En geología , la petrificación (del griego antiguo πέτρα ( pétra ) 'roca, piedra') es el proceso por el cual la materia orgánica se convierte en un fósil a través del reemplazo 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 la materia más dura y duradera como los huesos, los picos y las conchas sobreviven al proceso mejor que los restos más blandos como el tejido muscular, las plumas o la piel). La petrificación se produce a través de una combinación de dos procesos similares: la permineralización y el reemplazo. Estos procesos crean réplicas del espécimen original que son similares hasta el nivel microscópico. [1]
Uno de los procesos que intervienen 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 de hueso, concha o madera. [3] Los poros de los tejidos de los organismos se llenan cuando estos minerales precipitan fuera 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, la mayor parte de la materia orgánica original se destruye. [4] [5] La silicificación ocurre con mayor frecuencia en dos entornos: o bien el espécimen está enterrado en sedimentos de deltas y llanuras aluviales o bien los organismos están enterrados en cenizas volcánicas. El agua debe estar presente para que se produzca 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 la deposición de sílice. El proceso comienza cuando un espécimen se permeabiliza con una solución acuosa de sílice. Las paredes celulares del espécimen se disuelven progresivamente y el sílice se deposita 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 espécimen se transforma en piedra (un 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 las de los entornos sedimentarios de poca profundidad. En condiciones naturales ideales, la silicificación puede producirse a velocidades cercanas a las observadas en la petrificación artificial. [7]
La piritización es un proceso similar a la silicificación, pero en cambio 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 preservados. En ambientes marinos, la piritización se produce cuando los organismos están 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 concha de carbonato del organismo se reemplaza luego 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 lenta sea la velocidad del proceso, mejor definida estará la estructura microscópica. Los minerales comúnmente involucrados en el reemplazo son calcita , sílice , pirita y hematita . [3] Los restos bióticos preservados solo por reemplazo (en lugar de en combinación con permineralización ) rara vez se encuentran, 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 el estudio paleontológico, sino que también se han utilizado como piezas decorativas e informativas. La madera petrificada se utiliza de diversas formas. Las losas de madera petrificada se pueden utilizar para fabricar tableros de mesa, o las propias losas se pueden utilizar a veces para exhibirlas de forma decorativa. Además, se han tallado piezas de madera de mayor tamaño para fabricar lavabos y palanganas. Otras piezas de gran tamaño también se pueden utilizar para fabricar sillas y taburetes. La madera petrificada y otros organismos petrificados también se han utilizado en joyería, esculturas, relojería, ceniceros y fruteros, y en decoraciones de jardines y paisajes.
La madera petrificada también se ha utilizado en la construcción. La gasolinera Petrified Wood, [9] situada en Main St Lamar, Colorado , se construyó en 1932 y consta de paredes y suelos construidos con piezas de madera petrificada. La estructura, construida por WG Brown, se ha convertido desde entonces en espacio de oficinas y en un concesionario de coches usados. [10] Glen Rose, Texas, ofrece aún más ejemplos del uso de madera fosilizada en la arquitectura. A principios de la década de 1920, los agricultores del condado de Somervell, Texas, empezaron a descubrir árboles petrificados. Los artesanos y albañiles locales construyeron entonces más de 65 estructuras a partir de esta madera petrificada, 45 de las cuales todavía estaban en pie en junio de 2009. Estas estructuras incluyen gasolineras, parterres, cabañas, restaurantes, fuentes y postes de entrada. [11] Glen Rose, Texas, también es conocido por el Dinosaur Valley State Park y la Formación Glen Rose , donde se pueden ver huellas fosilizadas de dinosaurios del periodo Cretácico. [12] Otro ejemplo del uso de madera petrificada en la construcción es la Casa Agate de Pueblo en el Parque Nacional del Bosque Petrificado en Arizona. Construida por los pueblos ancestrales de Pueblo hace unos 990 años, esta construcción de ocho habitaciones fue construida casi en su totalidad con madera petrificada y se cree que sirvió como hogar familiar o lugar de reunión. [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 exhiben en el Museo del Departamento de Anatomía de Florencia , Italia. [14]
Los intentos más recientes han sido exitosos y documentados, pero deben considerarse como semipetrificación o petrificación incompleta o al menos como la producción de algún tipo novedoso de compuesto de madera, ya que el material de madera permanece hasta cierto punto; los componentes 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 materia de madera y forman una matriz de silicatos dentro de la madera después de dejarse 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. Las muestras de madera se impregnan con esta solución mineral mediante sumersiones y aplicaciones repetidas de la solución. La madera tratada de esta manera es, según las reivindicaciones de la patente, incapaz de quemarse y adquiere las características de la madera petrificada. Algunos usos de este producto, como sugiere Hicks, incluyen su uso por parte de criadores de caballos que desean establos ignífugos construidos con material no tóxico que también sea resistente a que los caballos mastiquen la madera. [16]
En 2005, científicos del Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste (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 carbono y las cocieron en un horno de alta temperatura (a unos 1400 °C) en una atmósfera inerte para producir un compuesto de matriz cerámica artificial de carburo de titanio y carburo de silicio que aún muestra la estructura inicial de la madera. En el futuro, estos materiales de madera y cerámica petrificados artificialmente reemplazarían a las superaleaciones basadas en metales (que están recubiertas de cerámica ultradura) en la industria de las herramientas. Otra materia vegetal podría tratarse en un proceso similar y producir polvos abrasivos. [17]