Kulki węglowe — co to są? Definicja, pochodzenie i znaczenie geologiczne
Kulki węglowe: permineralizowane, okrągłe szczątki morskie — odkrycia, geneza i znaczenie geologiczne. Poznaj mechanizmy powstawania i zachowania skamieniałości.
Kulki węglowe są permineralizowanymi formami życia, które są pełne wapnia, magnezu i czasami siarczku żelaza. Zasadniczo mają one okrągły kształt. Kulki węglowe nie są wykonane z węgla, nawet jeśli mają nazwę "kula węglowa" — nazwa pochodzi od ich częstego występowania w pokładach węgla (często w karbonie), a nie od składu chemicznego.
Pochodzenie i historia badań
W 1855 roku dwaj angielscy naukowcy, Joseph Dalton Hooker i Edward William Binney, znaleźli w Anglii kule węglowe. Z tego powodu w Europie przeprowadzono wstępne badania nad kulami węglowymi. Kulki węglowe zostały znalezione i zidentyfikowane w Ameryce Północnej w 1922 roku. Od tego czasu znaleziono kule węglowe w innych krajach i zaproponowano kilka teorii dotyczących ich powstawania.
Marie Stopes i D.M.S. Watson badali również próbki kulek węglowych. Zgodzili się, że kulki węglowe powstały na miejscu. Dodali również, że do powstania kuli węglowej niezbędna jest interakcja ze środowiskiem morskim.
Proces powstawania
Kulki węglowe powstają, gdy szczątki roślin (czasem także zwierząt) zostaną szybko otoczone osadem bogatym w jony wapnia i magnezu, które wytrącają się jako węglany (np. kalcyt, dolomit). Szybkie zalanie torfowiska wodami słonawymi lub morskimi, obecność osadów wapiennych oraz działanie procesów chemicznych i biologicznych prowadzą do permineralizacji — wypełnienia i zastąpienia tkanek roślinnych minerałami. W niektórych przypadkach w minerałach obecna jest także pirytyzacja (siarczek żelaza), co sprzyja zachowaniu wyjątkowych detali strukturalnych.
Zachowanie materiału organicznego i metody badawcze
Jakość konserwacji materiału organicznego zależy od szybkości procesu pochówku i stopnia ucisku przed poddaniem go permineralizacji. Ogólnie rzecz biorąc, kulki węglowe powstające w wyniku szybkiego zakopania szczątków o niewielkim stopniu rozkładu i ciśnienia mają wyższy stopień zakonserwowania. Jednak szczątki roślinne w większości kulek węglowych wykazują różne oznaki rozkładu i zapadania się.
Badania kulek węglowych prowadzi się przede wszystkim przez wykonywanie cienkich szlifów i preparatów mikroskopowych, techniki "peel" (odlewy i odrywki powierzchni) oraz coraz częściej przez obrazowanie tomograficzne (CT), które pozwala oglądać wewnętrzną strukturę bez niszczenia próbki. Dzięki tym metodom można obserwować anatomię tkanek roślinnych na poziomie komórkowym, co jest niezwykle cenne dla paleobotaniki.
Znaczenie geologiczne i paleobotaniczne
Kulki węglowe mają dużą wartość naukową, ponieważ zachowują szczegóły anatomiczne roślin sprzed setek milionów lat. Dzięki nim poznajemy budowę ówczesnych drzew i roślin torfotwórczych — np. grup takich jak lycopsydy (np. Lepidodendron), skrzopy (Calamites), paprocie i prasośliny — oraz możemy odtwarzać skład i strukturę pradawnych torfowisk. Informacje te pomagają wyjaśnić mechanizmy formowania złóż węgla i zmiany środowiskowe w historii Ziemi.
Występowanie
Kulki węglowe znajdują się w pokładach węgla w całej Ameryce Północnej i Eurazji. Północnoamerykańskie kule węglowe znajdują się w większej ilości miejsc niż w Europie. Najwcześniejsze opisy i badania dotyczyły znalezisk w Niemczech i na terenach dawnej Czechosłowacji. W 1962 roku Sergius Mamay i Ellis Yochelson znaleźli ślady szczątków zwierząt morskich w północnoamerykańskich kulach węglowych, co potwierdza udział wpływów morskich w procesach ich powstawania.
Podsumowując, kulki węglowe to permineralizowane, mineralne "zamki" zachowujące detale dawnych roślin (i czasem zwierząt), stanowiące cenny zapis geologiczny i paleobotaniczny, pozwalający odtwarzać pradawne ekosystemy torfowe i warunki sedymentacji.
Kula węglowa
Sir Joseph Dalton Hooker, który wraz z Edwardem Williamem Binneyem był pierwszym, który doniósł o kulach węglowych
Analiza
Cienki przekrój był wczesną procedurą stosowaną do analizy materiałów kopalnych zawartych w kulach węglowych. Kula była cięta piłą diamentową na cienkie odcinki. Następnie spłaszczano ją i polerowano materiałem ściernym. Następnie badano ją pod mikroskopem. Jest to zabieg, który przeprowadzili Hooker i Binney. Potrzebny czas i słaba jakość wytwarzanych próbek spowodowały, że metoda ta stała się wygodniejsza.
Nowa metoda, po raz pierwszy zastosowana w 1928 r., nazywana jest "techniką zdzierania cieczy".
Powiązane strony
- Fossil
- Drewno skamieniałe
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest kula węglowa?
O: Kulka węglowa to zmetabolizowana forma życia, która zawiera siarczek wapnia, magnezu i czasami żelaza. Z reguły mają one okrągły kształt i nie są wykonane z węgla, pomimo nazwy.
P: Kto odkrył kulki węglowe?
O: W 1855 roku dwaj angielscy naukowcy, Joseph Dalton Hooker i Edward William Binney, znaleźli w Anglii kulki węglowe. Również Marie Stopes i D.M.S. Watson badali później próbki kulek węglowych.
P: Gdzie można znaleźć kulki węglowe?
O: Kulki węglowe można znaleźć w pokładach węgla w całej Ameryce Północnej i Eurazji, przy czym w Ameryce Północnej jest ich więcej niż w Europie. Najstarsze kulki węglowe znaleziono w Niemczech i byłej Czechosłowacji.
P: Jak jakość zachowania zależy od procesu pochówku?
O: Jakość zachowania materiału organicznego zależy od szybkości procesu zakopywania i stopnia kompresji przed poddaniem go permineralizacji. Ogólnie rzecz biorąc, kulki węgla pochodzące ze szczątków, które zostały pochowane szybko, z niewielkim rozkładem i ciśnieniem, mają wyższy stopień zachowania w porównaniu z tymi, które zostały pochowane wolniej lub z większym rozkładem/ciśnieniem przed permineralizacją.
P: Jakie teorie istnieją na temat powstawania kul węglowych?
O: Od czasu ich pierwszej identyfikacji w 1922 r. zaproponowano kilka teorii na temat ich powstawania; jednak Marie Stopes i DMS Watson zgodzili się, że do ich powstania niezbędna jest interakcja ze środowiskiem morskim, a także formowanie "in situ".
P: Co odkryli Sergiusz Mamaj i Ellis Yochelson badając północnoamerykańskie kule węglowe?
O: W 1962 roku Sergius Mamay & Ellis Yochelson podczas badania kul węglowych z Ameryki Północnej znaleźli ślady szczątków zwierząt morskich.
Przeszukaj encyklopedię