1083
Полірований шматок скам’янілого дерева може виглядати як декоративний камінь, однак кварц усередині нього здатен зберігати історію цілих регіонів протягом сотень мільйонів років. Геолог Штеффен Трюмпер (Steffen Trümper) з Університету Мюнстера та його колеги вперше показали, що така деревина працює як природний архів довготривалих геологічних змін. Про це повідомляє видання SciTechDaily.
Дослідники продемонстрували, що мінералізоване дерево може фіксувати, як осадовий басейн поступово занурювався вглиб, а також зберігати сліди пізніших тектонічних подій. Результати радикально розширюють відомі часові рамки мінералізації деревини, показуючи, що цей процес тривав значну частину геологічної історії Землі.
Стародавні стовбури як літопис регіону
Об’єктом дослідження став Саальський басейн у центральній Німеччині, який почав формуватися приблизно 300 мільйонів років тому. Його породи належать до найстаріших відкладів у межах Центральноєвропейської басейнової системи.
Команда вивчала скам’янілі стовбури з Кіффгойзерських гір на півночі Тюрингії. Про ці знахідки відомо щонайменше з XVIII століття: окремі стовбури досягають 20 метрів завдовжки та залягають у так званих флювіальних «червоних шарах» — червонуватих відкладах давніх річкових систем.
Червоний колір цим осадам надають оксиди заліза, які свідчать про теплий клімат із виразними сухими сезонами. Повінь заховала дерева, що колись росли у тропічних сухих лісах суперконтиненту Пангея. Близько 300 мільйонів років тому ця частина Європи містилася поблизу екватора і була вкрита вже вимерлими родичами сучасних хвойних.
Кіффгойзерські гори вважаються еталонною ділянкою для подібних відкладів, які неодноразово формувалися в різних осадових басейнах Європи. Сукупно ці райони створюють одну з найбільших у Північній півкулі концентрацій скам’янілої деревини. Навколишні породи також належать до найдавніших елементів Центральноєвропейської басейнової системи, що й нині має економічне значення як джерело корисних копалин, ґрунтових вод і потенційних геотермальних ресурсів.
П’ять етапів, зафіксованих у кварці
Геологічний літопис у цих стовбурах зберігається в кварці, який поступово заповнив деревину та замінив її тканини під час скам’яніння. Спочатку в мертве дерево проникали розчини кремнієвої кислоти, осідаючи навколо клітинних стінок і зберігаючи навіть дуже тонкі анатомічні деталі.
Упродовж мільйонів років ці ранні аморфні силіцієві відклади кристалізувалися в кварц і крок за кроком витісняли органічний матеріал. Аналіз показав, що трансформація була значно складнішою, ніж вважали раніше: змінювалися структура, хімічний склад і вік різних кварцових фаз.
Науковці виокремили п’ять послідовних «поколінь» кремнезему. Кожне сформувалося з іншого розчину і зберегло сліди температури, тиску та хімічних умов, що панували в момент кристалізації.
Разом ці етапи охоплюють близько 200 мільйонів років — від пізнього карбону до ранньої крейди. Якщо додати ще й пізніше підняття порід до поверхні, загальний часовий інтервал сягає приблизно 300 мільйонів років. Раніше настільки тривалої послідовності мінералізації у скам’янілій деревині не фіксували.
Комплекс аналізів і глибоке занурення басейну
Щоб відтворити цю історію, команда використала цілий набір методів: катодолюмінесценцію кварцу, вивчення флюїдних включень, вимірювання ізотопів кисню й кремнію, раманівську термометрію, електронно-зондовий мікроаналіз, сканувальну електронну мікроскопію та in situ датування за системою уран–свинець (U–Pb), яке дозволяє визначати вік мінералів і порід.
Особливо інформативними виявилися мікроскопічні включення рідини в кристалах кварцу. Вони зберегли відомості про точні умови росту кристалів, зокрема температуру і тиск на різних етапах.
Ці «капсули» показали, що частини деревини колись були занурені на глибину від 3 до 5,5 кілометрів під поверхнею. За таких умов скам’янілі стовбури нагрівалися до температур близько 160–240 °C, що відображає еволюцію Саальського басейну — його занурення, нагрів і подальше підняття.
Новий інструмент для відстеження історії континентів
Наслідки роботи виходять далеко за межі Кіффгойзерських гір. Оскільки скам’яніла деревина трапляється в осадових породах по всій планеті, подібні зразки можуть надати раніше недоступні дані про формування басейнів і тектонічну еволюцію континентів.
Автори підкреслюють, що не кожен фрагмент скам’янілого дерева зберігатиме настільки детальний геологічний запис. Корисність таких зразків для реконструкції історії басейну, за їхніми спостереженнями, більше залежить від клімату й умов осадонагромадження під час поховання деревини, ніж від загальних тектонічних обстановок.
Таким чином, невеликий шматок скам’янілого стовбура, за розмірами не більший за долоню, може виявитися своєрідною геологічною «капсулою часу», що охоплює сотні мільйонів років розвитку цілої частини континенту.
Скам’яніла деревина зберегла 300 мільйонів років історії Європи з’явилася спочатку на Цікавості.
