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Madera petrificada

Rebanada pulida de un árbol petrificado del Triásico Tardío (hace aproximadamente 230 millones de años) hallado en Arizona . En una imagen ampliada se pueden detectar los restos de insectos.
Tronco petrificado en el Parque Nacional del Bosque Petrificado

La madera petrificada (del griego antiguo πέτρα, que significa «roca» o «piedra»; literalmente «madera convertida en piedra») es el nombre que se le da a un tipo especial de madera fosilizada , los restos fosilizados de vegetación terrestre . La petrificación es el resultado de que un árbol o plantas parecidas a árboles hayan sido reemplazados por piedra a través de 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 normalmente son 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 se 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 una plantilla para la mineralización. [2] Es necesario que haya un equilibrio entre la descomposición de la celulosa y la lignina y la plantilla mineral para que los detalles celulares se conserven con fidelidad. La mayor parte de la materia orgánica a menudo se descompone , sin embargo, puede permanecer algo de lignina. [3] La sílice en forma de ópalo-A puede incrustarse y permear la madera con relativa rapidez en entornos 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 de inundación o lahares volcánicos y lechos de ceniza. [5] [6] Un bosque donde dicho material se ha petrificado se conoce como bosque petrificado .

Formación

Vista microscópica de madera petrificada de Callixylon
Madera petrificada mineralizada con carnotita de St. George, Utah
Madera petrificada de la Formación Shinarump en la Mina Nacimiento, Cuba, Nuevo México. La madera marrón de la derecha muestra una mineralización de sílice convencional. La madera negra de la izquierda muestra una mineralización inusual con calcocita y otros minerales de sulfuro. Las manchas de color verde azulado se deben a la oxidación de la calcocita a azurita y malaquita.

La madera petrificada se forma cuando los tallos leñosos de las plantas quedan enterrados en sedimentos húmedos saturados de minerales disueltos. La falta de oxígeno ralentiza la descomposición de la madera, lo que permite que los minerales reemplacen las paredes celulares y llenen los espacios vacíos de la madera. [2] [1]

La madera está compuesta principalmente de holocelulosa ( celulosa y hemicelulosa ) y lignina . Juntas, estas sustancias constituyen el 95% de la composición seca de la madera. Casi la mitad de esto es celulosa, que le da a la madera gran parte de su resistencia. La celulosa está compuesta de 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 de la composición restante 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 se descompone rápidamente por acción de 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 del 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 anterior al Eoceno (de unos 56 millones de años o más) ha perdido casi toda su holocelulosa y solo queda la lignina. Además de la descomposición microbiana, la madera enterrada en un entorno alcalino se descompone rápidamente por reacciones inorgánicas con el álcali. [2]

La madera se preserva de la descomposición mediante un enterramiento rápido en el barro, en particular el barro formado a partir de cenizas volcánicas. [7] Luego, la madera se mineraliza para transformarla en piedra. Se ha recuperado madera no mineralizada de formaciones paleozoicas , en particular Callixylon de Berea Sandstone , pero esto es muy inusual. La madera petrificada queda expuesta más tarde por la erosión de los sedimentos circundantes. La madera fósil no mineralizada se destruye rápidamente cuando queda expuesta por 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 otros son bastante raros. La sílice se une a la celulosa de las paredes celulares mediante enlaces de hidrógeno y forma una especie de plantilla. A continuación, la sílice adicional sustituye a la celulosa a medida que se descompone, de modo que las paredes celulares suelen conservarse 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; solo queda alrededor del 10% en la madera petrificada. [2] [1] El material restante es sílice casi puro, con solo hierro, aluminio y elementos alcalinos y alcalinotérreos presentes en cantidades superiores a 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 es todavía un tema de investigación. Hay evidencia de una deposición inicial como ópalo , que luego se recristaliza en cuarzo durante largos períodos de tiempo. [2] [9] Por otro lado, hay 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 solo una parte menor del registro geológico, [2] los depósitos de aguas termales son importantes para los paleontólogos porque dichos depósitos a veces preservan partes más delicadas de las plantas con un detalle exquisito. Estos depósitos de Lagerstätte incluyen los yacimientos paleozoicos 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 metales traza. De estos, el hierro es el más importante y puede producir una gama de tonos 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 provenir de la separación cromatográfica de metales traza. [12]

La madera también puede ser petrificada por calcita , como ocurre en las concreciones en los yacimientos de carbón . La madera petrificada por calcita tiende a retener más de su material orgánico original. La petrificación comienza con la deposición de goethita en las paredes celulares, seguida de la deposición de calcita en los espacios vacíos. [13] La madera carbonizada es resistente a la silicificación y generalmente es 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 preservada en yacimientos de carbón. El boro , el zinc y el fósforo son anómalamente bajos en la madera fósil, lo que sugiere que son lixiviados o recogidos por microorganismos. [2]

Con menor frecuencia, los minerales de reemplazo en la madera petrificada son 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]

Madera petrificada simulada

Los científicos han intentado duplicar el proceso de petrificación de la madera, tanto para comprender mejor el proceso natural de petrificación [2] como para su posible uso como material cerámico. [15] Los primeros intentos utilizaron metasilicato de sodio como fuente de sílice, pero el tetraetil ortosilicato ha demostrado ser más prometedor. [2]

Usos

Mesa construida con madera petrificada

La madera petrificada tiene un uso limitado en joyería, pero se utiliza principalmente para piezas decorativas como sujetalibros, tableros de mesa, esferas de relojes u otros objetos ornamentales. [16] Varias estructuras ancestrales de los Puebloan cerca del Parque Nacional del Bosque Petrificado se construyeron con madera petrificada, incluida la Casa Agate Pueblo. [17] La ​​madera petrificada también se utiliza en la curación de la Nueva Era . [18] [19]

Ocurrencias

La madera petrificada se encuentra en todo el mundo en lechos sedimentarios 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 a la deriva en entornos 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 a la deriva. [2]

Las cenizas volcánicas son especialmente adecuadas para la conservación de la madera, ya que liberan grandes cantidades de sílice a medida que se erosionan. La presencia de madera petrificada en un lecho sedimentario suele ser una indicación de la presencia de ceniza volcánica meteorizada. [5] La madera petrificada también puede formarse en sedimentos arcósicos, ricos en feldespato y otros minerales que liberan sílice a medida que se descomponen. Los climas cálidos supermonzónicos de los períodos Carbonífero a Pérmico parecen haber favorecido este proceso. La conservación 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:

África

Trozo de madera petrificada cerca de El Kurru (norte de Sudán)
Tronco petrificado y Welwitschia en el bosque petrificado de Namibia

Asia

Oceanía

Europa

América del norte

Troncos petrificados en el Parque Nacional del Bosque Petrificado, Arizona, EE.UU.

Sudamerica

Tronco petrificado en el geoparque Paleorrota, Brasil
Bosque petrificado de Puyango, Ecuador

Véase también

Referencias

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Enlaces externos

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