Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Чтобы узнать о других значениях, см. Окаменение (значения) .
Останки деревьев, подвергшиеся окаменению, в национальном парке Окаменевший лес.

В геологии , окаменение или окаменение является исходным материалом и заполнение пор исходных пространств с минералами . Окаменевшая древесина типична для этого процесса, но все организмы, от бактерий до позвоночных, могут окаменеть (хотя более твердые и прочные вещества, такие как кости, клювы и раковины, выдерживают этот процесс лучше, чем более мягкие остатки, такие как мышечная ткань, перья или кожа) . Окаменение происходит посредством комбинации двух аналогичных процессов: перминерализации и замещения. Эти процессы создают копии исходного образца, которые похожи на микроскопический уровень. [1]

Процессы [ править ]

Перминерализация [ править ]

Основная статья: Перминерализация

Одним из процессов окаменения является перминерализация. Окаменелости, созданные в результате этого процесса, как правило, содержат большое количество исходного материала образца. Этот процесс происходит, когда грунтовые воды, содержащие растворенные минералы (чаще всего кварц , кальцит , апатит (фосфат кальция), сидерит (карбонат железа) и пирит ) [2], заполняют поровые пространства и полости образцов, особенно костей, раковин или дерева. [3] Поры тканей организмов заполняются, когда эти минералы выпадают в осадок из воды. Двумя распространенными типами перминерализации являются окварцевание и пиритизация.

Силицификация [ править ]

Силицификация - это процесс насыщения органических веществ кремнеземом . Обычный источник кремнезема - вулканический материал. Исследования показали, что в этом процессе большая часть исходного органического вещества разрушается. [4] [5]Силицификация чаще всего происходит в двух средах: либо образец захоронен в отложениях дельт и поймы рек, либо организмы погребены в вулканическом пепле. Вода должна присутствовать для того, чтобы произошло силикатирование, потому что она снижает количество присутствующего кислорода и, следовательно, уменьшает разрушение организма грибами, поддерживает форму организма и позволяет переносить и отлагать кремнезем. Процесс начинается, когда образец пропитывается водным раствором кремнезема. Стенки клеток образца постепенно растворяются, и в пустые пространства откладывается кремнезем. В образцах древесины по ходу процесса целлюлоза и лигнин, два компонента древесины, разрушаются и заменяются диоксидом кремния. Образец превращается в камень (процесс, называемый литификацией) по мере потери воды. Чтобы произошло окварцевание,геотермические условия должны включать pH от нейтрального до слабокислого.[6], а температура и давление аналогичны осадочным средам на небольшой глубине. В идеальных природных условиях окремнение может происходить со скоростью, приближающейся к скорости искусственного окаменения. [7]

Пиритизация [ править ]

Пиритизация - это процесс, подобный окремнению, но вместо этого включает отложение железа и серы в порах и полостях организма. Пиритизация может привести как к твердым окаменелостям, так и к сохраненным мягким тканям. В морской среде пиритизация происходит, когда организмы захоронены в отложениях, содержащих высокую концентрацию сульфидов железа. При разложении организмы выделяют сульфид, который реагирует с растворенным в окружающей воде железом. Эта реакция между железом и сульфидами приводит к образованию пирита (FeS 2 ). Карбонатный материал оболочки организма затем заменяется пиритом из-за более высокой концентрации пирита и более низкой концентрации карбоната в окружающей воде. В меньшей степени пиритизация встречается у растений в глинистых средах. [3]

Замена [ править ]

Замещение, второй процесс, связанный с окаменением, происходит, когда вода, содержащая растворенные минералы, растворяет исходный твердый материал организма, который затем заменяется минералами. Это может происходить очень медленно, копируя микроскопическую структуру организма. Чем медленнее скорость процесса, тем лучше будет определена микроскопическая структура. Минералы, обычно участвующие в замещении, - это кальцит, кремнезем, пирит и гематит. [3] Редко можно найти организмы, сохранившиеся только путем замены (в отличие от комбинации с перминерализацией), но эти окаменелости имеют большое значение для палеонтологов, потому что эти окаменелости имеют тенденцию быть очень подробными. [8]

Использует [ редактировать ]

Окаменелости, полученные в процессе окаменения, не только используются для палеонтологического исследования, но также используются как декоративные и информативные элементы. Окаменелое дерево используется по-разному. Плиты из окаменевшего дерева можно превратить в столешницы, или сами плиты иногда украшают. Кроме того, более крупные куски дерева были вырезаны для раковин и тазов. Из других больших предметов также можно сделать стулья и табуреты. Окаменелое дерево и другие окаменелые организмы также использовались в ювелирных изделиях, скульптуре, изготовлении часов, пепельницах и вазах для фруктов, а также в ландшафтных и садовых украшениях.

Архитектура [ править ]

В строительстве также использовалось окаменелое дерево. Заправочная станция для окаменевшего дерева [9], расположенная на Мейн-Сент- Ламар, штат Колорадо , была построена в 1932 году и состоит из стен и полов, построенных из кусков окаменелого дерева. Здание, построенное WG Brown, с тех пор было преобразовано в офисные помещения и под магазин подержанных автомобилей. [10] Глен Роуз, штат Техас, дает еще больше примеров использования окаменелой древесины в архитектуре. Начиная с 1920-х годов фермеры округа Сомервелл, штат Техас,начал обнаруживать окаменелые деревья. Затем местные мастера и каменщики построили из этого окаменелого дерева более 65 строений, 45 из которых еще стояли на июнь 2009 года. Эти сооружения включают заправочные станции, клумбы, коттеджи, рестораны, фонтаны и столбы. [11] Глен Роуз, штат Техас , также известен государственным парком Долина динозавров и формацией Глен Роуз , где можно увидеть окаменелые следы динозавров мелового периода. [12] Другой пример использования окаменелой древесины в строительстве - Агатовый дом Пуэбло в национальном парке Окаменевший лес в Аризоне. Построен предками ПуэблоОколо 990 лет назад это восьмикомнатное здание было построено почти полностью из окаменелого дерева и, как полагают, служило либо семейным домом, либо церемониальным центром. [13]

Искусственное окаменение [ править ]

В 2005 году ученые Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) сообщили, что они успешно искусственно окаменели образцы древесины. Однако, в отличие от естественного окаменения, они пропитывали образцы в кислых растворах, распыляли их внутри титаном и углеродом и обжигали их в высокотемпературной печи (около 1400 ° C) в инертной атмосфере, получая искусственный керамический матричный композит из титана. карбид и карбид кремниявсе еще показывает первоначальную структуру дерева. В будущем эти искусственно окаменевшие древесно-керамические материалы в конечном итоге заменят суперсплавы на основе металлов (которые покрыты сверхтвердой керамикой) в инструментальной промышленности. Другой растительный материал можно обрабатывать аналогичным способом и получать абразивные порошки. [14] Ученые пытались искусственно окаменеть организмы еще в 18 веке, когда Джироламо Сегато утверждал, что якобы «окаменел» человеческие останки. Его методы были утеряны, но большая часть его "работ" выставлена ​​в Музее анатомического отделения во Флоренции , Италия. [15]Более поздние попытки были как успешными, так и задокументированными, но их следует рассматривать как полуокаменение или неполное окаменение или, по крайней мере, как получение какого-либо нового типа древесного композита, поскольку древесный материал остается в определенной степени; компоненты древесины (целлюлоза, лигнины, лигнаны, олеорезины и т. д.) не были заменены силикатами, а были пропитаны специально разработанными кислотными растворами алюмосиликатных солей, которые гелеобразно вступают в контакт с древесным материалом и образуют матрицу силикатов внутри древесина после того, как она была оставлена ​​для медленной реакции в течение определенного периода времени в растворе или отверждена при нагревании для более быстрых результатов. Гамильтон Хикс из Гринвича, штат Коннектикут , получил патент на свой «рецепт» быстрого искусственного окаменения древесины под патентом США 4 612 050 в 1986 году [16].Рецепт Хикса состоит из высокоминерализованной воды и раствора силиката натрия в сочетании с разбавленной кислотой с pH 4,0-5,5. Образцы древесины пропитываются этим минеральным раствором путем многократного погружения и нанесения раствора. Дерево, обработанное таким образом, согласно формуле изобретения в патенте, не поддается сжиганию и приобретает свойства окаменелой древесины. Некоторые варианты использования этого продукта, предложенные Хиксом, включают использование коневодами, которым нужны огнеупорные конюшни, построенные из нетоксичного материала, которые также были бы устойчивы к жеванию древесины лошадьми. [17]

См. Также [ править ]

  • Конкреция
  • Окаменение в мифологии и художественной литературе
  • Окаменелый колодец
  • Рини черт
  • Подмена псевдоморфоза
  • Тафономия

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Седрик Мимс (21 октября 2014 г.). Когда мы умираем: наука, культура и ритуалы смерти . Святого Мартина. п. 190. ISBN 978-1-4668-8385-7.
  2. ^ Бэбкок, Лорен. «Перминерализация» . Доступ к научной энциклопедии . Макгроу-Хилл . Проверено 29 марта 2012 года .
  3. ^ a b c Перкинс, Роджерс. «Фоссилизация: как образуются ископаемые» . Музей окаменелостей . Проверено 15 февраля 2012 года .
  4. ^ Sigleo, Энн (1978). «Органическая геохимия окремненной древесины, Национальный парк Окаменевший лес, Аризона». Geochimica et Cosmochimica Acta . Аризона. 42 (9): 1397–1405. Bibcode : 1978GeCoA..42.1397S . DOI : 10.1016 / 0016-7037 (78) 90045-5 .
  5. ^ Mustoe, G (2008). Минералогия и геохимия окремненной древесины позднего эоцена из национального памятника Флориссант Ископаемые слои, Колорадо . Геологическое общество Америки. С. 127–140.
  6. ^ Лев, РФ; Баргхорн, ES (1976). Силицификация древесины . Гарвардский университет. п. 27.
  7. ^ Вини, Майк. «Перминерализация» . Музей окаменелого дерева .
  8. ^ "Как дерево окаменелости" . Национальные вычислительные науки в образовании . Национальные вычислительные науки в образовании. Архивировано из оригинального 17 апреля 2012 года . Проверено 4 апреля 2012 года .
  9. ^ "Заправочная станция окаменелого дерева" . Карты Гугл. 13 августа 2018.
  10. ^ Кирби, Дуг; Кен Смит; Майк Уилкинс. "АЗС из окаменелого дерева" . Придорожная Америка . Проверено 3 апреля 2012 года .
  11. ^ Saltarelli, Mary G. (июнь 2009). «Незаменимые произведения искусства» . Журнал Texas Co-op Power (июнь 2009 г.) . Проверено 3 апреля 2012 года .
  12. ^ Кубань, Глен Дж. "Государственный парк Долины динозавров" . Проверено 3 апреля 2012 года .
  13. ^ "Агатовый дом" . Министерство внутренних дел США . Служба национальных парков . Проверено 4 апреля 2012 года .
  14. ^ "Технологический процесс | Окаменелая древесина дает супер керамику" . Химическая обработка. 2005-07-25 . Проверено 10 сентября 2016 .
  15. ^ Орландини, GE; Tempestini R .; Lippi D .; Патерностро Ф .; Zecchi-Orlandini S .; Виллари Н. (январь 2007 г.). "Каменные тела: Джироламо Сегато (1792-1836)". Итальянский журнал анатомии и эмбриологии . 112 (1): 13–18. PMID 17580656 . 
  16. ^ «Состав силиката натрия» (PDF) . Freepatentsonline.com . Проверено 10 сентября 2016 .
  17. ^ Майк Вини. «Окаменелая древесина: силикатизация древесины путем минерализации» (PDF) . Petrifiedwoodmuseum.org . Проверено 10 сентября 2016 .