Die Consthum-Lagerstätte ist eine Fossillagerstätte des Unterdevons und ist im Rinnen-Steinbruch westlich von Consthum in Nord Luxemburg lokalisiert. Sie gehört zur Schuttbourg-Formation und lässt sich zeitlich dem Emsium zuordnen. Sie ist somit in etwa 400 Mio. Jahre alt.
Damals lag die Consthum-Lagerstätte im Deltasystem am südlichen Rand des Kontinents Laurussia im Übergangsbereich zwischen marinem und brackigem Wasser. Dies führte zu einen wechselnden Salzgehalt in den einzelnen Schichten.
Typische Fundstücke umfassen frühe Landpflanzen wie Psilophyton und eine diverse Wirbellosenfauna. Zu den regelmäßigen Fossilfunden zählen Muschelkrebse, Eurypteriden (Seeskorpione), Muscheln und Linguliden. Zudem sind vereinzelt Reste früher Wirbeltiere wie Drepanaspis vorhanden.
Darüber hinaus gibt es zwei besondere Funde: Einen Massensterbe-Horizont von Muschelkrebsen, der als ältester bekannter Nachweis eines solchen Massensterbens weltweit gilt und einen außergewöhnlich großen Seeskorpion, welcher eine geschätzte Körperlänge von 1,5 m aufweist.
Insgesamt ist die Lagerstätte eine bedeutende Fundstelle für das Verständnis der marin-terrestrischen Übergangslebensräume im Unterdevon und erweitert das bekannte Verbreitungsgebiet der Fossilvergesellschaftung in Richtung Westen.
Geographische Lage Lokalisiert ist die Consthum-Lagerstätte im Norden Luxemburgs in der Region Ösling/Éislek. Genauer liegt diese im Rinnen-Steinbruch westlich von Consthum in der Nähe zu Clervaux und Hosingen (Rinnen S.A.). Im geologisch-regionalen Kontext ist die Fossilfundstelle Teil des Ardennen-Rheinischen Massivs und die westlichste bekannte Fundstelle dieser Fossilvergesellschaftung im Vergleich zu deutschen Fundstellen.
Geologie Geologischer Rahmen Die fossilführenden Schichten gehören zur Schuttbourg-Formation, welche Teil der lithostratigraphischen Abfolge des Éislek/Ösling-Gebiets im Unterdevon ist. Die Schichten selbst bestehen aus sich abwechselnden Quarziten/quarzitischen Sandsteinen und dünneren Silt- und Tonlagen. Die dünnen Silt- und Tonlagen enthalten die eigentlichen Fossillagerstätten, die informell Consthum I und Consthum II genannt werden, wohingegen die Quarzite meist dickere widerstandsfähige Bänke bilden. Der Wechsel zwischen groben und feineren Schichten spiegelt die unterschiedlichen Energiebedingungen im Delta/Küstennahen Ablagerungsraum wider.
Diese Formationen können mit ihren belgischen Äquivalenten in der Ardenne verglichen werden. Im tektonischen Kontext ist die Lagerstätte zugehörig zum Ardennen-Anticlinorium (Variszische Faltung) und ist Teil des größeren Ardennen-Rheinischen Massivs.
Entstehungsgeschichte Die Ablagerung erfolgte vor rund 400 Millionen Jahren am Südrand des Kontinents Laurussia, auch Old Red Continent genannt. Der Ablagerungsraum selbst war ein weitläufiges Deltasystem an der damaligen Küste und somit eine marin-terrestrische Übergangsfazies mit häufig wechselnden Bedingungen, die durch teils offen-marin, brackige Buchten mit stark schwankendem Salzgehalt gekennzeichnet waren.
Innerhalb der Wasserläufe des Deltas kam es wiederholt zu raschen Verschüttungsereignissen, wodurch auch Weichteile und feine Strukturen der damaligen Organismen konserviert werden konnten, welche normalerweise schnell zerfallen wären. Dies ermöglicht die Grundlage für die außergewöhnliche Fossilerhaltung der Lagerstätte. Ein konkretes Beispiel liefert der Massensterbe-Horizont der Muschelkrebse: Die Populationen wurden offenbar innerhalb kurzer Zeit verschüttet, nachdem diese eventuell ihren Lebensraum auf der süßwasserdominierten Deltaplattform durch eine mögliche Sturmflut oder einen plötzlichen starken Sedimenteintrag verloren. So dokumentiert die Schichtfolge nicht nur einzelne Organismen, sondern auch dynamische Umweltereignisse des unterdevonischen Küstenraums.
Datierung Die fossilführenden Schichten werden dem Emsium, der obersten Stufe des Unterdevons, zugeordnet. Dies entspricht laut aktueller Zeitskala einem Alter von etwa 407,6 bis 393,3 Millionen Jahren. Die genaue Alterseinordnung erfolgt mittels Miosporen (fossile Pflanzensporen), welche charakteristisch für das Emsium sind. Zudem stützten die nachgewiesene Pflanzenflora, zum Beispiel der Psilophyton-Typ, und ein Vergleich anderer Fundstellen ähnlichen Alters im Ardennen-Rheinischen Massiv die Datierung.
Taphonomie Erhaltungszustand der Fossilien Aufgrund der raschen Verschüttung (Obrution) wurden auch Weichteile und feine anatomische Strukturen in den Deltasedimenten konserviert, welche normalerweise schnell zerfallen wären. Ein spezifisches Beispiel bietet der dicht gepackte Massensterbe-Horizont der Muschelkrebse (Clam Shrimp), welcher als ältester bekannter Nachweis eines solchen Massensterbens weltweit gilt. Individuen wurden möglicherweise durch eine Sturmflut oder plötzlichen Sedimenteintrag von der süßwasserdominierten Deltaplattform wegtransportiert und eingebettet. Zusätzlich bietet die Lagerstätte teils vollständige, zusammenhängende Körperabdrücke von Eurypteriden (Seeskorpione) und Bivalvia. Darüber hinaus konnten auch Pflanzenreste, wie zum Beispiel Psilophyton, mittels Kohleabdrücken bzw. verkohlten Resten überliefert werden.
Aufgrund der Kombination aus rascher Einbettung und den wechselnden Energiebedingungen des Deltas stellt Consthum eine echte Konservat-Lagerstätte dar.
Fossilinhalt Flora Aus Consthum I können sechs verschiedene Pflanzenmakrofossil-Taxa taxonomisch bestimmt werden: Drepanophycus spinaeformis, Psilophyton cf. princeps, cf. Huvenia sp., cf. Sawdonia sp., aff. Zosterophyllum sp. und Taeniocrada sp. Davon ist Drepanophycus spinaeformis am häufigsten vertreten. Typische Merkmale dieser Taxa sind kriechende Achsen und charakteristische Mikrophyllen/Blattbasen. Aber auch für Psilophyton cf. princeps konnten charakteristische Merkmale wie gepaarte, spindelförmige Sporangien ausgemacht werden. Zudem ist dies das einzige Taxon mit reichlich erhaltenen Fortpflanzungsorganen in der Fossillagerstätte.
Consthum II ist für die Auswertung der damaligen Flora nur bedingt relevant, da dort nur wenige Makropflanzenreste gefunden werden konnten. Die Funde dort umfassen Achsen mit Gefäßbündeln sowie Sporangien, vermutlich von einer Pflanze aus der Familie der Barinophytaceae.
Zusätzlich zu diesen Funden konnten wurzelähnliche Strukturen und sog. Sciadophyton-Wiesen im Steinbruch dokumentiert werden. Außerdem belegen palynologische Untersuchungen eine Psilophyton-Typ-Vegetation im weiteren Umfeld von Consthum.
Fauna Wirbellose Bivalvia (Muscheln) Es konnten zwei Taxa nachgewiesen werden: Limoptera (Klinoptera) diensti, gefunden in einer Massenlage mit meist artikulierten Klappen in Lebendstellung, und Archanodon ekpempusa, häufig mit geschlossenen Klappen, teils jedoch auch in Schmetterlingsstellung.
Brachiopoda und Röhrenwürmer Am häufigsten hierbei sind über die ganze fossilführende Schicht verteilte Lingulide Brachiopoden mit isolierten Klappen. Seltener konnten auf Limopter-Schalen angesiedelte Microconchiden (Röhrenwürmer) gefunden werden.
Krebstiere-Muschelkrebse (Branchiopoda) Die dominante Arthropodengruppe in der Lagerstätte sind Pseudestheria diensti und Palaeolimnadia stevenbeckeri. Pseudestheria diensti bildet mit Tausenden Individuen die Massensterbe-Lage, wohingegen Palaeolimnadia stevenbeckeri wesentlich seltener und um einiges gleichmäßiger verteilt ist. Weitere aufgefundene Krebstiere sind Ostrakoden, wie Rebskeella waxweilerensis, Leperditia klerfia, Euprimites koeppeni und seltener auch Phyllocariden, sowie mutmaßliche Euthycarcinoiden.
Chelicerata-Eurypteriden (Seeskorpione) Dominierende Art ist hierbei Adelophthalmus sievertsi, häufig als Exuvien juveniler Tiere. Zusätzlich wurden Jaekelopterus rhenaniae (großer Pterygotide) sowie fragmentarische Reste von Parahughmilleria nachgewiesen.
Skorpione Es wurden ca. 20 Fossilien von Waeringoscorpio hefteri gefunden, wodurch Consthum II als produktivster Fundort für fossile Skorpione weltweit gilt.
Weitere Arachniden und Sonderfunde Es existiert ein einziger Nachweis eines Phalangiotarbiden (Devonotarbus hombachensis), welcher der einzige Beleg für terrestrische Spinnentiere an diesem Standort ist. Zudem konnten rätselhafte röhrenförmige Fossilien gesammelt werden. Vorläufig werden diese als Onychophora (Bärstlinge/Stummelfüßer) gedeutet, was der erste Nachweis dieser Gruppe im Devon wäre, falls sich die Vermutung bestätigt.
Wirbeltiere In Consthum II wurden Reste mehrerer Wirbeltiergruppen nachgewiesen. Im Gegenteil dazu konnten in Consthum I nur wenige große Platten eines einzelnen Placodermen-Taxons festgestellt werden. Insgesamt ist die Gesamtmenge an Wirbeltierfossilien jedoch gering. Zu den vorgefundenen Taxa zählen Reste des Heterostraken Drepanaspis sp., einer im Unterdevon recht häufigen Gattung im Rheinischen Schiefergebirge, Schuppen und Knochen von mindestens einem Porolepiformen (Sarcopterygii/Quastenflosser-Verwandter), sowie Hautknochenplatten eines kleinen Arthrodiren (Placodermen). Darüber hinaus konnten auch unsichere Funde wie ein Stachel eines unbestimmten Acanthodiers oder Chondrichthyers (Knorpelfisch-Verwandte), als auch mögliche Chondrichthyers-Schuppen gesammelt werden.
Zusammenfassend ist diese Kombination aus Heterostraken, kleinem Arthrodiren und Porolepiformen typisch für eine frühdevonische Wirbeltiergemeinschaft in diesem Gebiet und vergleichbar mit dem Fundort Waxweiler.
Forschungsgeschichte
Wissenschaftliche Ausgrabungen Der Rinnen-Steinbruch bei Consthum war schon länger als Fundort für unterdevonische Fossilien, u. a. Landpflanzen, Bivalvia, Tentaculitoiden, Arthropoden und Wirbeltieren bekannt. Bereits Delsate et al. unternahmen die ersten Untersuchungen mit dem Fokus auf Flora und Fauna. 2022 wurden zwei getrennte, dezimeterdicke Grauschiefer-Schichten im oberen Bereich des Steinbruchs entdeckt und informell als Consthum I und Consthum II bezeichnet. Consthum II liegt dabei etwa 85 Meter höher in der Schichtfolge als Consthum I und wurde in den Jahren 2023 und 2024 systematisch freigelegt. Die Ausgrabungen selbst erfolgten mithilfe pneumatischer Meißel, wobei geschätzt etwa 3 Kubikmeter fossilienführendes Gesteinsvolumen freigelegt wurden. An der Ausgrabung beteiligt waren u. a. K. Bernacki, R. Felten, N. Frenkel, L. Garbay, H. Rapin, C. Rollinger, A. Sluiter, C. Sumrall, A. Thill, A. Van Viersen und S. Voigt. Der Zugang zum Steinbruch selbst, sowie technische Unterstützung, wurden durch den Betreiber, Steven Becker und die Steinbruchleitung ermöglicht.
Publikationen Der erste vorläufige Bericht wurde von Delsate, Steur, Schneider und Thuy 2003 zur Flora und Fauna von Consthum und Merkholtz mit Nachweis von Porolepiformen und heterostraken Fischresten veröffentlicht. Zusätzlich dazu beschrieben Delsate, Blieck und Steemans 2004 einen psammosteiden Heterostraken aus dem Emsium Luxemburgs.
Eine umfassende Neubewertung der frühdevonischen Flora aus dem Consthum-Steinbruch, basierend auf Consthum I, erfolgte durch Capel, Cascales-Miñana, Prestianni, Servais, Steemans, Poschmann und Thuy 2024. Diese Arbeit ergänzt auch neue palynologische Untersuchungen, die frühere, schlecht erhaltene Sporenbefunde präzisierten.
Die Erstbeschreibung der bislang ältesten Massensterbe-Lage von Muschelkrebsen (Pseudestheria diensti) aus Consthum II erfolgte 2025 durch Poschmann, Hegna, Numberger-Thuy und Thuy. In derselben Arbeit wurde auch die neue Art Palaeolimnadia stevenbeckeri erstbeschrieben und nach dem Betreiber des Steinbruchs, Steven Becker, benannt.
2026 wurde durch Poschmann et al. eine umfassende vorläufige Übersicht zur gesamten Fauna und Flora von Consthum II sowie zur paläoökologischen Einordnung der Lagerstätte im Vergleich mit anderen unterdevonischen Fundstellen erstellt. Diese Arbeit ordnet Consthum II auch in einen größeren Kontext mit älteren Lagerstätten wie Waukesha und Eramosa ein.