ Die für die Formation berühmten Konkretionen sind verhärtete Körper innerhalb weicherer Sedimente. Im unteren marinen Teil des Typgebiets liegen mehrere fossilreiche Konkretionenhorizonte übereinander. Einzelne Lagen enthalten besonders viele Exemplare weniger dominierender Molluskenarten. Waage deutete ihre weiträumig verfolgbaren Gemeinschaften als Ergebnis wiederholter Massensterben mit relativ geringer Umlagerung vor der Einbettung. Die genaue Ursache bleibt aber offen. Sauerstoffmangel oder Änderungen von Salzgehalt und Trübung kommen als Erklärungen infrage, eine gesicherte Ursache für sämtliche Lagen ist daraus nicht abzuleiten.¹²

Die schwindenen Reste eines einst riesigen Binnenmeeres

Die Fox Hills Formation gehört ins Maastrichtium, doch ihre Grenzen sind nicht überall gleich alt. In Colorado und im östlichen Wyoming sind Fox-Hills-Ablagerungen der Hoploscaphites birkelundae-Zone älter als entsprechende Teile des Typgebiets in South Dakota. Die Küstenfazies wanderte mit dem Rückzug des Binnenmeeres.¹³ Für den Blick auf das Ende der Kreidezeit ist außerdem eine ältere Grenzdeutung in der Badlands-Region wichtig. Dort wurde eine mächtige verformte Sedimentlage, die „Disturbed“ oder „Disrupted Zone“, als Kreide-Paläogen-Grenze interpretiert. Untersuchungen der Ammoniten- und Belemnitennachweise ordnen diesen Abschnitt noch dem oberen Maastrichtium zu. Die verformte Lage darf deshalb nicht allein wegen ihres ungewöhnlichen Erscheinungsbildes als Ablagerung des Chicxulub-Ereignisses betrachtet werden.¹⁴ Ein weiterer Forschungszugang erschließt sogar die Bewegungen einzelner Tiere. Isotopenzusammensetzung von vier fossilen Ohrsteinen des Fisches Vorhisia vulpes aus South Dakota zeigen Veränderungen der Wasserbedingungen. Daraus rekonstruierten die Autoren einen Lebenszyklus zwischen brackigem Mündungswasser und offenem Meer mit einer späteren Rückkehr ins Ästuar. Mündungen und Meer waren durch wandernde Tiere miteinander verbunden.¹⁵

Zwar erlaubt die Fox Hills Formation schon, sich ein Bild über die Meereswelt kurz vor dem Chicxulub-Einschlag zu machen. Doch wird dieses Bild von der Dynamik des schwindenden Pierre Seaways getrübt: viele Funde wurden während der nicht linear verlaufenden Verlandung aus ihrem Kontext gerissen und umgelagert. Das Meer zog sich schließlich nicht linear zurück, vielmehr schwankte der Meeresspiegel während des Jahrmillionen dauernden Ablagerungszeitraums. Gebiete, die bereits verlandet waren, konnten doch einige Jahrtausende später wieder überflutet gewesen sein, bis sie erneut verlandeten. Ebenso unsicher ist die Rekonstrukton der Meeresfauna. Der Fossilbericht ist zwar sehr reichhaltig, doch ist es schwer zu sagen, ob die Arten, die in den Fox Hills-Schichten fehlen, aber in den obersten Schichten des älteren Pierre Shale noch vorkommen, wirklich bereits vor dem Massenaussterben am Ende der Kreidezeit ausgestorben sind. Viele von ihnen sind nämlich aus anderen spätmaastrichtischen Formationen Nordamerikas oder wenigstens aus anderen Teilen der Welt noch direkt vor der K-Pg-Grenze überliefert, sodass es zumindest wahrscneinlich ist, dass sie auch gelegentlich noch im Pierre Seaway vorkamen und dort bis zum Ende des Mesozoikums überlebt haben.

Heutige Lage der Fox Hills Formation:

Lage: Great Plains und angrenzende Gebiete der USA; Aufschlüsse in South Dakota, North Dakota, Montana, Wyoming und Colorado

Benannt: 1862 von Meek & Hayden

Koordinaten heute: 46.3° N, 100.5° W

Paläo-Koordinaten: ca. 54.4° N, 60.4° W

Alter: 71–66 Ma

Liegt unter: Hell Creek Formation; Lance Formation; Laramie Formation

Liegt über: Pierre Shale; Lewis Shale

Paläo-Lage der Fox Hills Formation:

Fossilbericht

Ammoniten wie Hoploscaphites, Discoscaphites und Sphenodiscus prägen die marine Fauna und ermöglichen ihre zeitliche Gliederung.¹⁶¹⁷ Auch Muscheln bilden besonders reiche Gemeinschaften in den Konkretionen.¹⁸ Die Küstenschnecke Neritoptyx hogansoni bewahrt sogar Pigmentmuster; ihre Schalen dienten nach dem Tod als Unterkunft für Einsiedlerkrebse.¹⁹ Beschädigte Gehäuse von Hoploscaphites nicolletii wurden 2025 als Hinweise auf tödliche Angriffe von Räubern interpretiert. Krebse und schalenlose Kopffüßer gehören zu den vorgeschlagenen Verursachern.²⁰ 2026 beschrieben Forscher außerdem Uluciala rotundata anhand fossiler Schnäbel aus dem Pierre Shale und der Fox Hills Formation: einen frühen Vertreter der Tintenfische.²¹ Fische sind unter anderem durch Enchodus gladiolus und Hadrodus aus dem Fairpoint Member belegt.²² Blätter von Mesocyparis borealis, Marmarthia johnsonii und weiteren Pflanzen dokumentieren die benachbarte Vegetation.²³

Ein dreidimensional erhaltener Schädel von Mosasaurus hoffmanni aus South Dakota gehört zu den spektakulärsten Wirbeltierfunden. Er wurde als lose Konkretion gefunden; seine Zuordnung zum Trail City Member beruht auf Gesteinsvergleich und regionaler Biostratigraphie.²⁴ In den Küsten- und Mündungsablagerungen North Dakotas sind außerdem Salamander, Weichschildkröten, Champsosaurus laramiensis und Vogelreste nachgewiesen. Sie zeigen, dass die Formation auch angrenzende brackige und süßwasserbeeinflusste Lebensräume erschließt.²⁵ Zwei 2023 beschriebene Zehenknochen aus dem Fairpoint Member und dem Iron Lightning Member wurden Ornithomimiden zugeordnet, beim zweiten Fund vorsichtig. Unterschiede ihrer Oberflächenerhaltung sprechen für unterschiedliche Transportgeschichten.²⁶ Dinosaurierreste in Küstensedimenten belegen dabei keine marine Lebensweise: Landtiere konnten nach ihrem Tod in benachbarte Meeres- oder Gezeitenablagerungen gelangen. Die Fossilien ergeben somit ein vielfältiges Bild der Übergangsräume zwischen offenem Binnenmeer und den Landschaften seiner Küste.

Die Artenvielfalt des Pierre Shale sowie seiner Nachbarformationen ist in einem eigenen Artikel gelistet. Alle spektakulären Lebewesen der Meereswelt, also von den Muscheln, Kopffüßern und Fischen, bis hin zu den mächtigen Meeresreptilien, die dort lebten, findest du hier!

**Weitere Lagerstätten des Pierre Seaway:**

Alle anderen Lagerstätten, die in meinen Büchern eine Rolle spielen, erreichst du über meine interaktive Karte:

Quellenangaben:

1
U.S. Geological Survey (o. J.). Fox Hills: Geologic unit information and publication history. National Geologic Map Database, Geolex. Online-Lexikon. ↩︎
2
Meek, F. B. & Hayden, F. V. (1862). Descriptions of new Lower Silurian, (Primordial), Jurassic, Cretaceous, and Tertiary fossils, collected in Nebraska, by the exploring expedition under the command of Capt. Wm. F. Raynolds, U.S. Topographical Engineer; with some remarks on the rocks from which they were obtained. Proceedings of the Academy of Natural Sciences of Philadelphia, 13 [1861], 415–447. ↩︎
3
Waage, K. M. (1968). The type Fox Hills Formation, Cretaceous (Maestrichtian), South Dakota. Part 1. Stratigraphy and paleoenvironments. Bulletin of the Peabody Museum of Natural History, 27, 1–175. Originalveröffentlichung. ↩︎
4
Speden, I. G. (1970). The type Fox Hills Formation, Cretaceous (Maestrichtian), South Dakota. Part 2. Systematics of the Bivalvia. Bulletin of the Peabody Museum of Natural History, 33, 1–222. Originalveröffentlichung. ↩︎
5
Landman, N. H. & Waage, K. M. (1993). Scaphitid ammonites of the Upper Cretaceous (Maastrichtian) Fox Hills Formation in South Dakota and Wyoming. Bulletin of the American Museum of Natural History, 215, 1–257. ↩︎
6
Waage, K. M. (1964). Origin of repeated fossiliferous concretion layers in the Fox Hills Formation. Kansas Geological Survey Bulletin, 169, 541–563. Originalveröffentlichung. ↩︎
7
U.S. Geological Survey (o. J.). Fox Hills: Geologic unit information and publication history. National Geologic Map Database, Geolex. Online-Lexikon. ↩︎
8
Landman, N. H. & Cobban, W. A. (2003). Ammonites from the upper part of the Pierre Shale and Fox Hills Formation of Colorado. American Museum Novitates, 3388, 1–45. doi:10.1206/0003-0082(2003)388<0001:AFTUPO>2.0.CO;2 ↩︎
9
Witts, J. D. et al. (2020). Evolutionary stasis, ecophenotypy and environmental controls on ammonite morphology in the Late Cretaceous (Maastrichtian) Western Interior Seaway, USA. Palaeontology, 63(5), 791–806. doi:10.1111/pala.12488 ↩︎
10
U.S. Geological Survey (o. J.). Fox Hills: Geologic unit information and publication history. National Geologic Map Database, Geolex. Online-Lexikon. ↩︎
11
Daly, D. J. (1984). Stratigraphy and depositional environments of the Fox Hills Formation (Upper Cretaceous), Bowman County, North Dakota. Masterarbeit, University of North Dakota. Universitätsarchiv. ↩︎
12
Waage, K. M. (1964). Origin of repeated fossiliferous concretion layers in the Fox Hills Formation. Kansas Geological Survey Bulletin, 169, 541–563. Originalveröffentlichung. ↩︎
13
Landman, N. H. & Cobban, W. A. (2003). Ammonites from the upper part of the Pierre Shale and Fox Hills Formation of Colorado. American Museum Novitates, 3388, 1–45. doi:10.1206/0003-0082(2003)388<0001:AFTUPO>2.0.CO;2 ↩︎
14
Landman, N. H. et al. (2013). Cephalopods from the Badlands National Park area, South Dakota: Reassessment of the position of the Cretaceous/Paleogene boundary. Cretaceous Research, 42, 1–27. doi:10.1016/j.cretres.2012.12.011 ↩︎
15
Carpenter, S. J., Erickson, J. M. & Holland, F. D., Jr. (2003). Migration of a Late Cretaceous fish. Nature, 423, 70–74. doi:10.1038/nature01575 ↩︎
16
Landman, N. H. et al. (2013). Cephalopods from the Badlands National Park area, South Dakota: Reassessment of the position of the Cretaceous/Paleogene boundary. Cretaceous Research, 42, 1–27. doi:10.1016/j.cretres.2012.12.011 ↩︎
17
Landman, N. H. & Waage, K. M. (1993). Scaphitid ammonites of the Upper Cretaceous (Maastrichtian) Fox Hills Formation in South Dakota and Wyoming. Bulletin of the American Museum of Natural History, 215, 1–257. ↩︎
18
Speden, I. G. (1970). The type Fox Hills Formation, Cretaceous (Maestrichtian), South Dakota. Part 2. Systematics of the Bivalvia. Bulletin of the Peabody Museum of Natural History, 33, 1–222. Originalveröffentlichung. ↩︎
19
Erickson, J. M. (2019). Neritoptyx hogansoni new species (Gastropoda, Mollusca) from the Upper Cretaceous Fox Hills Formation on the Dakota Isthmus, western United States. Journal of Paleontology, 93(2), 278–290. doi:10.1017/jpa.2018.82 ↩︎
20
Tajika, A. et al. (2025). Lethal injuries on the scaphitid ammonoid Hoploscaphites nicolletii (Morton, 1842) in the Upper Cretaceous Fox Hills Formation, South Dakota, USA. Swiss Journal of Palaeontology, 144, 1. doi:10.1186/s13358-024-00341-6 ↩︎
21
Sugiura, K. et al. (2026). The oldest sepioid cephalopod from the Cretaceous discovered by Digital fossil-mining with zero-shot learning AI. Communications Biology, 9, 301. doi:10.1038/s42003-026-09519-9 ↩︎
22
Becker, M. A. et al. (2009). Osteichthyans from the Fairpoint Member of the Fox Hills Formation (Maastrichtian), Meade County, South Dakota, USA. Cretaceous Research, 30(4), 1031–1040. doi:10.1016/j.cretres.2009.03.006 ↩︎
23
Peppe, D. J., Erickson, J. M. & Hickey, L. J. (2007). Fossil leaf species from the Fox Hills Formation (Upper Cretaceous: North Dakota, USA) and their paleogeographic significance. Journal of Paleontology, 81(3), 550–567. doi:10.1666/05067.1 ↩︎
24
Harrell, T. L., Jr. & Martin, J. E. (2015). A mosasaur from the Maastrichtian Fox Hills Formation of the northern Western Interior Seaway of the United States and the synonymy of Mosasaurus maximus with Mosasaurus hoffmanni (Reptilia: Mosasauridae). Netherlands Journal of Geosciences, 94(1), 23–37. doi:10.1017/njg.2014.27 ↩︎
25
Hoganson, J. W., Erickson, J. M. & Holland, F. D., Jr. (2007). Amphibian, reptilian, and avian remains from the Fox Hills Formation (Maastrichtian): Shoreline and estuarine deposits of the Pierre Sea in south-central North Dakota. Geological Society of America Special Paper, 427, 239–256. doi:10.1130/2007.2427(18) ↩︎
26
Chamberlain, J. A., Jr., Knoll, K. & Sertich, J. J. W. (2023). Non-avian theropod phalanges from the marine Fox Hills Formation (Maastrichtian), western South Dakota, USA. PeerJ, 11, e14665. doi:10.7717/peerj.14665 ↩︎

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