Sylifikacja

Sylifikacja to proces, który polega na zastąpieniu pierwotnego szkieletu organizmu krzemionką (SiO₂) lub wypełnieniu nią porów i pęknięć. Zjawisko to związane jest z diagenezą – czyli fizyczno-chemicznymi przemianami zachodzącymi w osadzie po jego zdeponowaniu, a przed ostateczną lityfikacją. Przykładem może być zastąpienie pierwotnie kalcytowej skorupy organizmu krzemionką w postaci skrytokrystalicznego chalcedonu, krystalicznego kwarcu (SiO₂) lub bezpostaciowego opalu (SiO₂ x 2H₂O). Do organizmów ulegających temu procesowi należą np. belemnity i małże. Jednymi z najciekawszych przykładów są okazy z Australii, zbudowane z opalu szlachetnego.

Wyjątkowo rzadko procesowi sylifikacji mogą ulec również kości – znane są m.in. kości zagatyzowane (agat, wielobarwna odmiana chalcedonu o charakterystycznej wstęgowej budowie) oraz zopalizowane.

Jak powstało skamieniałe drewno?

Częstym produktem sylifikacji jest skamieniałe drewno. W trakcie rozkładu drewna, wytwarzały się kwasy organiczne, które obniżały pH środowiska. Dzięki temu krzemionka pochodząca z wód gruntowych mogła się wytrącać, stopniowo zastępując celulozę budującą komórki drewna, tworząc ich krzemionkowy odpowiednik. Początkowo formował się opal, a w wyniku jego odwodnienia – chalcedon lub kwarc.

Czemu sylifikacja jest ważnym procesem dla badaczy?

Proces sylifikacji umożliwia zachowanie wielu skamieniałości, które w innych warunkach zostałyby zniszczone. Przykładem jest prekambryjska formacja Bitter Springs sprzed ok. 800 milionów lat, gdzie skrzemionkowaniu uległy prymitywne organizmy, takie jak stromatolity czy zielone algi. Dzięki badaniom nad nimi uzyskano wiele danych na temat wczesnej ewolucji.
Kolejną zaletą sylifikacji jest odporność skrzemionkowanych skamieniałości na działanie kwasu octowego i solnego. Skamieniałości często występują w skałach węglanowych, które ulegają rozpuszczeniu pod wpływem tych kwasów. Dzięki temu możliwa jest ich stosunkowo łatwa, choć czasochłonna preparacja, znacznie bezpieczniejsza niż metody mechaniczne, które mogą prowadzić do spękań, pęknięć lub innych uszkodzeń. Sylifikacja umożliwia też odzyskanie dużej liczby mikro- i makroskamieniałości występujących w nagromadzeniach, bez konieczności dużego nakładu pracy.

Rodzaje sylifikacji:

• Inkrustracja

Skamieniałość może zostać pokryta krzemionką, czasami jednostronnie, przez co warstwa bywa cienka.

• Pseudomorfoza

Zastąpienie jednego minerału przez inny, wtórny, o odmiennym składzie chemicznym, przy zachowaniu pierwotnego kształtu. W przypadku sylifikacji minerałem wtórnym jest krzemionka. Proces ten dotyczy głównie tkanek twardych (np. kości, muszli zbudowanych z kalcytu lub aragonitu), choć sporadycznie może obejmować również tkanki miękkie.

• Impregnacja

Przenikanie krzemionki do pierwotnej substancji i jej wypełnianie. Proces ten najczęściej obserwujemy przy sylifikacji drewna, ale także przy zachowaniu tkanek miękkich.

Dlaczego sylifikacja jest możliwa mimo niskiej rozpuszczalności krzemionki?

Sylifikacja zachodzi, gdy skamieniałość wchodzi w kontakt z płynem hydrotermalnym przesyconym krzemionką. W wyniku reakcji pierwotny węglan rozpuszcza się, a krzemionka wytrąca i rekrystalizuje w jego miejscu. Rozpuszczalność krzemionki wzrasta gwałtownie w środowiskach o pH wyższym niż 9 – dopiero w takich warunkach staje się ona silnie rozpuszczalna.

Jak powstają roztwory mogące powodować krzemionkowanie?

• W wyniku rozpadu różnych krzemianów, na skutek hydrolizy lub wymiany jonowej,
• Poprzez tworzenie się organicznych roztworów krzemionki – np. wskutek rozpuszczania się skrzemionkowanych szkieletów organizmów (gąbek, promienic),
• Dzięki wulkanizmowi – przez powstawanie kwasów krzemionkowych stabilnych w niskich stężeniach, transportowanych przez wody wulkaniczne,
• Poprzez rozpad szkła wulkanicznego i popiołów bogatych w krzemionkę, których niska stabilność w wodzie sprzyja powstawaniu krzemionkowych roztworów.

Autor: Jakub Armatys
Publikacja i korekty: Piotr Zając
realgarblog.com

Literatura:

• Butts, S. H.: 2014. Silicification. The Paleontological Society Papers, 20, 15-34.
• Voiculescu-Holvad, C.: 2018: The Opalised Fossils of Australia: Mineralogical and Paleontological Treasures from the Australian Outback’. Accessed 22nd February 2021.
• https://krzemienie.pl/drewno_opis
• https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007/3-540-31078-9_128
• https://ucmp.berkeley.edu/precambrian/bittersprings.html
• https://www.geologyin.com/2024/05/agatized-dinosaur-bone.html