Окаменелое дерево: происхождение, месторождения, виды

Около 400 миллионов лет назад на суше появились первые растения, которые затем стали доминировать на поверхности Земли. Это произошло в девонский период палеозойской эры, который начался 420 млн лет назад и длился 60 млн лет. После Девона начался важный каменноугольный период в жизни Земли. Девон – это название одного из регионов Англии, в котором в ходе раскопок удалось хорошо изучить жизнь Земли 400 лет назад. Растения, которые появились в Девоне, как и все формы жизни, оставили после себя ископаемые свидетельства своих останков. Из-за отчетливой  структуры волокон древесных растений, они смогли сохранить большую часть своей формы в процессе окаменения. Это привело к открытиям в настоящее время целых лесов, погребенных под землей, — такие леса, это окна в древние миры, затерянные в зыбучих песках времени.



Органика превращается в камень лучше всего, когда живой организм умирает в породах (отложениях), насыщенных водой. Мягкие органические ткани разлагаются относительно быстро по сравнению с неорганическими соединениями, входящими в состав осадочных пород. Когда органический компонент умершего организма разлагается, внутри уплотненного осадка остается пустое пространство, которое сохраняет форму останков организма.
Затем в это пустое пространство просачивается богатая минералами вода, оставляющая после себя осадок, который затем уплотняется и образует объемный слепок. Этот процесс, называемый перминерализацией, является одним из наиболее часто наблюдаемых методов окаменения и процессом, благодаря которому сохранились леса доисторической эпохи Земли  и стали известны нам в наши дни.

Деревья, как и все растения, имеют клеточную структуру, отличную от большинства других живых организмов на планете. У растений есть уникальное качество: они имеют клеточную стенку состоящую из целлюлозы — структуру, окружающую все их клетки. Гемицеллюлоза и лигнин — сложные молекулы на основе углерода, которые, среди прочего, образуют большинство структурных элементов древесины. Клетки, из которых состоит древесина – прочные, они по своей природе имеют квадратную структуру. Процесс минерализации сначала начинается на этом самом внешнем слое, при этом внутренние части клетки минерализуются гораздо медленнее. Таким образом, когда процесс перминерализации затрагивает затопленные деревья, большая часть структуры дерева сохраняется.
 

Для окаменения органики очень важно, чтобы останки умершего организма разлагались медленно, в течение длительного периода времени. Большинство известных окаменевших лесов обнаружены с признаками того, что эти леса были погребены очень быстро, чаще всего из-за вулканического пепла, оползней или их комбинации.

То есть произошедшая катастрофа привела к погребению лесного массива в вулканической пыли и последующему затоплению. Земля, в которой похоронены деревья, была насыщена влагой, а это означало, что в целом содержание кислорода в грунте было ниже, и это не позволяло наиболее распространенным организмам-разлагателям (бактериям, грибам, подземным членистоногим) разъедать деревья в больших количествах. Это создало идеальные условия для окаменения леса.

Вулканическая консервация, как правило, является наиболее распространенным методом консервации и окаменения древесины, поскольку на нее не влияют изменения климата.
Однако это не единственный способ консервации. Например, влажные и теплые климатические условия каменноугольного периода привели к обильному распространению лесов по всему миру. Это, в сочетании с высоким уровнем влажности, означало, что деревья, попавшие в оползни (засыпанные грунтом), оказались в идеальных условиях для превращения в камень.

Из трех основных компонентов натуральной древесины (целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина) лигнин является молекулой, которая сохраняется дольше всего. Лигнин также является молекулой, которая связывается с минералами, образуя основную структуру окаменелой древесины. Посредством водородных связей молекулы лигнина соединяются с молекулами минералов (преимущественно минералов на основе кремнезема, таких как опал и кварц) и образуют камень, который принимает форму дерева.

Поскольку окаменение происходит на мельчайшем клеточном уровне, большая часть деталей исходного организма сохраняется даже на микроскопическом уровне. Поэтому ученые могут многое узнать об анатомии и физиологии, продолжительности жизни и свойствах дерева или леса, из минералов, найденных в окаменевшей древесине.

Большая часть элемента окаменелой древесины образуется из минералов на основе кремнезема (оксид кремния). Минералы, входящие в эту группу, включают опал, агат и кварц. Менее распространены минералы, которые способствуют образованию окаменелой древесины, включают пирит и кальцит. Известно, что в образцах окаменелой древесины обнаружено около 40 различных минералов.

Окаменевшая древесина обычно имеет пыльные, землистые тона.  Яркие и блестящие цвета окаменелого дерева возникают вследствие металлов, присутствующих в минерализующемся осадке. Медь, кобальт и хром могут придать ископаемому дереву синий или зеленый оттенок, высокое содержание углерода может создать глубокий черный цвет окаменелости, железо может придать древесине красную, желтую или коричневую окраску в зависимости от количества оксида железа. Марганец и оксид марганца придает древесине красный, желтый или коричневый цвет.

Окаменевший лес в Аризоне (США)

Очень редко встречаются образцы окаменелой древесины, которые вместо окаменения от пепла и оползней прошли процесс перминерализации в богатых кремнеземом горячих источниках. В таких случаях тепло источников в сочетании воды с высоким содержанием кремнезема приводило к большей сохранности деталей. Об этом свидетельствуют образцы окаменелых растений, найденные на месторождении в Райни Черт (Шотландия), которые сохранили даже некоторые детали клеток растения.

В последние десятилетия некоторые учёные пытались искусственно воссоздать процесс окаменения. Используя искусственные источники кремнезема, они экспериментировали по созданию искусственной окаменелой древесины как для исследования геологического процесса перминерализации, так и для создания окаменелой древесины для использования в качестве керамического материала.

Сколько стоит окаменелое дерево?

В целом окаменевшая древесина представляет собой очень распространенное ископаемое. Многие залежи окаменелой древесины весьма обширны, некоторые из них занимают сотни и даже тысячи квадратных миль. Из-за своего обилия большая часть окаменелой древесины имеет очень небольшую рыночную стоимость, если вообще имеет ее. В Аризоне, например,  продают окаменелые бревна для декоративных целей по цене около 2 долларов за фунт (450 грамм). Это стоимость включает найм рабочих и тяжелую технику, необходимую для извлечения окаменелостей, погрузки и транспортировки.

Лишь очень небольшой процент окаменелой древесины (например, той, которую вы видите в продаже на нашем сайте магазина «Археус») имеет цвет, детализацию и отсутствие трещин, которые делают ее пригодной для полировки.
Даже в этом случае большая часть стоимости заключается не в самой окаменелой древесине, а в затратах на рабочую силу, связанную с процессом полировки. Полировка окаменелой древесины – ручной и очень трудоемкий процесс. Чтобы дать вам представление: некоторые из лучших полировщиков в США берут 1-2 доллара за квадратный дюйм (дюйм 2.54 см) за полировку плит из окаменелого дерева. Таким образом, как и в случае с большинством окаменелостей, коммерческая ценность заключается не в самом ископаемом, а в труде, затраченном на его извлечение, обработку и перевозку.

Известные окаменелые леса

Окаменелые леса встречаются по всему миру и датируются  начиная с девонского периода, их возраст примерно от 390-400 миллионов лет, вплоть до 15 миллионов лет назад.
Более старые окаменелости интересны, поскольку они дают нам хорошее представление о колонизации суши водными организмами.
Этот процесс начался в девонский период, а более поздние окаменелости часто имеют сохранившиеся структуры целлюлозы и гемицеллюлозы. Однако более старые экземпляры довольно редки, поскольку окаменелые деревья того времени были меньше в размерах и менее подвержены окаменению.

Большинство окаменевших лесов встречается в бесплодных землях, каменистых пустынях, где ветровая эрозия очищает осадочные породы, оставляя на поверхности довольно прочную окаменелую древесину. Эти пустыни ранее были покрыты пышной растительностью, которая со временем исчезла из-за снижения уровня воды.

Парк окаменелостей в США

В Северной Америке одним из наиболее примечательных мест является национальный парк, получивший свое название от самого феномена ископаемых. Окаменелые леса национального парка Петрифайд-Форест, расположенные в Аризоне, относятся к позднему триасовому периоду мезозойской эры. На территории парка обнаружено по меньшей мере девять различных вымерших видов деревьев, а всего более 200 видов растений. Сохранение здесь можно объяснить наличием вулканического пепла, который покрыл лес толстым слоем и сохранил его на будущее.
Еще одно примечательное место — бразильский геопарк Палеоррота («Маршрут Палео»). Этот геопарк древнее стоянки в Аризоне: здесь сохранились образцы с границы перми и триаса  примерно 250–270 миллионов лет. В северной части парка формация Катуррита прекрасно сохраняет множество видов хвойных деревьев триаса. В этом геопарке также был обнаружен первый бразильский вид динозавров — стаурикозавр.

В Африке есть окаменелый лес Хориксас, национальный памятник Намибии, состоящий из деревьев пермского периода, которые, как полагают, были смыты наводнением и застряли в аллювиальной почве. В то время как в Австралии окаменелый лес за пределами Шиншиллы, Квинсленд, известен своей яркой красной окраской, эта древесина датируется юрским периодом мезозойской эры, когда динозавры находились на вершине трофической лестницы.

В Азии, крупнейшем континенте, нет недостатка в окаменевших лесах. Например, в двух индийских объектах – Национальном парке ископаемых лесов в Тируваккарае, есть окаменелости, относящиеся к миоцену, а в более старом парке ископаемых лесов Акал есть деревья, относящиеся к юрскому периоду, которые демонстрируют красивую контрастную белую, коричневую, оранжевую и синюю окраску.
В Китае за последнее десятилетие был обнаружен ископаемый лес девонского периода, что является весьма примечательным открытием, учитывая редкость лесов, относящихся к тому времени.

Интересные факты

Окаменелое дерево — это символ канадской провинции Альберта, хорошо известной своими ископаемыми находками всех видов.
В некоторых экземплярах окаменелой древесины имеются отверстия, просверленные в образце с тех пор, как насекомые, грибы и другие паразиты населяли дерево, когда оно было живым. Некоторые из этих отверстий даже свидетельствуют о том, что подземные животные образовали их в качестве нор после того, как дерево окаменело.
Некоторые окаменелости древесины сохранились настолько детально, как, например, окаменелости Райни Черт в Шотландии, что можно сосчитать отдельные устьица растительных клеток. Устьица — важные отверстия в растительных клетках, которые способствуют обмену питательных веществ и атмосферных газов.
На цвет окаменелой древесины в основном влияет тип и количество микроэлементов в кремнеземе, образующем минерализованный элемент. Медь, кобальт и хром придают древесине зеленый или синий цвет, оксиды железа делают ее красной и коричневой, а марганец может придавать ей оттенки розового или оранжевого.
Местные постройки предков народности Пуэбло (индейский народ в США) иногда делались из окаменелого дерева, а иногда его использовали в качестве материала для создания декоративной мебели.

По материалам блога магазина окаменелостей штата Аризона, США

Карта и описание месторождений добываемых аммонитов и окаменелостей на Мадагаскаре