Окаменевшее дерево оказалось «архивом» Земли: ученые восстановили 300 млн лет истории Европы

Окаменевшая древесина может быть не просто красивым камнем из музейной витрины. Ученые обнаружили, что отдельные ископаемые стволы способны хранить подробную летопись геологических процессов, происходивших на протяжении сотен миллионов лет.

К такому выводу пришла международная команда исследователей во главе с геологом Штеффеном Трюмпером из Университета Мюнстера. Объектом исследования стали окаменелые стволы из горного массива Кифхойзер в Тюрингии, на севере Германии. Некоторые из них достигают 20 метров в длину и лежат в древних красноцветных отложениях, сформированных потоками и разливами рек.

Около 300 млн лет назад эта территория находилась почти у экватора и входила в состав суперконтинента Пангея. Здесь росли древние родственники хвойных деревьев в тропических лесах с сезонно сухим климатом. Затем стволы были погребены паводками, а начавшийся процесс окаменения превратил древесину в своеобразную геологическую капсулу времени.

Образцы ископаемой древесины — Степень сохранности ископаемых стволов в Кифхойзере. (А) Окаменелый ствол в песчанике. (B) Кремнеземистый цемент песчаника коррелирует со стадиями окремнения Q2 и Q3 ископаемой древесины. (C) Ископаемый ствол в поперечном разрезе; K6194. (D) Наличие участков целой древесины (стрелки) в разложившейся древесине; K134a. (E) подробное описание участков окаменения в поперечном разрезе; оба участка K2097. Размеры: 20 см (A); 200 мкм (B); 1 см (C); 500 мкм (D); 500 мкм (E). Источник: nature

Кварц записал путешествие под землю

Главный «носитель информации» внутри ископаемого дерева — кварц. Сначала растворенная кремниевая кислота проникала в ткани древесины и буквально снимала слепок с клеточных стенок. Позже кремнезем постепенно кристаллизовался, а исходное органическое вещество замещалось минералом.

Исследователи обнаружили пять последовательных этапов минерализации. Они охватывают примерно 200 млн лет — от позднего каменноугольного периода до раннего мелового. Если учитывать последующее поднятие пород к поверхности, общий геологический сюжет растягивается примерно на 300 млн лет.

Дифференциация ископаемой древесины — Структурная и химическая дифференциация ископаемой древесины Кифхойзера. (A + B), поперечные тонкие срезы в проходящем свете с плоской поляризацией (PPL). (C + D), катодолюминесцентные фотографии (A + B). Обратите внимание на ореол радиационного поражения на рисунке (С) (белая стрелка). На рисунке (Е) геохимический профиль области окаменения. Стрелки указывают на светло-голубые границы кристаллов кварца. (A + C): Kelbra 23-11a; (B + D): K22-1. Масштаб: 100 мкм. ppm – количество частей на миллион. Источник: nature

По составу кварца, изотопам, микроскопическим включениям жидкости и другим признакам ученые смогли восстановить, как менялись условия вокруг окаменевшей древесины. В какой-то момент отдельные фрагменты оказались на глубине примерно от 3 до 5,5 км, где температура достигала 160–240°C.

Иными словами, древнее дерево успело побывать не только в тропическом лесу, но и глубоко под землей. Геологическая версия поговорки «из огня да в полымя» — только вместо костра здесь работали давление, горячие растворы и движение земной коры.

Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports. Авторы считают, что метод может помочь изучать историю осадочных бассейнов и тектонические изменения в разных регионах мира. Правда, сработает такой природный архив не везде: многое зависит от климата, условий захоронения и состава осадков.

Штеффен Трюмпер и монумент Кифхойзер — Штеффен Трюмпер ищет окремненную древесину в камне, из которого высечен монумент Кифхойзер. Источник: https://phys.org/

Почему это важно

Ученые обычно восстанавливают историю геологических бассейнов по породам, минералам, ископаемым и структурам залегания. Теперь к этому списку может добавиться окаменевшая древесина — материал, который одновременно сохраняет следы биологического происхождения и последующей «жизни» в недрах Земли.

Растительность каменноугольных лесов — Растительность каменноугольных заболоченных лесов, художественная реконструкция 1937 года Источник: wikimedia

Это далеко не единственный случай, когда древняя растительность помогает заглянуть в прошлое планеты. Например, недавняя публикация Hi-Tech Mail рассказывает об окаменелом лесе в Англии, где сохранились стволы, ветви, пни и корневые системы древнейших деревьев. Также ученые изучали ископаемые остатки бука возрастом около 15 млн лет, чтобы проследить эволюцию рода Fagus.

По материалам example-source.com