Войти
Остатки деревьев, подвергшиеся окаменению, в Национальном парке Окаменелого леса В геологии, окаменение или окаменение - это процесс, посредством которого органический материал становится ископаемым в результате замены исходного материала и заполнения первоначальных поровых пространств минералами. Окаменевшая древесина олицетворяет этот процесс, но все организмы, от бактерий до позвоночных, могут окаменеть (хотя более твердые и прочные вещества, такие как кости, клювы и раковины, выживают в процессе 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.
Один из процессов, участвующих в окаменение - это 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 ), заполняет поры и полости в образцах, особенно в кости, ракушке или дереве. Поры тканей организмов заполняются, когда эти минералы выпадают в осадок из воды. Двумя распространенными типами перминерализации являются окварцевание и пиритизация.
Силицификация - это процесс, при котором органическое вещество насыщается диоксидом кремния. Обычный источник кремнезема - вулканический материал. Исследования показали, что в этом процессе большая часть исходного органического вещества разрушается. 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), поскольку вода теряется. Для того чтобы произошло окремнение, геотермические условия должны включать pH от нейтрального до слабокислого, а также температуру и давление, аналогичные средам с осадочными отложениями на небольшой глубине. В идеальных природных условиях окремнение может происходить со скоростью, приближающейся к скорости искусственного окаменения.
Пиритизация - это процесс, аналогичный окремнению, но вместо этого включает отложение железа и серы в порах и полости 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. В результате этой реакции между железом и сульфидами образуется пирит (FeS 2). Карбонатный материал оболочки организма затем заменяется пиритом из-за более высокой концентрации пирита и более низкой концентрации карбоната в окружающей воде. Пиритизация в меньшей степени происходит у растений в глинистой среде.
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. Редко можно найти организмы, сохранившиеся только за счет замены (в отличие от комбинации с перминерализацией), но эти окаменелости имеют большое значение для палеонтологов, потому что эти окаменелости, как правило, очень подробны.
Окаменелости, полученные в процессе окаменения, не только используются для палеонтологических исследований, 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, из больших кусков дерева были вырезаны раковины и раковины. 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.
Окаменелая древесина также использовалась в строительстве. Заправочная станция для окаменевшего дерева, расположенная на улице Мейн-стрит Ламар, штат Колорадо, была построена в 1932 году и состоит из стен и полов, построенных из кусков окаменелого дерева. Здание, построенное У. Г. Брауном, с тех пор было преобразовано в офисные помещения и под торговую площадку по продаже подержанных автомобилей. Глен Роуз, штат Техас, предоставляет еще больше примеров использования окаменелой древесины в архитектуре. Начиная с 1920-х годов, фермеры округа Сомервелл, штат Техас, начали обнаруживать окаменевшие 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 ворот. Глен Роуз, Техас также известен Государственным парком Долина динозавров и формацией Глен Роуз, где можно увидеть окаменелые следы динозавров мелового периода. Другой пример использования окаменелой древесины в строительстве - это Агатовый дом Пуэбло в Национальном парке Окаменевший лес в Аризоне. Построенное предками пуэбло около 990 лет назад, это восьмикомнатное здание было построено почти полностью из окаменелого дерева и, как полагают, служило либо семейным домом, либо церемониальным центром.
В 2005 году ученые из 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 среде. в атмосфере, чтобы получить искусственный композит с керамической матрицей из карбида титана и карбида кремния, все еще демонстрирующий исходную структуру древесины. В будущем эти искусственно окаменевшие древесно-керамические материалы в конечном итоге заменят суперсплавы на металлической основе (которые покрыты сверхтвердой керамикой) в инструментальной промышленности. Другие растительные вещества можно обрабатывать аналогичным способом и получать абразивные порошки. 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 факультета во Флоренции, Италия. 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 ее оставили для медленной реакции в течение определенного периода времени в растворе или отвержденной при нагревании для более быстрых результатов. Гамильтон Хикс из Гринвич, штат Коннектикут, получил патент на свой «рецепт» быстрого искусственного окаменения древесины согласно патенту США 4 612 050 в 1986 году. Рецепт Хикса состоит из высокоминерализованной воды и раствора силиката натрия в сочетании с разбавленную кислоту с pH 4,0-5,5. Образцы древесины пропитываются этим минеральным раствором путем многократного погружения и нанесения раствора. Древесина, обработанная таким образом, - согласно формуле изобретения в патенте - не поддается сжиганию и приобретает свойства окаменелой древесины. Некоторые виды 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.
