Химия кремнезема - Айлер Р.
Скачать (прямая ссылка):
Наиболее совершенные репродукции органических форм получаются с помощью кремнезема, представляющего собой один из тех минералов, которые способны переноситься в водных
126
Глава I
Рис. 1.16. Микрофотография поперечного сечения окремненного дерева Ptero-
caryoxylon Knowlton. Увеличение 65Х. Печатается по разрешению Элизабет Внлер (Колледж штата Северная Каролина). Е. С. Баргхорна (Гарвардский университет) и Ричарда Скотта (Департамент геологических изысканий США).
растворах и осаждаться в аморфном состоянии. Все другие минералы осаждаются в виде кристаллов, превышающих в большинстве случаев по размерам мельчайшие структурные элементы организма. Даже после того, как аморфный кремнезем кристаллизовался in situ в шерт, кристаллы последнего оставались настолько хМалыми, что даже сохранили субмикроскопические структуры, различаемые лишь с помощью электронного микроскопа.
В качестве примера на рис. 1.16 [271] представлена необычайно точно сохранившаяся первозданная структура ткани растения.
Природный процесс, посредством которого органический материал настолько совершенно воспроизводится в виде кремне-
Распространение, растворение и осаждение кремнезема 127
земной псевдоморфозы, еще не понят и не воспроизведен в лабораторных условиях. Можно представить, что гель кремнезема образуется внутри обычно заполненных водой пространств в тканях растений, однако процесс последующего замещения органического вещества новыми порциями кремнезема был бы затруднителен. Без сомнения, в природе такой процесс протекает чрезвычайно медленно. Первую стадию подобных превращений можно наблюдать, помещая образцы дерева, например, в горячие минеральные источники, богатые кремнеземом, такие, например, как источники в Иеллоустонском национальном Парке (США), содержащие до 0,0717% растворимого кремнезема [272, 273].
Окремнение дерева обычно связывается с присутствием вулканического пепла, представляющего собой богатый источник легкодоступного растворимого кремнезема [274]. Корренс [275] подтвердил, что кремнезем может осаждаться из природных щелочных вод при выделении диоксида углерода в процессе распада дерева. Таким путем кремнезем должен осаждаться сразу же на поверхности органического материала, и, по мере того как органическая часть удаляется при растворении, она должна замещаться кремнеземом. Предполагается, что первоначально образованный слой кремнезема аморфен и порист и раствор проникает через него за счет диффузионных процессов. Поскольку ткани растений содержат мембраны, которые могут быть проницаемы для растворимой кремневой кислоты, но непроницаемы для коллоидных частиц кремнезема, Хеллмерс [276] считает, что окремнение происходит сразу же после того, как растворимый кремнезем выделяется при разложении силикатных минералов, но еще до того, как такой кремнезем может полимеризо-ваться.
Баргхорн [277] описывает механизм окремнения следующим образом:
«Окремненное дерево, несмотря на геологический возраст, содержит органические остатки, присутствующие в таком количестве, что деминерализованные участки могут внедряться, рассекать и покрывать пятнами окремненное дерево почти так же, как и живые ткани».
Однако в других случаях никакой клетчатки не остается.
«Похоже на то, что окремнение происходило в тот период времени, когда распад оболочки древесной клетки прошел еще не полностью и частично сохранились структурные остатки целлюлозы. Таким образом, целлюлозный сстсв тканей сохранялся в течение достаточно длительного времени, предохраняя структуру от разрушения перед окремнением. После или же в процессе окремнения оставшаяся клетчатка исчезала из ткани, оставляя после себя модифицированный, но четкий лигниновый остаток».
Следовательно, осаждение минералов, таких, как кремнезем, фиксирует структуру ткани в минеральной форме, сохраняя в большой степени биологические элементы.
128
Глава 1
Как подчеркивал Корренс [275], выделение в свободном состоянии кислых веществ, например диоксида углерода, при распаде растительного материала также может приводить к образованию кремнезема, отличающегося по типу от кремнезема, внедренного в исходной матрице. Следовало бы ожидать, что целлюлоза будет распадаться в процессе гидролиза и окисления с гораздо большей скоростью, чем лигнин, вследствие известных различий в химической устойчивости этих веществ. Таким образом, похоже, что целлюлоза замещается кремнеземом еще до его воздействия на лигнин.
Конечная стадия образования свободного от органических веществ плотного окаменелого растения включает в себя окончательное заполнение пор первоначального пористого кремнеземного отложения и постепенное превращение части или всего образца в кристаллический кремнезем. Вследствие того, что различные типы органического вещества могут быть замещены разновидностями кремнезема, окончательная стадия кристаллизации может протекать в разных вариантах, и образовавшаяся псевдоморфоза будет видна, далее когда она содержит некоторые примеси, придающие ей окраску. Как правило, присутствуют соединения железа, и поэтому образующиеся цветовые оттенки делают исходные органические структуры четко различимыми.
