mini|Das Fossil Butte National Monument innerhalb der Ablagerungsbereiche des Fossil Butte Members mini|Die heutige Landschaft des Fossil-Beckens mit Aufschlüssen des Fossil Butte Members im Hintergrund Das Fossil Butte Member (engl. für „Fossilkuppen-Schichtglied“ oder „-Unterformation“) stellt eine lithostratigraphische Untereinheit der Green-River-Formation dar, welche im Nordwesten der USA, hauptsächlich im Grenzgebiet der Bundesstaaten Wyoming, Utah und Idaho verbreitet ist. Sie bildet einen Abschnitt innerhalb der Sedimentabfolge des Fossil Lake, der im mittleren Abschnitt des Unteren Eozän vor rund 52 Millionen Jahren für einen Zeitraum von rund 2 Millionen Jahre bestand. Der Fossil Lake stellt den westlichsten Teil des Green-River-Seensystems dar. Diese Seenkette umfasste insgesamt drei Seen, deren Ablagerungen heute als Green-River-Formation überliefert sind. Das Fossil Butte Member besteht aus feinkörnigen Sedimenten, die in sehr dünnen Schichten übereinander abgelagert und teils reich an fossilen Brennstoffen sind. Als herausragende Besonderheit kann jedoch die außerordentliche Fossilerhaltung angesehen werden, wodurch die Sedimentabfolge eine der bedeutendsten Fossillagerstätten jener geologischen Epoche ist.
Der überwiegende Teil der Fossilien stammt aus zwei stratigraphisch getrennten Fundlagen. Die Funde umfassen meist vollständige Skelette von Wirbeltieren, wobei Fische dominieren. Hervorzuheben sind hier die Reste von Knightia und Diplomystus, deren Fundanzahl in die Hunderttausende geht. Aber auch Reptilien, Vögel und Säugetiere sind in einem nennenswerten Umfang vertreten. Vor allem unter den Säugetieren stechen einige eher ursprüngliche, heute ausgestorbene Verwandtschaftsgruppen hervor, mit Unpaarhufern und Fledermäusen sind aber auch zwei heute noch bestehende Entwicklungslinien nachgewiesen. Neben den Wirbeltieren sind zusätzlich zahlreiche Reste von Insekten und Pflanzen überliefert, ebenso wie Teile des Weichteilgewebes und der Nahrung. Bezogen auf die Fundmenge ist das Fossil Butte Member eine der produktivsten Fossilfundstellen, die aus der Zeit des Eozäns weltweit bekannt ist. Aufgrund der hohen Biodiversität der nachgewiesenen Lebewesen kann die damalige Landschaft relativ genau rekonstruiert werden. Zur Zeit des Bestehens des Fossil Lake herrschte damals tropisches Klima vor. In dessen Ufernähe wuchsen dichte Wälder. Im See und darum herum lebte eine artenreiche Tier- und Pflanzenwelt, die ein eng verwobenes Nahrungsnetz bildete.
Die Erforschung des Fossil Butte Members begann bereits in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts mit der Entdeckung einzelner Weichtiere, später kamen auch Wirbeltiere, zumeist Fische hinzu. Ungefähr im gleichen Zeitraum begannen auch die ersten privat und kommerziell orientierten Fossilbergungen, die in den 1960er Jahren stark zunahmen. Sie halten bis heute an und trugen maßgeblich zum starken Anwachsen der heute bekannten Funde der vielfältigen Lebenswelt des Fossil Lake bei. Aufgrund dieser kommerziellen Bergungen sind zahlreiche Funde aus dem Fossil Butte Member in Museen weltweit vertreten. Die herausragende Stellung der fossilführenden Fundschichten führte 1972 zur Einrichtung des Fossil Butte National Monument.
Geographische Lage mini|hochkant|Lage des Fossil-Beckens und des Fossil Butte Members Das Fossil Butte Member ist ein lokaler Abschnitt beziehungsweise eine Untereinheit der Green-River-Formation, welche nach dem Green River benannt ist, einem Zufluss des Colorado Rivers. Diese Untereinheit ist hauptsächlich im Südwesten des US-Bundesstaates Wyoming ausgebildet sowie im äußersten Südosten Idahos und im Nordwesten Utahs. Sie ist Bestandteil der Sedimentabfolge des Fossil Lake, der als einer von drei, heute nicht mehr existenten Seen im unteren Eozän hier bestand. Der Fossil Lake bedeckte einen Großteil des heutigen Fossil-Beckens, einer engen, langgestreckten und Nord-Süd verlaufenden synklinalen Eintiefung, die westlich direkt an das Green-River-Becken anschließt. Nur wenige Kilometer östlich des Fossil-Beckens etwa auf dem halben Weg zum Green-River-Becken befindet sich die Stadt Kemmerer, westlich dagegen der Bear Lake. Das Gebiet liegt heute durchschnittlich zwischen 2170 und 2300 m über dem Meeresspiegel, erreicht im Bereich des Bull Pen auch bis zu 2464 m. Es stellt eine durch Erosion entstandene, hügelige bis schroff felsige Landschaft dar, die mit Buschvegetation bestehend aus Wüstenbeifuß und Sarcobatus bewachsen ist. Klimatisch wird das Gebiet heute durch trockene, teils halbwüstenartige und winterkalte Verhältnisse geprägt.
Geologie Zur Geologie der Green-River-Formation mini|Entwicklung und Ausdehnung der Seen des Green River lake systems Die Green-River-Formation erstreckt sich auf einer Fläche von mehr als 65.000 km² über weite Teile der US-Bundesstaaten Wyoming, Utah und Colorado und erreicht eine Mächtigkeit von durchschnittlich 600 m, im östlichen Bereich hat sie ihr Maximum mit 2150 m. Sie besteht überwiegend aus limnisch-lakustrinen Ablagerungen und gehört zu den größten Akkumulationen dieser Art weltweit. Diese Ablagerungen stellen die Hinterlassenschaften dreier Seen dar, die das Green River lake system bildeten, allerdings unterschiedlich lange bestanden. Zuerst entstand der Lake Uinta im ausgehenden Paläozän vor rund 56 Millionen Jahren. Seinen Ursprung hat er im heutigen Uinta-Becken in Utah, später dehnte er sich weiter nach Osten bis nach Colorado ins Piceance-Creek-Becken aus. Er stellt den größten und südlichsten See dar und bestand auch am längsten, bis in das ausgehende Mitteleozän vor 45 Millionen Jahren. Lake Gosiute erstreckte sich nördlich davon und füllte einen Großteil des heutigen Green-River-Beckens im südwestlichen Wyoming (einschließlich des Washakie-Beckens; beide zusammen inklusive einiger Nebenbecken werden auch als Greater Green River Basin bezeichnet). Er existierte vom Unteren bis zum beginnenden Mitteleozän. Der kleinste See und der mit der kürzesten Bestandsdauer war Fossil Lake westlich des Lake Gosiute im heutigen Fossil-Becken. Er bildete sich vor rund 52 Millionen Jahren im Untereozän und verlandete nur 2 Millionen Jahre später. Seine größte Ausdehnung betrug rund 1500 km². Das Green River lake system stellt mit einer Bestandsdauer von rund 11 bis 12 Millionen Jahren eines der stabilsten bekannten Seensysteme dar. Es erreicht etwa das Alter des Tanganjikasees im Ostafrikanischen Grabensystem. Die Entstehung der Seen hängt mit der Laramischen Gebirgsbildung zusammen, während der die Rocky Mountains aufgefaltet wurden. So falteten sich im Süden die Uinta Mountains, im Osten die Rock Springs und im Norden die Wind River Ranges auf. Zwischen den einzelnen Gebirgszügen entstanden weite Beckenbildungen, die sich mit Wasser füllten.
Jeder der Seen des Green River lake systems formte seine eigenen Ablagerungseinheiten aus, die unterschiedlich aufgebaut und dementsprechend unterschiedlich benannt sind. So lassen sich im Lake Uinta sechs Schichtglieder unterscheiden, im Lake Gosiute fünf und im Fossil Lake drei. Die Ablagerungen bestehen zumeist aus Ton--, Schluff-, Sand- und Kalksteinen. Ein Teil der Ablagerungen, hier vor allem die Kalksteine, ist zudem mit fossilen Brennstoffen wie Kerogen angereichert, die rund 4,3 Billionen Barrel im ehemaligen Lake Uinta und Lake Gosiute vermuten lassen. Die durchschnittliche Sedimentationsrate während der Bildung der Green-River-Formation betrug 10 bis 18 cm pro Jahrtausend, die höchste erfolgte im Übergang vom Unteren zum Mittleren Eozän vor rund 49 bis 47,5 Millionen Jahren mit rund 1 m und mehr pro Jahrtausend, als Ablagerungen unter anderem des Absaroka-Vulkanfeldes die Region aus dem Norden erreichten. Die Green-River-Formation und deren Schichtglieder werden teilweise von Ablagerungen der Wasatch-Formation im unteren und der Bridger-Formation im oberen Bereich unterbrochen, welche aus fluviatil oder alluvial eingetragenen Sedimenten bestehen. Diese wechselnde Lagerungsabfolge bestehend aus Green-River-, Wasatch- und Bridger-Formation gibt an, dass die Seen des Green River lake system nicht permanent bestanden, sondern periodisch oder episodisch trocken fielen. Vor allem Lake Uinta und Lake Gosiute können deshalb als Playa- oder lagunenartig flache Seen angesprochen werden. Der Fossil Lake dagegen war im Vergleich dazu etwas beständiger, zudem auch deutlich tiefer als die beiden anderen.
Geologischer Aufbau des Fossil Lake und des Fossil Butte Members mini|Geologischer Aufbau der Green-River-Formation und des Fossil Butte Members im Fossil-Becken Den Untergrund des ehemaligen Fossil Lake bildet der Hauptkörper der Wasatch-Formation, der wiederum auf triassischen Gesteinen lagert. Die in der Zeit des Bestehens des Fossil Lakes abgelagerten Sedimente werden in drei Schichtglieder unterteilt. Zuunterst befindet sich das Road Hollow Member, das auch am mächtigsten ausgebildet ist. Es entstand zuerst im südlichen Teil des Fossil-Beckens als Überflutungsebene, die sich nach und nach Richtung Nord ausdehnte. Die größte Mächtigkeit liegt bei 125 m. Zwischen dem Road Hollow Member und darauf folgenden Fossil Butte Member ist eine knapp 40 m mächtige Sandsteinlage der Wasatch-Formation eingeschaltet. Das Fossil Butte Member erreicht im Uferbereich rund 22 m, im Beckenzentrum etwa 12 m Mächtigkeit, Grund für diese großen Unterschiede sind die höheren Sedimentationsraten am ehemaligen Seeufer. Kurzzeitig bestand dabei eine Verbindung zum Lake Gosiute, da am südlichsten Ende beider Seen das Fossil Butte Member mit dem Wilkins Peak Member des Lake Gosiute verzahnt ist. Auf das Fossil Butte Member folgt das Angelo Member, beide sind teilweise durch eine diesmal nur rund 5 bis 10 m mächtige Ton-/Schluffsteinzunge wiederum der Wasatch-Formation voneinander getrennt. Dem Angelo Member folgen alluviale Sedimente des Bullpen Members der Wasatch-Formation, die dann wiederum von der Fowkes-Formation überlagert werden. Insgesamt repräsentiert das Fossil Butte Member die geringmächtigste Schichteinheit des Fossil Lake, die etwa 9 % der Gesamtmächtigkeit einnimmt. Damit umfasst der Bildungszeitraum, bezogen auf die rund 2 Millionen Jahre währende Existenz des Fossil Lake nur wenige zehntausend Jahre.
mini|Der Typusaufschluss des Fossil Butte Members innerhalb des Fossil Butte National Monument im Lincoln County von Wyoming Während das Road Hollow Member überwiegend aus Sand-, Schluff- und Tongesteinen mit dazwischen gelagerten dünnen Kalksteinschichten besteht, sind sowohl das Fossil Butte als auch das Angelo Member weitgehend aus Kalkstein aufgebaut, der Großteils aus Mikriten zusammengesetzt ist. Unterbrochen werden diese Kalksteinabfolgen häufig von geringmächtigen Tufflagen vulkanischen Ursprungs. Die Basis der Fossil Butte Members bildet das sogenannte Lower Oil shale, eine kerogenreiche Schicht von 20 bis 30 cm Mächtigkeit, die sich durch das gesamte Becken erstreckt. Im südlichen Beckenbereich liegt sie auf der Sandsteinzunge der Wasatch-Formation. Den oberen Abschluss markiert ein ockerfarbener, vulkanischer Tuff. Im Fossil Butte Member sind die Ablagerungen fein laminiert, wobei die Dicke der einzelnen Lagen deutlich unter 1 mm liegt. Die einzelnen Laminae entsprechen dabei weitgehend nicht einer jährlichen Ablagerungsrate im Sinne von Warven, sondern wurden in höherer Frequenz sedimentiert, möglicherweise infolge saisonaler oder episodischer Änderungen lokaler Wetterbedingungen. Insgesamt können in der Kalksteinabfolge fünf verschiedene Faziestypen unterschieden werden: kerogenreiche (KRLM) und kerogenarme laminierte Mikrite (KPLM), teils begrabene laminierte Mikrite (PBLM), bioturbierte Mikrite (BM) und Dolomikrite (DM). In den ufernahen Gebieten dominieren dabei die bioturbierten Mikrite, im Seebeckenzentrum die kerogenarmen und -reichen Mikrite.