La madera petrificada , también conocida como árbol petrificado (del griego antiguo πέτρα que significa 'roca' o 'piedra'; literalmente 'madera convertida en piedra'), es el nombre que recibe un tipo especial de madera fosilizada , los restos fosilizados de la vegetación terrestre . La petrificación es el resultado de que un árbol o plantas similares a árboles hayan sido reemplazados por piedra mediante un proceso de mineralización que a menudo incluye permineralización y reemplazo. [1] Los materiales orgánicos que forman las paredes celulares se han replicado con minerales (principalmente sílice en forma de ópalo , calcedonia o cuarzo ). En algunos casos, la estructura original del tejido del tallo puede conservarse parcialmente. A diferencia de otros fósiles de plantas, que suelen ser impresiones o compresiones, la madera petrificada es una representación tridimensional del material orgánico original.
El proceso de petrificación ocurre bajo tierra, cuando la madera queda enterrada en agua o ceniza volcánica . La presencia de agua reduce la disponibilidad de oxígeno , lo que inhibe la descomposición aeróbica por bacterias y hongos. El agua cargada de minerales que fluye a través de los sedimentos puede provocar la permineralización, que ocurre cuando los minerales precipitan de la solución llenando el interior de las células y otros espacios vacíos. Durante el reemplazo, las paredes celulares de la planta actúan como plantilla para la mineralización. [2] Es necesario que haya un equilibrio entre la descomposición de la celulosa y la lignina y las plantillas minerales para que los detalles celulares se preserven con fidelidad. La mayor parte de la materia orgánica suele descomponerse , aunque puede quedar algo de lignina. [3] La sílice en forma de ópalo-A puede incrustarse e impregnar la madera con relativa rapidez en ambientes de aguas termales. [4] Sin embargo, la madera petrificada se asocia más comúnmente con árboles que fueron enterrados en sedimentos de grano fino de deltas y llanuras aluviales o lahares volcánicos y lechos de cenizas. [5] [6] Un bosque donde dicho material se ha petrificado se conoce como bosque petrificado .
La madera petrificada se forma cuando los tallos leñosos de las plantas se entierran en sedimentos húmedos saturados con minerales disueltos. La falta de oxígeno retarda la descomposición de la madera, permitiendo que los minerales reemplacen las paredes celulares y llenen los espacios vacíos en la madera. [2] [1]
La madera está compuesta mayoritariamente por holocelulosa ( celulosa y hemicelulosa ) y lignina . Juntas, estas sustancias constituyen el 95% de la composición seca de la madera. Casi la mitad de esta cantidad es celulosa, que confiere a la madera gran parte de su resistencia. La celulosa está compuesta por largas cadenas de glucosa polimerizada dispuestas en microfibrillas que refuerzan las paredes celulares de la madera. La hemicelulosa, un polímero ramificado de varios azúcares simples , constituye la mayor parte del resto de la composición de la madera dura , mientras que la lignina, que es un polímero de fenilpropanos , es más abundante en la madera blanda . La hemicelulosa y la lignina incrustan y refuerzan las microfibrillas de celulosa. [2]
La madera muerta normalmente es descompuesta rápidamente por microorganismos, empezando por la holocelulosa. La lignina es hidrófoba (repele el agua) y se descompone mucho más lentamente. La velocidad de descomposición se ve afectada por la temperatura y el contenido de humedad, pero la exclusión de oxígeno es el factor más importante para preservar el tejido de la madera: los organismos que descomponen la lignina deben tener oxígeno para sus procesos vitales. Como resultado, la madera fósil más antigua que el Eoceno (alrededor de 56 millones de años o más) ha perdido casi toda su holocelulosa y solo queda lignina. Además de la descomposición microbiana, la madera enterrada en un ambiente alcalino se descompone rápidamente por reacciones inorgánicas con el álcali. [2]
La madera se preserva de la descomposición mediante un rápido entierro en barro, particularmente barro formado a partir de ceniza volcánica. [7] Luego, la madera se mineraliza para transformarla en piedra. Se ha recuperado madera no mineralizada de formaciones paleozoicas , particularmente Callixylon de Berea Sandstone , pero esto es muy inusual. La madera petrificada queda posteriormente expuesta por la erosión de los sedimentos circundantes. La madera fósil no mineralizada se destruye rápidamente cuando queda expuesta a la erosión, pero la madera petrificada es bastante duradera. [2]
Se han identificado unos 40 minerales en la madera petrificada, pero los minerales de sílice son, con diferencia, los más importantes. La calcita y la pirita son mucho menos comunes y otras son bastante raras. La sílice se une a la celulosa de las paredes celulares mediante enlaces de hidrógeno y forma una especie de plantilla. Luego, la sílice adicional reemplaza a la celulosa a medida que se descompone, de modo que las paredes celulares a menudo se conservan con gran detalle. [2] Así, la silicificación comienza dentro de las paredes celulares y los espacios dentro y entre las células se llenan de sílice de forma más gradual. [1] [8] [9] Con el tiempo, casi todo el material orgánico original se pierde; sólo alrededor del 10% permanece en la madera petrificada. [2] [1] El material restante es sílice casi pura, con sólo hierro, aluminio y elementos alcalinos y alcalinotérreos presentes en cantidades más que trazas. El hierro, el calcio y el aluminio son los más comunes y uno o más de estos elementos pueden constituir más del 1% de la composición. [2]
La forma que adopta inicialmente la sílice sigue siendo un tema de investigación. Hay evidencia de deposición inicial como ópalo , que luego recristaliza en cuarzo durante largos períodos de tiempo. [2] [9] Por otro lado, existe cierta evidencia de que la sílice se deposita directamente como cuarzo. [8]
La madera puede silicificarse muy rápidamente en aguas termales ricas en sílice. [10] Si bien la madera petrificada en este entorno es sólo una parte menor del registro geológico, [2] los depósitos de aguas termales son importantes para los paleontólogos porque a veces conservan partes de plantas más delicadas con exquisito detalle. Estos depósitos de Lagerstätte incluyen los lechos paleozoicos de Rhynie Chert y East Kirkton Limestone , que registran las primeras etapas de la evolución de las plantas terrestres. [11]
La mayor parte del color de la madera petrificada proviene de trazas de metales. De ellos, el hierro es el más importante y puede producir diversas tonalidades dependiendo de su estado de oxidación . El cromo produce madera petrificada de color verde brillante. Las variaciones de color probablemente reflejen diferentes episodios de mineralización. En algunos casos, las variaciones pueden deberse a la separación cromatográfica de trazas de metales. [12]
La madera también puede petrificarse por la calcita , como ocurre en las concreciones de los yacimientos de carbón . La madera petrificada por calcita tiende a retener más de su material orgánico original. La petrificación comienza con el depósito de goethita en las paredes celulares, seguido del depósito de calcita en los espacios vacíos. [13] La madera carbonizada es resistente a la silicificación y generalmente está petrificada por otros minerales. [1] La madera petrificada por minerales distintos de los minerales de sílice tiende a acumular metales pesados, como uranio , selenio y germanio , siendo el uranio más común en la madera con alto contenido de lignina y el germanio más común en la madera conservada en lechos de carbón. El boro , el zinc y el fósforo son anormalmente bajos en la madera fósil, lo que sugiere que son lixiviados o eliminados por microorganismos. [2]
Con menos frecuencia, los minerales de reemplazo en la madera petrificada son la calcocita u otros minerales de sulfuro . Estos se han extraído como mineral de cobre en lugares como la mina Nacimiento cerca de Cuba, Nuevo México . [14]
Los científicos han intentado duplicar el proceso de petrificación de la madera, tanto para comprender mejor el proceso de petrificación natural [2] como para su posible uso como material cerámico. [15] Los primeros intentos utilizaron metasilicato de sodio como fuente de sílice, pero el ortosilicato de tetraetilo ha demostrado ser más prometedor. [2]
La madera petrificada tiene un uso limitado en joyería, pero se usa principalmente para piezas decorativas como sujetalibros, tableros de mesa, esferas de relojes u otros objetos ornamentales. [16] Varias estructuras de los pueblos ancestrales cerca del Parque Nacional del Bosque Petrificado se construyeron con madera petrificada, incluido el Agate House Pueblo. [17] La madera petrificada también se utiliza en la curación de la Nueva Era . [18] [19]
La madera petrificada se encuentra en todo el mundo en lechos sedimentarios con edades que van desde el Devónico (hace unos 390 millones de años), cuando las plantas leñosas aparecieron por primera vez en tierra firme, hasta casi el presente. Los "bosques" petrificados tienden a ser ecosistemas enteros enterrados por erupciones volcánicas, en los que los troncos a menudo permanecen en sus posiciones de crecimiento, o acumulaciones de madera flotante en ambientes fluviales. Amethyst Ridge en el Parque Nacional de Yellowstone muestra 27 ecosistemas forestales sucesivos enterrados por erupciones, mientras que el Parque Nacional del Bosque Petrificado es un ejemplo particularmente bueno de acumulaciones fluviales de madera flotante. [2]
La ceniza volcánica es especialmente adecuada para la conservación de la madera, ya que a medida que la ceniza se desgasta se liberan grandes cantidades de sílice. La presencia de madera petrificada en un lecho sedimentario es a menudo un indicio de la presencia de ceniza volcánica erosionada. [5] La madera petrificada también puede formarse en sedimentos arcosicos, ricos en feldespato y otros minerales que liberan sílice a medida que se descomponen. Los climas cálidos supermonzónicos del Carbonífero al Pérmico parecen haber favorecido este proceso. La preservación de bosques petrificados en lechos de cenizas volcánicas se ve menos afectada por el clima y preserva una mayor diversidad de especies. [20]
Las áreas con una gran cantidad de árboles petrificados incluyen:
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