Ризолиты — это органо-седиментационные структуры, образованные в почвах или ископаемых почвах ( палеосолях ) корнями растений. Они включают корневые формы, слепки и трубочки, корневые окаменелости и ризокреции. Ризолиты и другие отличительные изменения текстуры карбонатной почвы корнями растений важны для идентификации палеосолей в постсилурийской геологической летописи. Горные породы, структура и строение которых были установлены в значительной степени деятельностью корней растений, называются ризолитами . [1]
Колин Ф. Клаппа впервые предложил термин «ризолит» для различных органоседиментационных структур, образующихся в результате деятельности корней растений, в 1980 году [1] , и с тех пор его терминология получила широкое распространение [2] с некоторыми расширениями. [3]
Корневые формы представляют собой трубчатые пустоты, которые сохраняют форму корня, который впоследствии сгнил. Такие пустоты разрушатся, если только корень не проникнет в почву, которая уже была хотя бы частично литифицирована . Плотно упакованные, очень тонкие корневые формы придают осадкам ячеистую текстуру . [4]
Осадки или минералы , которые заполняют корневую форму и цементируются , образуют корневой слепок. [5]
Корневые трубочки представляют собой сцементированные цилиндры вокруг корневой формы. Цемент обычно представляет собой кальцит и отвечает за сохранение морфологии корня в других плохо консолидированных отложениях. Корневые трубочки могут образовываться, когда корень еще жив или во время его распада, и часто принимают форму мелких игольчатых кристаллов кальцита, которые сохраняют корневую трубочку после того, как корень полностью распался. [6]
Окаменелости корней похожи на окаменевшую древесину и образуются, когда минералы покрывают, пропитывают или заменяют органическое вещество корня растения, иногда сохраняя его в мельчайших деталях. Замещающий минерал обычно является кальцитом. Стенки клеток чаще всего сохраняются, возможно, потому, что в стенках уже присутствует пектат кальция. [7]
Ризокреция отличается от окаменения способом образования. Окаменение определяется как «процесс окаменения , при котором органическое вещество преобразуется в каменистое вещество путем инфильтрации воды, содержащей растворенные неорганические вещества, такие как карбонат кальция и кремний , которые заменяют исходный органический материал, иногда сохраняя исходную структуру». [7] Таким образом, окаменение корней — это процесс, который включает замену, пропитку, инкрустацию и заполнение пустот органического вещества минеральным веществом без полной потери анатомических особенностей корня. Напротив, ризокреции, которые включают ризолиты, создаются путем накопления минерального вещества вокруг корней. Накопление, обычно сопровождающееся цементацией, может происходить во время жизни или смерти корней растений. [8]
Ризогало — это зоны химического восстановления вокруг разложившихся корней растений. Обычно они выглядят как удлиненные серые пятна с красноватыми краями. Они образуются, когда железо и марганец восстанавливаются вблизи корня, а растворимые восстановленные металлы диффундируют наружу. Затем металлы снова окисляются и откладываются в виде гематита или гетита . [3]
Ризолиты, как и норы животных , обычно имеют круглое поперечное сечение и цилиндрическую форму, поэтому их можно спутать. Ризолиты различаются по длине от нескольких сантиметров до нескольких метров, в то время как норы обычно имеют длину менее метра. Однако были обнаружены норы животных длиной до 9 метров (30 футов). Диаметры ризолитов варьируются от 0,1 до 20 миллиметров (0,0039–0,7874 дюйма), в то время как самая длинная зарегистрированная нора животных имела ширину 0,5 сантиметра (0,20 дюйма). [9]
Ризолиты также можно отличить от нор животных по их схеме ветвления и ориентации. Корни становятся уже по мере ветвления, как и ризолиты, которые они производят. Ветвящиеся норы животных обычно имеют одинаковый диаметр вплоть до самых дальних ветвей. Корни ветвятся горизонтально или вертикально, в то время как норы животных обычно горизонтальные, наклонные или вертикальные. Ризолиты характерны для наземных отложений, в то время как норы животных чаще встречаются в морских отложениях. [9]
Ризолиты также можно спутать со стеблевой формой, образованной в плайях . Однако стеблевая форма может быть различима по отсутствию корнеподобного разветвления и по химическим или микроскопическим признакам. [10]
Корни растений обычно удаляют кальций из почвы, одновременно снижая ее pH , обменивая ионы H + на Ca 2+ , Mg 2+ , K + и другие катионы . [11] Это способствует способности корней бурить скалу, но препятствует осаждению кальцита вокруг корней. Было предложено несколько объяснений того, как ризолиты тем не менее способны образовываться. [12]
Одна из возможностей заключается в том, что корни некоторых растений поглощают больше анионов , чем катионов, поддерживая баланс заряда путем секреции ионов HCO 3 − , а не ионов H + . При этом pH окружающей почвы повышается, а не понижается. Это может вызвать осаждение карбоната кальция вокруг корней, что приводит к образованию ризокреций. [13] Большее поглощение корнями воды, чем кальция, также увеличивает насыщение карбоната кальция. [14]
Другие возможности включают выделение органических кислот корнями растений; присутствие симбиотических бактерий, грибов или водорослей , которые осаждают карбонат кальция; или исключение кальция из корней. Первое кажется наиболее вероятным. [15] [16] [17]
Ризолиты важны для идентификации палеопочв в геологической летописи. Однако они ограничены постсилурийскими слоями , поскольку сосудистые растения с обширными корневыми системами не процветали до этого времени. [18]
Как ризогало с гематитовой каймой, так и известковые ризолиты встречаются в умеренно хорошо дренированных красных палеопочвах. Более плохо дренированные пурпурные палеопочвы содержат ризогало с каймой из гетита, в то время как корневые трубочки самых плохо дренированных палеопочв состоят из крошечных черных железо-марганцевых сфер, иногда в ассоциации с ярозитом . Таким образом, условия водонасыщения в палеопочвах можно вывести из минералогии ризолитов. [3]
Необычные ризолиты из нижнего мела предоставили доказательства самой ранней активности социальных термитов . [19]
