stringtranslate.com

Окаменелое дерево

Полированный кусок окаменелого дерева эпохи позднего триаса (около 230 миллионов лет назад), найденный в Аризоне . Останки насекомых можно обнаружить на увеличенном изображении.
Окаменевшее бревно в национальном парке Петрифайд-Форест

Окаменелое дерево , также известное как окаменелое дерево (от древнегреческого πέτρα , означающего «скала» или «камень»; буквально «дерево, превратившееся в камень»), — это название, данное особому типу окаменелой древесины , окаменевшим остаткам земной растительности . Окаменение является результатом замены дерева или древовидных растений камнем в результате процесса минерализации, который часто включает перминерализацию и замену. [1] Органические материалы, составляющие клеточные стенки, были воспроизведены с помощью минералов (в основном кремнезема в форме опала , халцедона или кварца ). В некоторых случаях исходная структура ткани стебля может частично сохраняться. В отличие от других окаменелостей растений, которые обычно представляют собой отпечатки или сжатия, окаменевшая древесина представляет собой трехмерное представление исходного органического материала.

Процесс окаменения происходит под землей, когда древесина погружается в воду или вулканический пепел . Присутствие воды снижает доступность кислорода , который подавляет аэробное разложение бактериями и грибами. Обогащенная минералами вода, протекающая через отложения, может привести к перминерализации, которая происходит, когда минералы выпадают в осадок из раствора, заполняя внутренности клеток и другие пустые пространства. Во время замены клеточные стенки растения действуют как шаблон для минерализации. [2] Для точного сохранения клеточных деталей необходим баланс между распадом целлюлозы и лигнина и минеральным шаблоном. Большая часть органического вещества часто разлагается , однако некоторая часть лигнина может остаться. [3] Кремнезем в форме опала-А может сравнительно быстро покрывать и проникать в древесину в условиях горячих источников. [4] Однако окаменевшая древесина чаще всего ассоциируется с деревьями, которые были погребены в мелкозернистых отложениях дельт и пойм или вулканических лахарах и пластах пепла. [5] [6] Лес , в котором такой материал окаменел, становится известен как окаменелый лес .

Формирование

Микроскопический вид окаменевшей древесины калликсилона
Окаменевшая древесина, минерализованная карнотитом, из Сент-Джорджа, штат Юта.
Окаменевшая древесина из формации Шинарумп на шахте Насимьенто, Куба, Нью-Мексико. Коричневая древесина справа демонстрирует обычную минерализацию кремнезема. Черная древесина слева демонстрирует необычную минерализацию с халькоцитом и другими сульфидными минералами. Сине-зеленые пятна — результат окисления халькоцита в азурит и малахит.

Окаменевшая древесина образуется, когда древесные стебли растений погребены во влажных отложениях, насыщенных растворенными минералами. Недостаток кислорода замедляет гниение древесины, позволяя минералам заменять клеточные стенки и заполнять пустоты в древесине. [2] [1]

Древесина состоит в основном из холоцеллюлозы ( целлюлозы и гемицеллюлозы ) и лигнина . В совокупности эти вещества составляют 95% сухого состава древесины. Почти половина из них составляет целлюлоза, которая придает древесине большую часть прочности. Целлюлоза состоит из длинных цепочек полимеризованной глюкозы , организованных в микрофибриллы, которые укрепляют клеточные стенки древесины. Гемицеллюлоза, разветвленный полимер различных простых сахаров , составляет большую часть оставшегося состава лиственных пород , тогда как лигнин, полимер фенилпропанов , более распространен в хвойной древесине . Гемицеллюлоза и лигнин покрывают и укрепляют микрофибриллы целлюлозы. [2]

Мертвая древесина обычно быстро разлагается микроорганизмами, начиная с холоцеллюлозы. Лигнин гидрофобен (водоотталкивающий) и разлагается гораздо медленнее. На скорость разложения влияют температура и содержание влаги, но исключение кислорода является наиболее важным фактором, сохраняющим древесную ткань: организмы, разлагающие лигнин, должны иметь кислород для своих жизненных процессов. В результате ископаемая древесина старше эоцена (около 56 миллионов лет и старше) потеряла почти всю свою холоцеллюлозу, и остался только лигнин. Помимо микробного разложения, древесина, погребенная в щелочной среде, быстро разрушается в результате неорганических реакций со щелочью. [2]

Древесина предохраняется от разложения благодаря быстрому погружению в грязь, особенно в грязь, образовавшуюся из вулканического пепла. [7] Затем древесину минерализуют, чтобы превратить ее в камень. Неминерализованная древесина была извлечена из палеозойских образований, в частности калликсилона из песчаника Береи , но это очень необычно. Окаменевшая древесина позже обнажается в результате эрозии окружающих отложений. Неминерализованная ископаемая древесина быстро разрушается под воздействием эрозии, но окаменевшая древесина весьма прочна. [2]

В окаменевшей древесине обнаружено около 40 минералов, но наиболее важными являются минералы кремнезема. Кальцит и пирит встречаются гораздо реже, а другие встречаются довольно редко. Кремнезем связывается с целлюлозой клеточных стенок посредством водородных связей и образует своего рода матрицу. Дополнительный кремнезем затем заменяет целлюлозу по мере ее разложения, так что клеточные стенки часто сохраняются в мельчайших деталях. [2] Таким образом, окремнение начинается внутри клеточных стенок, а пространства внутри и между клетками заполняются кремнеземом более постепенно. [1] [8] [9] Со временем почти весь исходный органический материал теряется; только около 10% остается в окаменевшей древесине. [2] [1] Оставшийся материал представляет собой почти чистый кремнезем, в котором только железо, алюминий, а также щелочные и щелочноземельные элементы присутствуют в более чем следовых количествах. Железо, кальций, алюминий являются наиболее распространенными, причем один или несколько из этих элементов могут составлять более 1% состава. [2]

Какую форму изначально принимает кремнезем, все еще остается предметом исследований. Есть свидетельства первоначального осаждения в виде опала , который затем в течение длительных периодов времени рекристаллизуется в кварц . [2] [9] С другой стороны, есть некоторые свидетельства того, что кремнезем откладывается непосредственно в виде кварца. [8]

В горячих источниках, богатых кремнеземом, древесина может очень быстро окремнеть. [10] Хотя окаменевшая древесина в этой обстановке составляет лишь незначительную часть геологической летописи, [2] отложения горячих источников важны для палеонтологов , потому что такие отложения иногда сохраняют более тонкие части растений в мельчайших деталях. Эти отложения Лагерштетте включают палеозойские пласты известняка Рини Черт и Восточный Кирктон , которые отражают ранние стадии эволюции наземных растений. [11]

Большая часть цвета окаменелой древесины обусловлена ​​микроэлементами металлов. Из них железо является наиболее важным, и оно может давать различные оттенки в зависимости от степени его окисления . Хром дает ярко-зеленую окаменелую древесину. Изменения цвета, вероятно, отражают разные эпизоды минерализации. В некоторых случаях изменения могут быть связаны с хроматографическим разделением следов металлов. [12]

Древесина также может окаменеть под действием кальцита , как это происходит в конкрециях в угольных пластах. Древесина, окаменевшая от кальцита, имеет тенденцию сохранять больше своего первоначального органического материала. Окаменение начинается с отложения гетита в стенках ячеек, за которым следует отложение кальцита в пустотах. [13] Карбонизированная древесина устойчива к окремнению и обычно окаменевает другими минералами. [1] Древесина, окаменевшая от минералов, отличных от кремнезема, имеет тенденцию накапливать тяжелые металлы, такие как уран , селен и германий , при этом уран чаще всего встречается в древесине с высоким содержанием лигнина, а германий чаще всего встречается в древесине, сохранившейся в угольных пластах. Бора , цинка и фосфора в ископаемой древесине аномально мало, что позволяет предположить, что они вымываются или уничтожаются микроорганизмами. [2]

Реже минералами-заменителями в окаменелой древесине являются халькоцит или другие сульфидные минералы . Они были добыты в виде медной руды в таких местах, как рудник Насимьенто недалеко от Кубы, Нью-Мексико . [14]

Имитация окаменелого дерева

Ученые попытались воспроизвести процесс окаменения древесины как для лучшего понимания естественного процесса окаменения [2], так и для его возможного использования в качестве керамического материала. [15] Ранние попытки использовали метасиликат натрия в качестве источника кремнезема, но тетраэтилортосиликат оказался более многообещающим. [2]

Использование

Стол из окаменевшего дерева

Окаменелое дерево имеет ограниченное применение в ювелирных изделиях, но в основном используется для декоративных предметов, таких как торцы книг, столешницы, циферблаты или другие декоративные предметы. [16] Ряд построек предков пуэбло возле национального парка Петрифайд-Форест были построены из окаменелого дерева, в том числе Агатовый дом Пуэбло. [17] Окаменелое дерево также используется в исцелении Нью Эйдж . [18] [19]

События

Окаменевшая древесина встречается по всему миру в осадочных слоях, возраст которых варьируется от девона (около 390 миллионов лет назад), когда древесные растения впервые появились на суше, до почти настоящего времени. Окаменелые «леса», как правило, представляют собой либо целые экосистемы, погребенные в результате извержений вулканов, в которых стволы часто остаются на месте своего роста, либо скопления дрейфующей древесины в речной среде. Аметистовый хребет в Йеллоустонском национальном парке демонстрирует 27 последовательных лесных экосистем, погребенных в результате извержений, а национальный парк Петрифайд-Форест является особенно прекрасным примером речных скоплений коряг. [2]

Вулканический пепел особенно подходит для консервации древесины, поскольку при выветривании пепла выделяется большое количество кремнезема. Присутствие окаменелой древесины в осадочном слое часто указывает на наличие выветренного вулканического пепла. [5] Окаменевшая древесина также может образовываться в аркозовых отложениях, богатых полевым шпатом и другими минералами, которые при разрушении выделяют кремнезем. Теплый супермуссонный климат от каменноугольного периода до пермского периода, по-видимому, способствовал этому процессу. Сохранение окаменевших лесов в пластах вулканического пепла меньше зависит от климата и сохраняет большее разнообразие видов. [20]

К районам с большим количеством окаменелых деревьев относятся:

Африка

Кусок окаменевшего дерева возле Эль-Курру (Северный Судан)
Окаменевшее бревно и вельвичия в окаменелом лесу Намибии

Азия

Океания

Европа

Северная Америка

Окаменелые бревна в национальном парке Петрифайд-Форест, Аризона, США.

Южная Америка

Окаменевшее бревно в геопарке Палеоррота, Бразилия.
Окаменелый лес Пуянго, Эквадор

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcde Mustoe, Джордж (20 ноября 2017 г.). «Окаменение древесины: новый взгляд на перминерализацию и замену». Геонауки . 7 (4): 17. Бибкод : 2017Geosc...7..119M. doi : 10.3390/geosciences7040119 .
  2. ^ abcdefghijklmn Лео, Ричард; Баргхорн, Элсо (7 декабря 1976 г.). «Силикатизация древесины». Брошюры Ботанического музея Гарвардского университета . 25 (1): 47. дои : 10.5962/стр.295209 . JSTOR  41762773.
  3. ^ «Часто задаваемые вопросы - Национальный парк Петрифайд-Форест (Служба национальных парков США)» .
  4. ^ Акахане, Хисатада; Фуруно, Такеши; Миядзима, Хироши; Ёсикава, Тосиюки; Ямамото, Сигэру (15 июля 2004 г.). «Быстрое окремнение древесины в воде горячего источника: объяснение окремнения древесины в истории Земли». Осадочная геология . 169 (3–4): 219–228. Бибкод : 2004SedG..169..219A. дои : 10.1016/j.sedgeo.2004.06.003.
  5. ^ аб Муратал, Кигума (1 августа 1940 г.). «Вулканический пепел как источник кремнезема для окремнения древесины». Американский научный журнал . 238 (8): 10. Бибкод : 1940AmJS..238..586M. дои : 10.2475/ajs.238.8.586. Архивировано из оригинала 10 октября 2019 г. Проверено 10 октября 2019 г.
  6. ^ Матисова, Петраль; Росслер, Ронни; Гетц, Йенс; Лейхманн, Яромир; Форбс, Гордон; Тейлор, Эдит; Сакала, Якуб; Грыгарь, Томаш (01.06.2010). «Аллювиальные и вулканические пути к окремненным стеблям растений (верхний карбон-триас) и их тафономическое и палеоэкологическое значение». Палеогеография, Палеоклимат, Палеоэкология . 292 (1–2): 17. Бибкод : 2010PPP...292..127M. дои : 10.1016/j.palaeo.2010.03.036.
  7. ^ Мурата, KJ (1 августа 1940 г.). «Вулканический пепел как источник кремнезема для окремнения древесины». Американский научный журнал . 238 (8): 586–596. Бибкод : 1940AmJS..238..586M. дои : 10.2475/ajs.238.8.586.
  8. ^ Аб Вейбель, Рикке (январь 1996 г.). «Окаменевшая древесина из рыхлых отложений, Воервадсбро, Дания». Осадочная геология . 101 (1–2): 31–41. Бибкод : 1996SedG..101...31W. дои : 10.1016/0037-0738(95)00013-5.
  9. ^ Аб Мусто, Джордж (14 октября 2015 г.). «Позднетретичная окаменелая древесина из Невады, США: свидетельства множественных путей окварцевания». Геонауки . 5 (4): 286–309. Бибкод : 2015Geosc...5..286M. doi : 10.3390/geosciences5040286 .
  10. ^ Акахане, Хисатада; Фуруно, Такеши; Миядзима, Хироши; Ёсикава, Тосиюки; Ямамото, Сигэру (июль 2004 г.). «Быстрое окремнение древесины в воде горячего источника: объяснение окремнения древесины в истории Земли». Осадочная геология . 169 (3–4): 219–228. Бибкод : 2004SedG..169..219A. дои : 10.1016/j.sedgeo.2004.06.003.
  11. ^ МакГи, Джордж Р. (2013). Когда вторжение на сушу провалилось: наследие девонского вымирания . Нью-Йорк: Издательство Колумбийского университета. п. 39. ИСБН 9780231160575.
  12. ^ Мусто, Джордж; Акоста, Мариса (9 мая 2016 г.). «Происхождение цвета окаменевшего дерева». Геонауки . 6 (2): 25. Бибкод : 2016Geosc...6...25M. doi : 10.3390/geosciences6020025 .
  13. ^ Новак, Дж.; Новак, Д.; Шевалье, П.; Лекки, Дж.; ван Грикен, Р.; Кучумов, А. (август 2007 г.). «Анализ композиционной структуры и остатков первичной древесины в окаменевшей древесине». Прикладная спектроскопия . 61 (8): 889–895. Бибкод : 2007ApSpe..61..889N. дои : 10.1366/000370207781540141. PMID  17716409. S2CID  25535914.
  14. ^ Тэлботт, Лайл В. (1974). «Яма Насимиенто, месторождение меди, связанное с триасовыми пластами» (PDF) . Серия полевых конференций Геологического общества Нью-Мексико . 25 : 301–304 . Проверено 29 апреля 2020 г.
  15. ^ Дитрих, Дагмар; Вайни, Майк; Лампке, Томас (20 мая 2015 г.). «Окаменелости и керамика с деревянным узором: сравнение естественного и искусственного окварцевания». Журнал МАВА . 36 (2): 167–185. дои : 10.1163/22941932-00000094 .
  16. ^ Ральф, Джолион; Ральф, Катя. «Окаменевшее дерево (Ископаемое дерево)». Gemdat.org . Проверено 15 марта 2021 г.
  17. ^ Лукас, Спенсер Г. , изд. (2006). Древности Америки: 100 лет управления ископаемыми на федеральных землях. Музей естественной истории и науки Нью-Мексико. стр. 72–74 . Проверено 15 марта 2021 г.
  18. ^ Тацуя, Юмияма;弓山達也 (1995). «Разновидности исцеления в современной Японии». Японский журнал религиоведения . 22 (3/4): 267–282. JSTOR  30234455.
  19. ^ Иствуд, Майкл (2011). Кристальные настройки сверхдуши: 44 карты исцеления и книга . Форрес, Шотландия: Findhorn Press. ISBN 9781844094950.
  20. ^ Матисова, Петра; Рёсслер, Ронни; Гетце, Йенс; Лейхманн, Яромир; Форбс, Гордон; Тейлор, Эдит Л.; Сакала, Якуб; Грыгарь, Томаш (июнь 2010 г.). «Аллювиальные и вулканические пути к окремненным стеблям растений (верхний карбон – триас) и их тафономическое и палеоэкологическое значение». Палеогеография, Палеоклиматология, Палеоэкология . 292 (1–2): 127–143. Бибкод : 2010PPP...292..127M. дои : 10.1016/j.palaeo.2010.03.036.
  21. ^ «IAWA: Международная ассоциация анатомов древесины» (PDF) .
  22. ^ «Окаменелые деревянные окаменелости из Мадагаскара».
  23. ↑ Кусок окаменевшего дерева возле Эль-Курру (Северный Судан). Получено 20 мая 2019 г.
  24. ^ "Ископаемое растение юрского периода, найденное недалеко от Дхолавиры" . Таймс оф Индия . 5 января 2007 года . Проверено 7 июля 2014 г.
  25. ^ «Окаменелый лес, Так, Таиланд». 1 января 2012 г.
  26. ^ "Окаменевшее бревно в Таке признано Книгой рекордов Гиннеса" . 8 июля 2022 г.
  27. ↑ Джейкоб Лелу (25 мая 2001 г.). «Окаменелый лес недалеко от Хугардена». Архивировано из оригинала 13 июля 2004 года.
  28. ^ Фэйрон-Демаре, М.; Стербо, Э.; Дамблон, Ф.; Дюпюи, К.; Смит, Т.; Джерриен, П. (2003). «Глиптостробоксилоновый лес in situ в Хугардене (Бельгия) на начальном эоценовом термическом максимуме (55 млн лет назад)» (PDF) . Обзор палеоботаники и палинологии . 126 (1–2): 103–129. Бибкод : 2003RPaPa.126..103F. дои : 10.1016/S0034-6667(03)00062-9. hdl : 2268/95314.
  29. ^ «Окаменевшее дерево из Гаудберга, Хугарден, провинция Фламандский Брабант, Бельгия». Mindat.org . Гудзоновский институт минералогии . Проверено 14 мая 2016 г.
  30. ^ «Шампклаусон, Ла Гран-Комб, Гар, Окситания, Франция». Mindat.org . Гудзонский институт минералогии.
  31. ^ "Памятник природы "Окаменелый лес Годердзи"" . Агентство охраняемых территорий Грузии . Проверено 11 сентября 2018 г.
  32. ^ Вайсбергер, Минди (20 ноября 2015 г.). «В фотографиях: Ископаемый лес, раскопанный в Арктике». www.livscience.com . Проверено 17 ноября 2021 г.
  33. ^ Берри, Кристофер М.; Маршалл, Джон Э.А. (1 декабря 2015 г.). «Ликопсидные леса в палеоэкваториальной зоне раннего позднего девона Шпицбергена». Геология . 43 (12): 1043–1046. Бибкод : 2015Geo....43.1043B. дои : 10.1130/G37000.1 . ISSN  0091-7613.
  34. ^ Объект наследия Стивенвилля
  35. ^ Уиллер, Элизабет А.; Браун, Питер К.; Кох, Аллан Дж. (1 мая 2019 г.). «Леса позднего палеоцена на ранчо Чероки, Колорадо, США» Геология Скалистых гор . 54 (1). Университет Вайоминга : 33. Бибкод : 2019RMGeo..54...33W. дои : 10.24872/rmgjournal.54.1.33 . Проверено 24 июля 2023 г.
  36. ^ «Самые старые ископаемые деревья в мире обнаружены в Нью-Йорке» . Би-би-си . 19 декабря 2019 г.
  37. ^ «Окаменелый лес». нпс . 1 июня 2022 г.
  38. ^ "Unieke Collectie van Versteend Houten Producten" . xyleia.eu . Проверено 2 ноября 2016 г.
  39. ^ "RS VIRTUAL - О Риу-Гранди-ду-Сул в Интернете" . Архивировано из оригинала 7 февраля 2012 г.
  40. ^ Журнал исследований FAPESP - выпуск 210 - август 2013 г.
  41. ^ «Окаменелый лес Пуянго». Путеводители Viva . Вива . Проверено 26 января 2010 г.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме Petrified_wood .