mini|Küstenregion im Monte-León-Nationalpark in der Provinz Santa Cruz Die Santa-Cruz-Formation ist eine lithostratigraphische Einheit, die über weite Teile Patagoniens verbreitet ist und in den Übergang vom Unteren zum Mittleren Miozän vor etwa 16 bis 18 Millionen Jahren zu stellen ist. Hauptsächlich zusammengesetzt ist sie aus feinkörnigen Sand- und Ton-/Schluffsteinlagen, denen vulkanische Ablagerungen zwischengeschaltet sind. Sie ist vor allem im unteren Bereich sehr reichhaltig an Fossilien mit zum Teil vollständigen Skelettfunden. Diese umfassen hauptsächlich Vögel und Säugetiere, es kommen aber auch Reptilien und Amphibien vor. Durch ihre Reichhaltigkeit stellt die Santa-Cruz-Formation eines der wichtigsten Fundgebiete aus dieser geologischen Epoche weltweit dar. Die aufgefundene Faunengemeinschaft, bestehend aus großen Lauf- und Wasservögeln sowie großen herbivor lebenden Säugetieren lässt eine Landschaft mit Galeriewäldern und offenen Habitaten rekonstruieren. Fossilreiche Aufschlüsse befinden sich hauptsächlich an der Atlantikküste Argentiniens, es sind aber auch bedeutende Fundpunkte im Landesinnern bekannt. Die Erforschung der Santa-Cruz-Formation begann bereits in der Mitte des 19. Jahrhunderts. Eine Intensivierung der Untersuchungen setzte ab 2003 wieder ein.
Die ersten Fossilien wurden bereits 1845 in der Santa-Cruz-Formation entdeckt und nach England gebracht. Im Jahr darauf beschrieb Richard Owen mit Nesodon, einem Vertreter der heute ausgestorbenen Südamerikanischen Huftiere, die erste Gattung aus der Gesteinseinheit. Eine große Phase der Erforschung begann Ende des 19. Jahrhunderts, als die Gebrüder Carlos und Florentino Ameghino mehrere Jahre in der Region Funde dokumentierten und diese publizierten. Von Florentino Ameghino stammt dabei auch die Bezeichnung „Santa-Cruz-Formation“, die er erstmals 1889 benutzte. In der Nachfolge der Ameghinos betätigten sich vor allem verschiedene Wissenschaftler der Princeton University in den Fossilaufschlüssen, was bis zum Beginn der 1930er Jahre anhielt. Erst Ende des 20. Jahrhunderts rückte dann die Santa-Cruz-Formation wieder näher in den Fokus der internationalen Forschung.
Geographische Lage mini|Fossilfundstellen der Santa-Cruz-Formation Die Santa-Cruz-Formation ist eine fossilführende Gesteinseinheit, die im südlichen Südamerika, hauptsächlich in Patagonien östlich der Anden, verbreitet ist und im Norden etwa vom Lago Buenos Aires bei 46° nach Süden bis zum Río Turbio bei 51,6° südlicher Breite reicht. Die fossilreichsten Aufschlüsse liegen vor allem an der steilen Ostküste in der argentinischen Provinz Santa Cruz bei etwa 51° südlicher Breite zwischen den Mündungen des Río Coyle und des rund 70 km weiter südlich gelegenen Río Gallegos in den Atlantischen Ozean, etwa 100 km nördlich der Magellanstraße. Hier wurden bisher an fast einem Dutzend unterschiedlicher Stellen Knochen- und Zahnreste zu Tage gefördert, bedeutende Fundstellen finden sich von Punta Sur im Norden über Amfiteatro, Puesto Estancia La Costa, Monte Tigre bis zu Cabo Buen Tiempo im Süden. Einige dieser Fundstellen wurden erst in jüngster Zeit entdeckt. Allerdings können auch bis zu 90 km weiter nördlich entlang der Küste Aufschlüsse der gleichen Formation aufgefunden werden, so etwa die Fundstellen Monte Observación und Monte León. Die Fossilfundstellen sind teilweise den Gezeiten ausgesetzt und dabei von starker Erosion betroffen, wobei der Tidenhub des Atlantiks hier bis zu 12,8 m erreicht, einer der größten weltweit. Weitere Fundpunkte konnten zusätzlich an den steilen Ufern der beiden genannten Flüsse weiter im Landesinnern beziehungsweise an tiefen Einschnitten anderer Fließgewässer wie dem weiter nördlich strömenden Río Santa Cruz und dessen Nebenfluss Río Bote dokumentiert werden. Fossilreiche Fundstellen am Río Santa Cruz sind unter anderem Barrancas Blancas, Segundas Barrancas Blancas und Yaten Huageno. Darüber hinaus sind die Ablagerungen dieser Formation mit Hilfe von Bohrungen in küstenferneren Gebieten nachgewiesen. Aufschlüsse im tiefen Landesinneren bestehen unter anderem am Oberlauf des Río Bandurrias südlich der Ortschaft Calafate nahe der Grenze zu Chile.
Geologischer Aufbau mini|hochkant|Geologischer Aufbau der Santa-Cruz-Formation im Bereich der Atlantikküste Die Santa-Cruz-Formation ist über weite Teile Patagoniens verbreitet. Sie besteht aus terrestrisch gebildeten Sedimenten und lagert im Osten auf der durch Meereseinwirkung geprägten Monte-León-Formation. Im Westen im Bereich des Fußes der Anden wird sie über 800 m bis 1500 m mächtig, hier bildet die ebenfalls marin beeinflusste Estancia-de-25-Mayo-Formation die Basis. Vor allem in der Region um den Lago Argentino befinden sich zahlreiche Aufschlüsse, auch wurde die Santa-Cruz-Formation im Jahr 1972 hier erstmals nachgewiesen. Im Bereich des nordwestlichen Vorkommens sind bis zu 480 m mächtige Aufschlüsse südwestlich des Lago Posadas in geographischer Nähe zum Lago Pueyrredón dokumentiert. Das Fundgebiet wird eingeengt durch den Río Furioso im Westen und den Río Tarde im Osten. Die Ablagerungen bestehen hier weitgehend aus Sandsteinen, das relativ einheitliche Schichtpaket kann aber in wenigstens drei unterschiedliche Fazieseinheiten untergliedert werden. Fossilfunde stammen aus drei Abschnitten des Profils, zwei davon im unteren Teil und einer im mittleren. Basis der Abfolge bilden auch hier marine Sedimente, in diesem Fall der El-Chacay-Formation. Aus den östlichen Anden sind ebenfalls Aufschlüsse berichtet worden. In ihrem nördlichen Verbreitungsgebiet weist die Santa-Cruz-Formation zwischen 270 und 380 m dicke Sedimentlagen auf, wobei die Mächtigkeit von West nach Ost abnimmt. Im Liegenden findet sich die Monte-León-Formation. Es überwiegen feinkörnige, wenig verfestigte Sedimente mit zahlreichen biogenen Störungen, die auf verschiedene Überflutungsereignisse zurückgehen. Gröberklastische Sandsteine mit teils Kreuzschichtung lassen sich hingegen als Flussablagerungen deuten. Eingeschaltet in die Sedimentfolge sind einzelne Tufflagen. Fossilführende Bereiche finden sich häufig in den mittleren bis oberen Abschnitten der Gesteinseinheit. Ebenso bedeutend sind die bis zu 295 m mächtigen Aufschlüsse am etwas weiter nördlich fließenden Río Chalía.
Nach Osten hin zur Atlantikküste dünnt die Santa-Cruz-Formation deutlich aus. An den Steilklippen der Ostküste Patagoniens erreicht sie eine durchschnittliche Mächtigkeit von rund 200 bis 240 m. Hier umfasst sie zwei nahezu gleichmächtige stratigraphische Einheiten, zuunterst befindet sich das Estancia-La-Costa-Schichtglied und darüber das Estancia-La-Angelina-Schichtglied. Die untere Ablagerungseinheit besteht weitgehend aus einer Abfolge von überwiegend grün gefärbten Tonsteinen, zwischen denen dünnere Lagen von pyroklastischen Sedimenten und Ton-/Schluffsteinen eingelagert sind. Basal kommt dabei ein größerer Anteil an bioklastischen Gesteinen vor, die einer Übergangsfazies von marinen zu terrestrischen Bedingungen angehören. Der Bereich stellte zu Beginn der Sedimentation der Santa-Cruz-Formation einen breiten Ästuar unter dem Einfluss der Gezeiten dar, wobei dieser Einfluss nach und nach abnahm und letztendlich in einer Überschwemmungsebene endete. In höheren Abschnitten des Estancia-La-Costa-Schichtglieds treten dann auch alte Bodenbildungen auf. Die obere Sedimentfolge dagegen wird aus geblichenen Sandsteinen gebildet mit ebenfalls eingeschalteten, dünnlagigen Ton- und Schluffsteinen. Innerhalb der Ablagerungsfolge können insgesamt 27 fossilführende Schichten ausgemacht werden, wovon 23 allein dem unteren Estancia-La-Costa-Schichtglied angehören und die allein 96 % des umfangreichen Fundmaterials enthalten. Die Bildung der gesamten Formation erfolgte im ausgehenden Unteren Miozän, ihr Ursprung hängt zusammen mit der Auffaltung der Anden, deren Abtragungsschutt sie teilweise darstellt.
Funde Die Santa-Cruz-Formation stellt die fossilreichste Gesteinsformation des Känozoikums in ganz Südamerika dar, wobei vor allem die Vogel- und Säugetierfauna sehr umfangreich ist. Demzufolge sind die Funde sehr zahlreich und gehen in die Tausende, allein seit 2003 wurden über 1.600 Objekte entdeckt, zumeist von Säugetieren, aus den 1990er Jahren sind noch einmal mehr als 500 bekannt, während mehrerer Expeditionen zwischen 1900 und 1923 bereits hunderte Fossilfunde von wenigstens 32 Gattungen entdeckt worden waren. Sie stammen dabei überwiegend von Wirbeltieren, hauptsächlich Vögel und Säugetiere. Die Erhaltung ist sehr gut, eine oberflächliche Verwitterung der Knochen ist in vielen Fällen nicht zu beobachten. Bemerkenswert ist, dass vor allem bei den Säugetieren häufig vollständige Skelette oder Skelettteile im Verband aufgefunden werden, überwiegend Schädel mit postcranialen Skelettpartien, die eine bessere Rekonstruktion und taxonomische sowie phylogenetische Zuordnung erlauben. Stärker fragmentiertes Material kommt vor allem in den nördlicheren Aufschlüssen vor. Unterschiedliche Zerfallsprozesse der einzelnen Fossilfunde und mitunter artikulierten Skelettteile sind häufig auf den Einfluss von Wasser in den ehemaligen Überflutungsebenen und auf biologische Prozesse wie das Einwirken von Aasfressern zurückzuführen. Allgemein wird angenommen, dass die Kadaver nur relativ kurz an der Erdoberfläche verblieben und relativ schnell eingebettet wurden. Untersuchungen an der Fundstelle Amfiteatro erbrachten eine vergleichsweise dichte Fundsituation mit 148 Fundobjekten auf einer Fläche von 123 m². Die Stücke setzten sich zu 96 % aus Resten von Säugetieren zusammen, untergeordnet kamen auch Vögel und Koprolithen vor. Das gesamte Fossilmaterial der Wirbeltiere der Santa-Cruz-Formation besteht zu 84 % aus Säugetieren, zu 13 % aus Vögeln, zu 2 % aus Reptilien und zu 1 % aus Amphibien.
Flora Reste der Pflanzenwelt sind eher rar und kommen weitgehend in den basalen Bereichen der Santa-Cruz-Formation vor. Sie umfassen Mikrofossilien wie Schwämme, Goldbraune Algen und Kieselalgen sowie Phytolithen. Letztere stellen Silikatablagerungen von Pflanzen dar und können aufgrund der Form Vertretern der Panicoideae, Chloridoideae und Pooideae aus der Familie der Süßgräser zugewiesen werden. Andere wiederum repräsentieren Scheinbuchen, Hülsenfrüchtler oder Myrtengewächse und stellen somit arboreale Komponenten der Florengemeinschaft dar. Daneben sind mit fossilisierten Hölzern auch Makroreste von Pflanzen bekannt. Diese können zu ähnlichen Baumformen gestellt werden, hinzu kommen weiterhin unter anderem Araukarien-, Lorbeer- und Silberbaumgewächse. Zusätzlich wurde Akanioxylon aus der Familie der Akaniaceae nachgewiesen, die Familie ist heute nur in Südostasien und Australien verbreitet. Weitere, aber sehr seltene Makroreste umfassen Blattabdrücke. Aufgrund der Form, der Randzähnung und der Architektur der Leitbündel gehören sie wohl allesamt zu den Scheinbuchen, genauere Zuweisungen liegen bisher nicht vor.
Fauna Wirbellose