Quarterly Journal of the Geological Society of London/Volume 33/The Exploration of the Ossiferous Deposit at Windy Knoll, Castleton, Derbyshire

38. The Exploration of the Ossiferous Deposit at Windy Knoll, Castleton, Derbyshire, by Rooke Pennington, Esq., LL.B., F.G.S., and Prof. Boyd Dawkins, M.A., F.R.S. By Prof. W. Boyd Dawkins, M.A., F.R.S., F.G.S. (Head June 20, 1877.)

Contents.

1. Introduction.

2. Exploration.
3. Association of Remains.
4. The Rock-basin a Swallow-hole.
5. A Pool formerly in the Rock-basin.
6. Geographical Change since Accumulation.
7. Remains of Animals.

8. The Deposit of late Pleistocene Age.

1. Introduction.—In the spring of 1876, by the courtesy of the owner of the land, Mrs. Champion, we were able to carry on the exploration of the ossiferous deposit at Windy Knoll, near Castleton, begun in 1874 by Mr. Rooke Pennington, and described in the 'Quarterly Journal' (May 1875, p. 211), with the following results[1].

If reference be made to the above paper (p. 242) it will be seen that the fissure in which the remains were first met with was traced to a sort of basin filled with clay and packed full of bones of animals and large and small blocks of stone. "We resolved to have this thoroughly examined by a body of experienced miners, working under the constant supervision of Mr. John Tym, of Castleton, while we were, as far as possible, present during the six weeks spent in the work.

2. Exploration.—We began operations on the east side of the mound of clay, and rapidly exposed the following section (fig. 1) in descending order:—

C.
Clayey débris forming the summit, without bones, and probably rubbish piled up when the quarry close by was worked at that level
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6 feet
B.
Yellow clay with large blocks of limestone, fragments of Yoredale shale washed down from the adjoining heights of Mam Tor, bits of elastic bitumen or elaterite, and of fluor spar derived from the deposits of those minerals close by, together with bones of bison, reindeer, wolf, fox, and grisly bear
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8
A.
Below this a stiff yellow loam without any fossil remains rested on the surface of the limestone
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3. Association of Remains.—The bones and teeth of the animals from the ossiferous yellow clay are, for the most part, perfect, and had been buried in their natural positions. The limb-bones of bison, for example, and of reindeer had their proper articular surfaces together, and the sesamoids, tarsals, and carpals in place. The dorsal vertebræ of a reindeer were found in one continuous chain.

Fig. 1.—East-and-West Section through Windy-Knoll Fissure.
(Scale 20 feet to 1 inch.)

Quarterly Journal of the Geological Society of London, vol. 33 no. 38 fig. 1.png

The whole skeleton of a reindeer was to be seen in the upper part of B; but it was so fragile that it was impossible to preserve more than a few insignificant fragments.

Other remains had been scattered after the death of the animal to which they had belonged, as, for example, a lower jaw of grisly bear which rested side by side with two lower jaws of reindeer. Very many of them were crushed by the weight of some of the large blocks of stone. One block of stalagmite measured 8x6x2 feet.

As the work proceeded, the limestone floor began rapidly to descend (fig. 2), and the ossiferous clay to thicken, until it reached a

Fig. 2.—North-and-South Section through Windy-Knoll Fissure.
(Scale 20 feet to 1 inch.)

Quarterly Journal of the Geological Society of London, vol. 33 no. 38 fig. 2.png
thickness of 21 feet, through the whole of which bones were scattered, but in far greater quantity below than above. In one part the remains of fox, wolf, bison, and reindeer were all matted together; and in another on the west side there was a stratum of bones, mostly decayed, which measured 4x3x2 feet. On the west side also, close under the rocks, the bones were soldered into a compact breccia by the infiltration of carbonate of lime. Close to this two perfect skulls of bison lay crosswise, the one over the other. Ultimately the rock-basin began to narrow, and the ossiferous clay to disappear; we traced it downwards until it rested on loose angular fragments of limestone which filled a vertical shaft (fig. 1). We cleared it out on every side except the north; and into that we tunnelled for 5 or 6 feet, till further excavation became dangerous. The rock also reappearing at the surface (figs. 2 & 3) showed that it did not extend far in that direction, and rendered further work unnecessary.

Fig. 3.—Ground-plan of Windy-Knoll Fissure.
(Scale 40 feet to 1 inch.)

Quarterly Journal of the Geological Society of London, vol. 33 no. 38 fig. 3.png

4. The Rock-basin a Swallow-hole.—It was obvious (see section and plan, figs. 1 & 3) that the bottom of the rock-basin ended in a vertical shaft, and that it belonged to the class of "swallow-holes," "chaudrons du diable," or "katavothra," which are to be found in most limestone regions, and which have been formed by the convergence of water charged with carbonic acid on a point of weakness in the rock offered by the intersection of two or more systems of joints. In the immediate neighbourhood of Windy Knoll these swallow-holes abound; and through them the drainage of the upland valley to the west passes into the series of caverns that underlies the limestone ridges, averaging 1600 feet high, separating it from the valley of Hope and Castleton to the east. In the quarry close by, a cavern has been discovered of very considerable size, in which one of these swallow-holes may be studied from the underside. On descending through a small hole, just big enough to admit a spare and agile explorer, you find yourself in a lofty chamber; and at the further end of this all further passage is barred by a large conical talus, or shoot, of angular blocks of limestone mingled with clay, which has fallen through an aperture blocked up by the apex of the cone. In all probability the vertical shaft (fig. 1) under the ossiferous deposit in Windy Knoll ends in a similar cave, and has been blocked up in a similar fashion by the slow wearing away of the limestone.

5. A Pool formerly in the Rock-basin.—Nor could there be any reasonable doubt as to the mode in which the ossiferous clays were introduced. The Yoredale shales of Mam Tor command the lower ridges of limestone in the immediate neighbourhood; and the heavy rains have spread their weathered fragments over the boundary dividing them from the limestones. Consequently several of the swallow-holes have been lined with impervious clay, which has converted them into pools. One of these is a few yards from Windy Knoll. We may therefore infer that the clays in question were slowly accumulated in a pool in an ancient swallow-hole, and that they were derived from the Yoredales of Mam Tor, from whose precipitous sides the fragments of shale and gritstone met with in the exploration were torn by the streams.

6. Geographical Change since Accumulation.—This mode, however, of accounting for the clays of Windy Knoll implies a great geographical change in the district. At the present day Windy Knoll, as its name denotes, forms a ridge standing out from the general level of the ground, and overlooking the valley on the west, and the hollow which separates it from Mam Tor. No debris from the Yoredales could now find its way so far as the ossiferous swallow-hole, because all the streams are intercepted by the hollow. It may therefore be concluded that this has been excavated since the deposition of the clay in question.

At the time when it was being deposited also, the sides of the limestone-basin must have stood higher than now, since the imbedded blocks of limestone are the results of their being weathered away. The large mass of stalagmite also, mentioned above, and the numerous broken stalactites scattered through the clay show that there was an overhanging ledge of limestone, if not a cave, at the side of the basin, so placed that its ruins could fall into the latter. The general level of the limestone may therefore be concluded to have been lowered since the time when this was a pool at the bottom of a valley, a pool which has now disappeared along with its upper margins of limestone (fig. 1, D). We were unable to find any evidence that this denudation was brought about by the action of ice. The lowering of the limestone rocks of Windy Knoll, and the excavation of the valley separating it from Mam Tor, imply a very high antiquity for the ossiferous clays, if the present trifling rate of denudation be taken as a measure of the past.

7. The Remains of the Animals.—The remains of the animals belong to the bison, reindeer, bear ( U. ferox and U. arctos), wolf, fox, and hare, associated together in the following proportions, vertebræ and fragments being ignored:—

Bison. Reindeer.
Adult. Young. Adult. Young.
Skulls
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10
Horn-cores
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15
Frontals and antlers
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...... ...... 42
Upper jaws
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14 1 4
Lower jaws
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30 4 27
Upper molar series
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173 ...... 55
Lower molar series
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157 ...... 41
Incisors
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21
Upper milk-molars
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...... 22 ...... 11?
Lower milk-molars
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...... 31
Lower milk-molars
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...... 31
Scapulæ
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95 4 31
Humeri
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103 37 34
Radii
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79 17 65
Ulnæ
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46 6 19
Carpals
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184 ...... 11
Metacarpals
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111 12 62
Pelves
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98 35 11
Femora
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152 77 60
Patellæ
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47 11
Tibiæ
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92 24 19
Tarsals
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223 35 71 12
Metatarsals
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116 43 47
Fore phalanges 1
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101
2
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68
3
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75
Hind phalanges 1
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130 25 70 15
2
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62 11 42 6
3
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75 ...... 5
Articulations of metatarsal or
carpal
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Sternal bones
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25 ...... 2
Totals
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2302 455 718 44
Bear. Wolf. Fox. Hare.
Skulls
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10 1
Upper jaws
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10 5
Lower jaws
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28 3 10
Teeth
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60 6 7
Scapulæ
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8 2 4
Humeri
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20 7 13 3
Radii
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18 3 6 3
Ulnæ
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26 9 6 1
Carpals
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38
Pelves
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2 ...... ...... 4
Femora
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23 5 13 5
Tibiæ
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26 9 14 8
Fibulæ
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8 1
Tarsals
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36 ...... 1 1
Metacarpals
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100 14 50
Metatarsals
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Phalanges 1
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28 3 2
2
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11 2 2
3
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1
Totals
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453 70 128 25

The number of young bisons under three months old confirms the conclusion at which I had arrived in the paper already laid before the Society[2] as to the presence of that animal in the district in the summer, while the absence of young reindeer of that age renders it very probable that the reindeer herds were here in the winter. The association of these two forms in this deposit proves the truth of the views held by Lyell and myself as to the seasonal migration of the Pleistocene animals. The remains of the other species need no remark.

This vast accumulation of the remains of the animals, amounting altogether to 6800 catalogued specimens (4195 in the present exploration), was found in an area not more than 25 x 18 x 8 feet, and was obviously the result of the animals crowding into the pools and being drowned. It is on the route by which the bisons and reindeer must have passed from the pastures of the valley of Hope over the Pennine Chain into the plains of Cheshire, the two passes of the Winnetts and Mam Tor converging at that very point. It is an exact parallel to those great accumulations of the remains of bison which, according to the recent admirable monograph of Dr. Allen ("On the American Bisons," Memoirs of Museum of Comparative Anatomy at Harvard College, Cambridge, Mass., iv. no. 10) and the numerous accounts of travellers in the far west, whiten the sides of the drinking-places, and show the former range of the animal over a vast tract from which it has been driven by the hunters.

8. The Deposit of late Pleistocene Age.—On reviewing the whole evidence as to the age of this remarkable deposit, the great numbers of reindeer and bison, coupled with the absence of the extinct species, such as the mammoth and woolly rhinoceros, which have been found in the district, induce me to refer it to the late Pleistocene age, and to a later era than that of the caves of Creswell Crags. It may probably be referred to a time when the hyæna, lion, mammoth, and rhinoceros were no longer found in the district. And it may be correlated with the ossiferous gravel discovered by Captain Luard at Windsor in 1866, in which the bison, reindeer, horse, bear, and wolf were lying side by side, as well as with that near Rugby, which furnished the remains of the bison and reindeer submitted to me by the Rev. J. M. Wilson.

  1. This was done at the joint cost of Mr. Rooke Pennington and the Manchester Museum, the Owens College.
  2. Quart. Journ. Geol. Soc. vol. xxxi. p. 246.