stringtranslate.com

Окаменелое дерево

Полированный срез окаменевшего дерева позднетриасового периода ( примерно 230 миллионов лет назад), найденный в Аризоне . Остатки насекомых можно обнаружить на увеличенном изображении.
Окаменевшее бревно в Национальном парке «Окаменевший лес»

Окаменелое дерево (от древнегреческого πέτρα , что означает «скала» или «камень»; буквально «дерево, превратившееся в камень») — название особого типа окаменелой древесины , окаменевших остатков наземной растительности . Окаменение является результатом замены дерева или древовидных растений камнем посредством 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 быть частично сохранена. В отличие от других окаменелостей растений, которые обычно представляют собой отпечатки или сжатия, окаменелое дерево представляет собой трехмерное представление исходного органического материала.

Процесс окаменения происходит под землей, когда древесина оказывается погребенной в воде или вулканическом пепле . Присутствие воды снижает доступность кислорода , что препятствует аэробному разложению бактериями и грибками. Вода, насыщенная минералами, протекающая через отложения, может привести к перминерализации, которая происходит, когда минералы выпадают в осадок из раствора, заполняя внутреннюю часть клеток и другие пустые пространства. Во время замены клеточные стенки растений 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 часть лигнина может оставаться. [3] Кремний в форме опала-А может относительно быстро покрывать и пропитывать древесину в среде горячих источников. [4] Однако окаменевшая древесина чаще всего связана с деревьями, которые были погребены в мелкозернистых отложениях дельт и пойм или вулканических лахарах и слоях пепла. [5] [6] Лес , в котором такой материал окаменел, называют окаменевшим лесом .

Формирование

Микроскопический вид окаменелой древесины Callixylon
Окаменевшее дерево, минерализованное карнотитом, из Сент-Джорджа, штат Юта
Окаменевшее дерево из формации Шинарумп на руднике Насимиенто, Куба, Нью-Мексико. Коричневое дерево справа показывает обычную кремниевую минерализацию. Черное дерево слева показывает необычную минерализацию с халькозином и другими сульфидными минералами. Сине-зеленые пятна — это результат окисления халькозина до азурита и малахита.

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

Древесина в основном состоит из холоцеллюлозы ( целлюлозы и гемицеллюлозы ) и лигнина . Вместе эти вещества составляют 95% сухого состава древесины. Почти половина из них — целлюлоза, которая придает древесине большую часть ее прочности. Целлюлоза состоит из длинных цепей полимеризованной глюкозы , организованных в микрофибриллы, которые укрепляют стенки клеток в древесине. Гемицеллюлоза, разветвленный полимер различных простых сахаров , составляет большую часть остального состава твердой древесины , в то время как лигнин, который является полимером фенилпропанов , более распространен в мягкой древесине . Гемицеллюлоза и лигнин покрывают и укрепляют микрофибриллы целлюлозы. [2]

Мертвая древесина обычно быстро разлагается микроорганизмами, начиная с холоцеллюлозы. Лигнин гидрофобен (отталкивает воду) и разлагается гораздо медленнее. Скорость разложения зависит от температуры и влажности, но исключение кислорода является наиболее важным фактором сохранения древесной ткани: Организмам, разлагающим лигнин, для своих жизненных процессов необходим кислород. В результате ископаемая древесина старше эоцена (около 56 миллионов лет или старше) потеряла почти всю свою холоцеллюлозу, и остался только лигнин. Помимо микробного разложения, древесина, захороненная в щелочной среде, быстро разлагается неорганическими реакциями со щелочью. [2]

Древесина сохраняется от разложения благодаря быстрому захоронению в грязи, особенно в грязи, образованной из вулканического пепла. [7] Затем древесина минерализуется, превращаясь в камень. Неминерализованная древесина была извлечена из палеозойских образований, в частности, Callixylon из песчаника Береа , но это очень необычно. Окаменевшая древесина позже обнажается эрозией окружающих отложений. Неминерализованная ископаемая древесина быстро разрушается при обнаже-нии эрозией, но окаменевшая древесина довольно долговечна. [2]

В окаменелой древесине было обнаружено около 40 минералов, но наиболее важными из них являются кремниевые минералы. Кальцит и пирит встречаются гораздо реже, а другие встречаются довольно редко. Кремний связывается с целлюлозой в клеточных стенках посредством водородных связей и образует своего рода шаблон. Затем дополнительный кремний 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 кремнием более постепенно. [1] [8] [9] Со временем почти весь исходный органический материал теряется; в окаменелой древесине остается только около 10%. [2] [1] Оставшийся материал представляет собой почти чистый кремний, в котором присутствуют только железо, алюминий, щелочные и щелочноземельные элементы в количествах, превышающих следовые. Наиболее распространены железо, кальций, алюминий, и один или несколько из этих элементов могут составлять более 1% состава. [2]

То, какую форму изначально принимает кремний, все еще является предметом исследования. Существуют доказательства первоначального осаждения в виде опала , который затем перекристаллизовывается в кварц в течение длительного времени. [2] [9] С другой стороны, есть некоторые доказательства того, что кремний осаждается непосредственно в виде кварца. [8]

Древесина может очень быстро окремняться в богатых кремнием горячих источниках. [10] Хотя древесина, окаменевшая в этой обстановке, составляет лишь незначительную часть геологической летописи, [2] отложения горячих источников важны для палеонтологов, поскольку такие отложения иногда сохраняют более тонкие части растений в мельчайших деталях. Эти отложения Lagerstätte включают палеозойские слои Rhynie Chert и East Kirkton Limestone , которые регистрируют ранние стадии эволюции наземных растений. [11]

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

Древесина также может быть окаменена кальцитом , как это происходит в конкрециях в угольных пластах. Древесина, окаменевшая кальцитом, имеет тенденцию сохранять больше своего первоначального органического материала. Окаменение начинается с отложения гетита в стенках клеток, за которым следует отложение кальцита в пустотах. [13] Обугленная древесина устойчива к силикатизации и обычно окаменевает другими минералами. [1] Древесина, окаменевшая минералами, отличными от кремниевых минералов, имеет тенденцию накапливать тяжелые металлы, такие как уран , селен и германий , причем уран наиболее распространен в древесине с высоким содержанием лигнина, а германий наиболее распространен в древесине, сохранившейся в угольных пластах. Бора , цинка и фосфора аномально мало в ископаемой древесине, что позволяет предположить, что они выщелачиваются или поглощаются микроорганизмами. [2]

Реже замещающие минералы в окаменелой древесине — это халькозин или другие сульфидные минералы . Их добывали как медную руду в таких местах, как рудник Насимиенто около Кубы, Нью-Мексико . [14]

Имитация окаменелого дерева

Ученые пытались 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 кремния, но тетраэтилортосиликат оказался более перспективным. [2]

Использует

Стол из окаменевшего дерева

Окаменелое дерево имеет ограниченное применение в ювелирных изделиях, но в основном используется для декоративных изделий, таких как подставки для книг, столешницы, циферблаты часов или другие декоративные предметы. [16] Ряд родовых сооружений пуэбло около Национального парка окаменевший лес были построены из окаменелого дерева, включая Агатовый дом пуэбло. [17] Окаменелое дерево также используется в целительстве Новой Эры . [18] [19]

Происшествия

Окаменевшая древесина встречается по всему миру в осадочных пластах, возраст которых колеблется от девонского периода (около 390 миллионов лет назад), когда древесные растения впервые появились на суше, до почти настоящего времени. Окаменевшие «леса», как правило, представляют собой либо целые экосистемы, погребенные вулканическими извержениями, в которых стволы часто остаются в местах роста, либо скопления плавника в речных средах. Аметистовый хребет в Йеллоустонском национальном парке демонстрирует 27 последовательных лесных экосистем, погребенных извержениями, в то время как Национальный парк Окаменевший лес является особенно прекрасным примером речных скоплений плавника. [2]

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

Районы с большим количеством окаменелых деревьев включают:

Африка

Кусок окаменевшего дерева недалеко от Эль-Курру (Северный Судан)
Окаменевшее бревно и вельвичия в Намибии Окаменевший лес

Азия

Океания

Европа

Северная Америка

Окаменевшие бревна в Национальном парке Петрифайд-Форест, Аризона, США

Южная Америка

Окаменевшее бревно в геопарке Палеоррота, Бразилия
Окаменевший лес Пуйанго, Эквадор

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcde Mustoe, George (2017-11-20). "Окаменение древесины: новый взгляд на перминерализацию и замещение". Geosciences . 7 (4): 17. Bibcode :2017Geosc...7..119M. doi : 10.3390/geosciences7040119 .
  2. ^ abcdefghijklmn Лео, Ричард; Баргхорн, Элсо (1976-12-07). «Осилицификация древесины». Листовки Ботанического музея, Гарвардский университет . 25 (1): 47. doi : 10.5962/p.295209 . JSTOR  41762773.
  3. ^ «Часто задаваемые вопросы - Национальный парк Петрифайд-Форест (Служба национальных парков США)».
  4. ^ Акахане, Хисатада; Фуруно, Такеши; Миядзима, Хироси; Ёсикава, Тосиюки; Ямамото, Сигеру (2004-07-15). «Быстрое окремнение древесины в воде горячего источника: объяснение окремнения древесины в истории Земли». Sedimentary Geology . 169 (3–4): 219–228. Bibcode : 2004SedG..169..219A. doi : 10.1016/j.sedgeo.2004.06.003.
  5. ^ ab Muratal, Kiguma (1940-08-01). "Вулканический пепел как источник кремния для силицификации древесины". American Journal of Science . 238 (8): 10. Bibcode : 1940AmJS..238..586M. doi : 10.2475/ajs.238.8.586. Архивировано из оригинала 2019-10-10 . Получено 2019-10-10 .
  6. ^ Matysovà, Petral; Roßler, Ronny; Götz, Jens; Leichmann, Jaromír; Forbes, Gordon; Taylor, Edith; Sakala, Jakub; Grygar, Tomáš (2010-06-01). "Аллювиальные и вулканические пути к окремненным стеблям растений (верхний карбон-триас) и их тафономическое и палеоэкологическое значение". Палеогеография, Палеоклимат, Палеоэкология . 292 (1–2): 17. Bibcode :2010PPP...292..127M. doi :10.1016/j.palaeo.2010.03.036.
  7. ^ Мурата, К. Дж. (1 августа 1940 г.). «Вулканический пепел как источник кремния для силификации древесины». Американский научный журнал . 238 (8): 586–596. Bibcode : 1940AmJS..238..586M. doi : 10.2475/ajs.238.8.586.
  8. ^ ab Weibel, Rikke (январь 1996 г.). "Окаменевшее дерево из неконсолидированного осадка, Voervadsbro, Дания". Sedimentary Geology . 101 (1–2): 31–41. Bibcode : 1996SedG..101...31W. doi : 10.1016/0037-0738(95)00013-5.
  9. ^ ab Mustoe, George (14 октября 2015 г.). «Окаменелая древесина позднего третичного периода из Невады, США: свидетельства множественных путей окремнения». Geosciences . 5 (4): 286–309. Bibcode :2015Geosc...5..286M. doi : 10.3390/geosciences5040286 .
  10. ^ Акахане, Хисатада; Фуруно, Такеши; Миядзима, Хироси; Ёсикава, Тосиюки; Ямамото, Сигеру (июль 2004 г.). «Быстрое окремнение древесины в воде горячего источника: объяснение окремнения древесины в истории Земли». Sedimentary Geology . 169 (3–4): 219–228. Bibcode : 2004SedG..169..219A. doi : 10.1016/j.sedgeo.2004.06.003.
  11. ^ Макги, Джордж Р. (2013). Когда вторжение на сушу не удалось: наследие девонских вымираний . Нью-Йорк: Columbia University Press. стр. 39. ISBN 9780231160575.
  12. ^ Мусто, Джордж; Акоста, Мариса (9 мая 2016 г.). «Происхождение цвета окаменелого дерева». Geosciences . 6 (2): 25. Bibcode :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 композитной структуры и остатков первичной древесины в окаменелой древесине». Прикладная спектроскопия . 61 (8): 889–895. Bibcode :2007ApSpe..61..889N. doi :10.1366/000370207781540141. PMID  17716409. S2CID  25535914.
  14. ^ Talbott, Lyle W. (1974). "Pit Nacimiento, a Triassic strata-bound copper deposit" (PDF) . New Mexico Geological Society Field Conference Series . 25 : 301–304 . Получено 29 апреля 2020 г. .
  15. ^ Дитрих, Дагмар; Виней, Майк; Лампке, Томас (20 мая 2015 г.). «Окаменелости и керамика с деревянными шаблонами: сравнение естественного и искусственного силикатирования». Журнал IAWA . 36 (2): 167–185. doi : 10.1163/22941932-00000094 .
  16. ^ Ральф, Джолион; Ральф, Катя. «Окаменелое дерево (ископаемое дерево)». Gemdat.org . Получено 15 марта 2021 г. .
  17. ^ Лукас, Спенсер Г. , ред. (2006). Древности Америки: 100 лет управления ископаемыми на федеральных землях. Музей естественной истории и науки Нью-Мексико. стр. 72–74 . Получено 15 марта 2021 г.
  18. ^ Тацуя, Юмияма; 弓山達也 (1995). «Виды врачевания в современной Японии». Японский журнал религиоведения . 22 (3/4): 267–282. JSTOR  30234455.
  19. ^ Иствуд, Майкл (2011). Кристаллические настройки сверхдуши: 44 целительные карты и книга . Форрес, Шотландия: Findhorn Press. ISBN 9781844094950.
  20. ^ Matysová, Petra; Rössler, Ronny; Götze, Jens; Leichmann, Jaromír; Forbes, Gordon; Taylor, Edith L.; Sakala, Jakub; Grygar, Tomáš (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. Bibcode :2010PPP...292..127M. doi :10.1016/j.palaeo.2010.03.036.
  21. ^ "IAWA: Международная ассоциация анатомов древесины" (PDF) .
  22. ^ «Окаменевшие древесные ископаемые с Мадагаскара».
  23. ↑ Кусок окаменевшего дерева недалеко от Эль-Курру (Северный Судан). Получено 20 мая 2019 г.
  24. ^ "Окаменелость растений юрского периода найдена около Дхолавиры". The Times of India . 5 января 2007 г. Получено 7 июля 2014 г.
  25. ^ "Лес окаменелого дерева, Так, Таиланд". 1 января 2012 г.
  26. ^ «Окаменевшее бревно в Таке признано Книгой рекордов Гиннесса». 8 июля 2022 г.
  27. ↑ Jacob Leloux (25 мая 2001 г.). «Окаменевший лес около Хугардена». Архивировано из оригинала 13 июля 2004 г.
  28. ^ Фэрон-Демаре, М.; Стёрбо, Э.; Дамблон, Ф.; Дюпюи, К.; Смит, Т.; Жерриенн, П. (2003). «Лес Glyptostroboxylon in situ в Хугардене (Бельгия) при начальном эоценовом термическом максимуме (55 млн лет)» (PDF) . Обзор палеоботаники и палинологии . 126 (1–2): 103–129. Bibcode : 2003RPaPa.126..103F. doi : 10.1016/S0034-6667(03)00062-9. hdl : 2268/95314.
  29. ^ "Окаменелое дерево из Гудберга, Хугарден, провинция Фламандский Брабант, Бельгия". Mindat.org . Институт минералогии Хадсона . Получено 14 мая 2016 г. .
  30. ^ "Шамклозон, Ла Гранд-Комб, Гар, Окситания, Франция". Mindat.org . Институт минералогии Хадсона.
  31. ^ "Природный памятник окаменевший лес Годердзи". Агентство охраняемых территорий Грузии . Получено 11 сентября 2018 г.
  32. ^ Вайсбергер, Минди (2015-11-20). «В фотографиях: ископаемый лес, обнаруженный в Арктике». livescience.com . Получено 17.11.2021 .
  33. ^ Берри, Кристофер М.; Маршалл, Джон EA (2015-12-01). "Леса плауновидных в палеоэкваториальной зоне раннего позднего девона на Шпицбергене". Геология . 43 (12): 1043–1046. Bibcode : 2015Geo....43.1043B. doi : 10.1130/G37000.1 . ISSN  0091-7613.
  34. ^ Объект культурного наследия Стефенсилла
  35. ^ Уилер, Элизабет А.; Браун, Питер К.; Кох, Аллан Дж. (1 мая 2019 г.). "Леса позднего палеоцена из ранчо Чероки, Колорадо, США" Rocky Mountain Geology . 54 (1). Университет Вайоминга : 33. Bibcode : 2019RMGeo..54...33W. doi : 10.24872/rmgjournal.54.1.33 . Получено 24 июля 2023 г.
  36. ^ «В Нью-Йорке обнаружены самые старые в мире ископаемые деревья». BBC . 19 декабря 2019 г.
  37. ^ "Окаменелое дерево". nps . 1 июня 2022 г.
  38. ^ "Unieke Collectie van Versteend Houten Producten" . xyleia.eu . Проверено 2 ноября 2016 г.
  39. ^ "RS VIRTUAL – O Rio Grande do Sul na Internet". Архивировано из оригинала 2012-02-07.
  40. ^ Журнал исследований FAPESP – Выпуск 210 – Август 2013 г.
  41. ^ "Окаменевший лес Пуйанго". Viva travel guides . Viva . Получено 26 января 2010 г. .

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Petrified_wood .