En geología , petrificación o petrificación (del griego antiguo πέτρα ( pétra ) 'roca, piedra') es el proceso por el cual el material orgánico se convierte en fósil mediante la sustitución del material original y el llenado de los espacios porosos originales con minerales . La madera petrificada tipifica este proceso, pero todos los organismos, desde las bacterias hasta los vertebrados, pueden petrificarse (aunque las materias más duras y duraderas, como los huesos, los picos y los caparazones, sobreviven mejor al proceso que los restos más blandos, como el tejido muscular, las plumas o la piel). . La petrificación se produce mediante una combinación de dos procesos similares: permineralización y reemplazo. Estos procesos crean réplicas del espécimen original que son similares hasta el nivel microscópico. [1]
Uno de los procesos implicados en la petrificación es la permineralización. Los fósiles creados mediante este proceso tienden a contener una gran cantidad del material original del espécimen. Este proceso ocurre cuando el agua subterránea que contiene minerales disueltos (más comúnmente cuarzo , calcita , apatita (fosfato de calcio), siderita (carbonato de hierro) y pirita ), [2] llena los espacios porosos y las cavidades de los especímenes, particularmente huesos, conchas o madera. [3] Los poros de los tejidos de los organismos se llenan cuando estos minerales precipitan del agua. Dos tipos comunes de permineralización son la silicificación y la piritización.
La silicificación es el proceso en el que la materia orgánica se satura con sílice . Una fuente común de sílice es el material volcánico. Los estudios han demostrado que en este proceso se destruye la mayor parte de la materia orgánica original. [4] [5] La silicificación ocurre con mayor frecuencia en dos ambientes: o el espécimen está enterrado en sedimentos de deltas y llanuras aluviales o los organismos están enterrados en ceniza volcánica. Debe haber agua presente para que ocurra la silicificación porque reduce la cantidad de oxígeno presente y por lo tanto reduce el deterioro del organismo por hongos, mantiene la forma del organismo y permite el transporte y deposición de sílice. El proceso comienza cuando una muestra se impregna con una solución acuosa de sílice. Las paredes celulares de la muestra se disuelven progresivamente y se deposita sílice en los espacios vacíos. En las muestras de madera, a medida que avanza el proceso, la celulosa y la lignina, dos componentes de la madera, se degradan y se reemplazan con sílice. El ejemplar se transforma en piedra (proceso llamado litificación) a medida que se pierde agua. Para que se produzca la silicificación, las condiciones geotérmicas deben incluir un pH neutro a ligeramente ácido [6] y una temperatura y presión similares a los ambientes sedimentarios de poca profundidad. En condiciones naturales ideales, la silicificación puede ocurrir a velocidades cercanas a las observadas en la petrificación artificial. [7]
La piritización es un proceso similar a la silicificación, pero implica la deposición de hierro y azufre en los poros y cavidades de un organismo. La piritización puede dar lugar tanto a fósiles sólidos como a tejidos blandos conservados. En ambientes marinos, la piritización ocurre cuando los organismos quedan enterrados en sedimentos que contienen una alta concentración de sulfuros de hierro. Los organismos liberan sulfuro, que reacciona con el hierro disuelto en el agua circundante cuando se descomponen. Esta reacción entre el hierro y los sulfuros forma pirita (FeS 2 ). El material de la capa de carbonato del organismo luego se reemplaza con pirita debido a una mayor concentración de pirita y una menor concentración de carbonato en el agua circundante. La piritización se produce en menor medida en plantas en ambientes arcillosos. [3]
El reemplazo, el segundo proceso involucrado en la petrificación, ocurre cuando el agua que contiene minerales disueltos disuelve el material sólido original de un organismo, que luego es reemplazado por minerales. Esto puede ocurrir de manera extremadamente lenta, replicando la estructura microscópica del organismo. Cuanto más lento sea el proceso, mejor definida estará la estructura microscópica. Los minerales comúnmente involucrados en el reemplazo son calcita , sílice , pirita y hematita . [3] Rara vez se encuentran restos bióticos preservados solo mediante reemplazo (a diferencia de en combinación con permineralización ), pero estos fósiles presentan importancia para la paleontología porque tienden a ser más detallados. [8] [ ¿ fuente marginal poco confiable? ]
Los fósiles producidos mediante el proceso de petrificación no sólo se utilizan para estudios paleontológicos, sino que también se han utilizado como piezas decorativas e informativas. La madera petrificada se utiliza de varias formas. Las losas de madera petrificada se pueden fabricar como tableros de mesa o, a veces, las losas mismas se exhiben de forma decorativa. Además, se han tallado piezas más grandes de madera en fregaderos y lavabos. Otras piezas grandes también se pueden convertir en sillas y taburetes. La madera petrificada y otros organismos petrificados también se han utilizado en joyería, escultura, relojería, ceniceros y fruteros, y en decoración de paisajes y jardines.
La madera petrificada también se ha utilizado en la construcción. La gasolinera de madera petrificada, [9] ubicada en Main St Lamar, Colorado , fue construida en 1932 y consta de paredes y pisos construidos con piezas de madera petrificada. Desde entonces, la estructura, construida por WG Brown, se ha convertido en espacio de oficinas y concesionario de automóviles usados. [10] Glen Rose, Texas, ofrece aún más ejemplos del uso de madera fosilizada en la arquitectura. A partir de la década de 1920, los agricultores del condado de Somervell, Texas, comenzaron a descubrir árboles petrificados. Luego, los artesanos y albañiles locales construyeron más de 65 estructuras con esta madera petrificada, 45 de las cuales todavía estaban en pie en junio de 2009. Estas estructuras incluyen gasolineras, parterres de flores, cabañas, restaurantes, fuentes y postes de entrada. [11] Glen Rose, Texas, también se destaca por el Parque Estatal Dinosaur Valley y la Formación Glen Rose , donde se pueden ver huellas de dinosaurios fosilizados del período Cretácico. [12] Otro ejemplo del uso de madera petrificada en la construcción es Agate House Pueblo en el Parque Nacional del Bosque Petrificado en Arizona. Construido por los ancestrales pueblos Pueblo hace unos 990 años, este edificio de ocho habitaciones fue construido casi en su totalidad con madera petrificada y se cree que sirvió como casa familiar o centro ceremonial. [13]
Los científicos intentaron petrificar organismos artificialmente ya en el siglo XVIII, cuando Girolamo Segato afirmó haber "petrificado" restos humanos. Sus métodos se perdieron, pero la mayor parte de sus "piezas" se encuentran en exhibición en el Museo del Departamento de Anatomía de Florencia , Italia. [14]
Intentos más recientes han tenido éxito y están documentados, pero deben considerarse como semipetrificación o petrificación incompleta o al menos como producción de algún tipo novedoso de compuesto de madera, ya que el material de madera permanece hasta cierto punto; Los constituyentes de la madera (celulosa, ligninas, lignanos, oleorresinas, etc.) no han sido reemplazados por silicato, sino que han sido infiltrados por soluciones ácidas especialmente formuladas de sales de aluminosilicato que gelifican en contacto con la madera y forman una matriz de silicatos dentro de la madera. La madera después de dejarla reaccionar lentamente durante un período de tiempo determinado en la solución o curarse con calor para obtener resultados más rápidos. Hamilton Hicks de Greenwich, Connecticut , recibió una patente por su "receta" para la petrificación artificial rápida de la madera bajo la patente estadounidense 4.612.050 en 1986. [15] La receta de Hicks consiste en agua altamente mineralizada y una solución de silicato de sodio combinada con un ácido diluido con un pH de 4,0-5,5. Se penetran muestras de madera con esta solución mineral mediante sumersiones repetidas y aplicaciones de la solución. La madera tratada de esta manera, según las reivindicaciones de la patente, no se puede quemar y adquiere las características de la madera petrificada. Algunos usos de este producto sugerido por Hicks incluyen el uso por parte de criadores de caballos que desean establos a prueba de fuego construidos con material no tóxico que también sea resistente a la masticación de la madera por parte de los caballos. [dieciséis]
En 2005, los científicos del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) informaron que habían petrificado artificialmente con éxito muestras de madera. Sin embargo, a diferencia de la petrificación natural, infiltraron muestras en soluciones ácidas, las difundieron internamente con titanio y carbón y las cocieron en un horno de alta temperatura (alrededor de 1400 °C) en una atmósfera inerte para producir una matriz cerámica compuesta de titanio hecha por el hombre. Carburo y carburo de silicio que aún muestran la estructura inicial de la madera. Los usos futuros harían que estos materiales cerámicos de madera petrificados artificialmente eventualmente reemplacen a las superaleaciones a base de metal (que están recubiertas con cerámicas ultraduras) en la industria de herramientas. Otra materia vegetal podría tratarse en un proceso similar y producir polvos abrasivos. [17]