Versteinerung

PermineralisierungBearbeiten

Einer der Prozesse, die bei der Versteinerung ablaufen, ist die Permineralisation. Die durch diesen Prozess entstandenen Fossilien enthalten in der Regel einen großen Teil des ursprünglichen Materials des Exemplars. Dieser Prozess findet statt, wenn Grundwasser, das gelöste Mineralien (meist Quarz, Kalzit, Apatit (Kalziumphosphat), Siderit (Eisenkarbonat) und Pyrit) enthält, die Porenräume und Hohlräume von Exemplaren, insbesondere Knochen, Muscheln oder Holz, füllt. Die Poren des Gewebes der Organismen werden gefüllt, wenn diese Mineralien aus dem Wasser ausfallen. Zwei häufige Arten der Permineralisierung sind die Verkieselung und die Pyritisierung.

VerkieselungBearbeiten

Verkieselung ist der Prozess, bei dem organisches Material mit Kieselsäure gesättigt wird. Eine häufige Quelle für Kieselsäure ist vulkanisches Material. Studien haben gezeigt, dass bei diesem Prozess der größte Teil der ursprünglichen organischen Substanz zerstört wird. Die Verkieselung findet meist in zwei Umgebungen statt – entweder ist das Exemplar in den Sedimenten von Deltas und Überschwemmungsgebieten vergraben oder die Organismen sind in vulkanischer Asche begraben. Damit die Verkieselung stattfinden kann, muss Wasser vorhanden sein, da es die Menge des vorhandenen Sauerstoffs reduziert und somit die Zersetzung des Organismus durch Pilze verringert, die Form des Organismus erhält und den Transport und die Ablagerung von Kieselsäure ermöglicht. Der Prozess beginnt, wenn eine Probe mit einer wässrigen Kieselsäurelösung durchdrungen wird. Die Zellwände der Probe werden nach und nach aufgelöst und die Kieselsäure lagert sich in den leeren Räumen ab. Bei Holzproben werden im Laufe des Prozesses Zellulose und Lignin, zwei Bestandteile des Holzes, abgebaut und durch Kieselsäure ersetzt. Die Probe wird durch den Wasserverlust in Stein umgewandelt (ein Prozess, der Lithifizierung genannt wird). Damit die Verkieselung stattfinden kann, müssen die geothermischen Bedingungen einen neutralen bis leicht sauren pH-Wert sowie eine Temperatur und einen Druck aufweisen, die denen in flachen Sedimentumgebungen ähneln. Unter idealen natürlichen Bedingungen kann die Verkieselung ähnlich schnell ablaufen wie bei der künstlichen Versteinerung.

PyritisierungBearbeiten

Die Pyritisierung ist ein ähnlicher Prozess wie die Verkieselung, beinhaltet jedoch die Ablagerung von Eisen und Schwefel in den Poren und Hohlräumen eines Organismus. Die Pyritisierung kann sowohl zu festen Fossilien als auch zu konserviertem Weichgewebe führen. In Meeresumgebungen tritt die Pyritisierung auf, wenn Organismen in Sedimenten mit einer hohen Konzentration an Eisensulfiden begraben werden. Die Organismen setzen bei ihrem Zerfall Sulfid frei, das mit dem gelösten Eisen im umgebenden Wasser reagiert. Bei dieser Reaktion zwischen Eisen und Sulfiden entsteht Pyrit (FeS2). Das karbonatische Schalenmaterial des Organismus wird dann durch Pyrit ersetzt, da die Pyritkonzentration höher und die Karbonatkonzentration im umgebenden Wasser niedriger ist. Pyritisierung tritt in geringerem Maße bei Pflanzen in tonhaltiger Umgebung auf.

Ersetzung

Ersetzung, der zweite Prozess bei der Versteinerung, tritt auf, wenn Wasser, das gelöste Mineralien enthält, das ursprüngliche feste Material eines Organismus auflöst, das dann durch Mineralien ersetzt wird. Dieser Prozess kann extrem langsam ablaufen, wobei die mikroskopische Struktur des Organismus nachgebildet wird. Je langsamer der Prozess abläuft, desto besser ist die mikroskopische Struktur definiert. Die Mineralien, die in der Regel ersetzt werden, sind Kalzit, Kieselerde, Pyrit und Hämatit. Es ist selten, dass Organismen allein durch Substitution erhalten werden (im Gegensatz zu einer Kombination mit Permineralisierung), aber diese Fossilien sind für Paläontologen von großer Bedeutung, da sie in der Regel sehr detailliert sind.