Madera petrificada

Madera petrificada, también conocida como árbol petrificado (del griego antiguo πέτρα que significa 'roca' o 'piedra'; literalmente 'madera convertida en piedra'), es el nombre que se le da a un tipo especial de madera fosilizada, restos fosilizados de vegetación terrestre. La petrificación es el resultado de que un árbol o plantas similares a árboles hayan sido reemplazados por piedra mediante un proceso de mineralización que a menudo incluye permineralización y reemplazo. Los materiales orgánicos que forman las paredes celulares se han replicado con minerales (principalmente sílice en forma de ópalo, calcedonia o cuarzo). En algunos casos, la estructura original del tejido del tallo puede conservarse parcialmente. A diferencia de otros fósiles de plantas, que suelen ser impresiones o compresiones, la madera petrificada es una representación tridimensional del material orgánico original.

El proceso de petrificación ocurre bajo tierra, cuando la madera queda enterrada en agua o ceniza volcánica. La presencia de agua reduce la disponibilidad de oxígeno, lo que inhibe la descomposición aeróbica por bacterias y hongos. El agua cargada de minerales que fluye a través de los sedimentos puede provocar la permineralización, que ocurre cuando los minerales precipitan de la solución llenando el interior de las células y otros espacios vacíos. Durante el reemplazo, las paredes celulares de la planta actúan como plantilla para la mineralización. Es necesario que haya un equilibrio entre la descomposición de la celulosa y la lignina y las plantillas minerales para que los detalles celulares se preserven con fidelidad. La mayor parte de la materia orgánica a menudo se descompone, aunque puede quedar algo de lignina. La sílice en forma de ópalo-A puede incrustarse e impregnar la madera con relativa rapidez en ambientes de aguas termales. Sin embargo, la madera petrificada se asocia más comúnmente con árboles que fueron enterrados en sedimentos de grano fino de deltas y llanuras aluviales o lahares volcánicos y lechos de ceniza. Un bosque donde dicho material se ha petrificado se conoce como bosque petrificado.

Formación

La madera petrificada se forma cuando los tallos leñosos de las plantas se entierran en sedimentos húmedos saturados con minerales disueltos. La falta de oxígeno retarda la descomposición de la madera, permitiendo que los minerales reemplacen las paredes celulares y llenen los espacios vacíos en la madera.

La madera está compuesta mayoritariamente por holocelulosa (celulosa y hemicelulosa) y lignina. Juntas, estas sustancias constituyen el 95% de la composición seca de la madera. Casi la mitad de esta cantidad es celulosa, que confiere a la madera gran parte de su resistencia. La celulosa está compuesta por largas cadenas de glucosa polimerizada dispuestas en microfibrillas que refuerzan las paredes celulares de la madera. La hemicelulosa, un polímero ramificado de varios azúcares simples, constituye la mayor parte del resto de la composición de la madera dura, mientras que la lignina, que es un polímero de fenilpropanos, es más abundante en la madera blanda. La hemicelulosa y la lignina incrustan y refuerzan las microfibrillas de celulosa.

La madera muerta normalmente se descompone rápidamente por microorganismos, comenzando por la holocelulosa. La lignina es hidrófoba (repele el agua) y se descompone mucho más lentamente. La velocidad de descomposición se ve afectada por la temperatura y el contenido de humedad, pero la exclusión de oxígeno es el factor más importante para preservar el tejido de la madera: los organismos que descomponen la lignina deben tener oxígeno para sus procesos vitales. Como resultado, la madera fósil más antigua que el Eoceno (alrededor de 56 millones de años o más) ha perdido casi toda su holocelulosa y solo queda lignina. Además de la descomposición microbiana, la madera enterrada en un ambiente alcalino se descompone rápidamente por reacciones inorgánicas con el álcali.

La madera se preserva de la descomposición mediante un rápido entierro en barro, particularmente barro formado a partir de ceniza volcánica. Luego la madera se mineraliza para transformarla en piedra. Se ha recuperado madera no mineralizada de formaciones paleozoicas, particularmente Callixylon de Berea Sandstone, pero esto es muy inusual. La madera petrificada queda posteriormente expuesta por la erosión de los sedimentos circundantes. La madera fósil no mineralizada se destruye rápidamente cuando queda expuesta a la erosión, pero la madera petrificada es bastante duradera.

Se han identificado unos 40 minerales en la madera petrificada, pero los minerales de sílice son, con diferencia, los más importantes. La calcita y la pirita son mucho menos comunes y otras son bastante raras. La sílice se une a la celulosa de las paredes celulares mediante enlaces de hidrógeno y forma una especie de plantilla. Luego, la sílice adicional reemplaza a la celulosa a medida que se descompone, de modo que las paredes celulares a menudo se conservan con gran detalle. Así, la silicificación comienza dentro de las paredes celulares y los espacios dentro y entre las células se llenan de sílice de manera más gradual. Con el tiempo, casi todo el material orgánico original se pierde; sólo alrededor del 10% permanece en la madera petrificada. El material restante es sílice casi pura, con sólo hierro, aluminio y elementos alcalinos y alcalinotérreos presentes en cantidades más que trazas. El hierro, el calcio y el aluminio son los más comunes y uno o más de estos elementos pueden constituir más del 1% de la composición.

La forma que adopta inicialmente la sílice sigue siendo un tema de investigación. Hay evidencia de deposición inicial como ópalo, que luego recristaliza en cuarzo durante largos períodos de tiempo. Por otro lado, existe cierta evidencia de que la sílice se deposita directamente en forma de cuarzo.

La madera puede silicificarse muy rápidamente en aguas termales ricas en sílice. Si bien la madera petrificada en este entorno es sólo una parte menor del registro geológico, los depósitos de aguas termales son importantes para los paleontólogos porque a veces conservan partes de plantas más delicadas con exquisito detalle. Estos depósitos de Lagerstätte incluyen los lechos paleozoicos de Rhynie Chert y East Kirkton Limestone, que registran las primeras etapas de la evolución de las plantas terrestres.

La mayor parte del color de la madera petrificada proviene de trazas de metales. De ellos, el hierro es el más importante y puede producir una variedad de tonalidades dependiendo de su estado de oxidación. El cromo produce madera petrificada de color verde brillante. Las variaciones de color probablemente reflejen diferentes episodios de mineralización. En algunos casos, las variaciones pueden deberse a la separación cromatográfica de trazas de metales.

La madera también puede petrificarse con calcita, como ocurre en las concreciones de los lechos de carbón. La madera petrificada por calcita tiende a retener más de su material orgánico original. La petrificación comienza con el depósito de goethita en las paredes celulares, seguido del depósito de calcita en los espacios vacíos. La madera carbonizada es resistente a la silicificación y suele estar petrificada por otros minerales. La madera petrificada por minerales distintos de los minerales de sílice tiende a acumular metales pesados, como uranio, selenio y germanio, siendo el uranio más común en la madera con alto contenido de lignina y el germanio más común en la madera conservada en lechos de carbón. El boro, el zinc y el fósforo son anormalmente bajos en la madera fósil, lo que sugiere que son lixiviados o eliminados por microorganismos.

Con menos frecuencia, los minerales de reemplazo en la madera petrificada son la calcocita u otros minerales de sulfuro. Estos se han extraído como mineral de cobre en lugares como la mina Nacimiento cerca de Cuba, Nuevo México.

Madera petrificada simulada

Los científicos han intentado duplicar el proceso de petrificación de la madera, tanto para comprender mejor el proceso de petrificación natural como para su posible uso como material cerámico. Los primeros intentos utilizaron metasilicato de sodio como fuente de sílice, pero el ortosilicato de tetraetilo ha demostrado ser más prometedor.

Usos

La madera petrificada tiene un uso limitado en joyería, pero se utiliza principalmente para piezas decorativas como sujetalibros, tableros de mesa, esferas de relojes u otros objetos ornamentales. Varias estructuras de los pueblos ancestrales cerca del Parque Nacional del Bosque Petrificado se construyeron con madera petrificada, incluido el Agate House Pueblo. La madera petrificada también se utiliza en la curación de la Nueva Era.

Ocurrencias

La madera petrificada se encuentra en todo el mundo en lechos sedimentarios con edades que van desde el Devónico (hace unos 390 millones de años), cuando las plantas leñosas aparecieron por primera vez en tierra firme, hasta casi el presente. "bosques" petrificados tienden a ser ecosistemas enteros enterrados por erupciones volcánicas, en los que los troncos a menudo permanecen en sus posiciones de crecimiento, o acumulaciones de madera flotante en ambientes fluviales. Amethyst Ridge en el Parque Nacional de Yellowstone muestra 27 ecosistemas forestales sucesivos enterrados por erupciones, mientras que el Parque Nacional del Bosque Petrificado es un ejemplo particularmente bueno de acumulaciones fluviales de madera flotante.

La ceniza volcánica es especialmente adecuada para la conservación de la madera, porque se liberan grandes cantidades de sílice a medida que la ceniza se desgasta. La presencia de madera petrificada en un lecho sedimentario es a menudo un indicio de la presencia de ceniza volcánica erosionada. La madera petrificada también puede formarse en sedimentos arcosicos, ricos en feldespato y otros minerales que liberan sílice a medida que se descomponen. Los climas cálidos supermonzónicos del Carbonífero al Pérmico parecen haber favorecido este proceso. La preservación de bosques petrificados en lechos de cenizas volcánicas se ve menos afectada por el clima y preserva una mayor diversidad de especies.

Las áreas con una gran cantidad de árboles petrificados incluyen:

África

• Egipto – bosque petrificado en la carretera El Cairo-Suez, declarado protectorado nacional por el ministerio del medio ambiente, también en la zona de Nuevo El Cairo en la extensión de la ciudad de Nasr, El Qattamiyya, cerca del distrito de El Maadi, y el oasis de Al Farafra.
• Libia – Gran Mar de Arena – Cientos de millas cuadradas de troncos petrificados, ramas y otros desechos mezclados con artefactos de Edad de Piedra
• Madagascar – Costa noroeste
• Namibia – bosque petrificado de Damaraland
• Sudán – bosque petrificado al norte de El-Kurru

Asia

• China – en la cuenca de Junggar de Xinjiang, el gobierno de China noroccidental ha emitido una represión sobre la recolección de este material.
• India – sitios geológicos protegidos conocidos por la madera petrificada son el Parque Nacional de la Madera Fossil, Tiruvakkarai (20 millones de años) y el Parque Fosil de la Madera Akal (fósiles de 180 millones de años). También se ha descubierto madera petrificada en Dholavira en Kutch, Gujarat, que data de 187–176 millones de años.
• Japón - hay un bosque fosilizado preservado en el Museo del Sitio de la Ciudad de Sendai Tomizawa
• Indonesia – madera petrificada cubre varias áreas en Banten y también en alguna parte del Parque Nacional Mount Halimun Salak.
• Israel – varios ejemplos de madera petrificada ocurren en el HaMakhtesh HaGadol en el desierto de Negev.
• Pakistán - Sindh - Dadu - Petrified Forest at Khirthar National Park
• Arabia Saudita – bosque petrificado al norte de Riad
• Tailandia – Parque Forestal Petrificado de Bantak en el distrito de Ban Tak tiene el registro petrificado más largo del mundo, que mide oficialmente 69,7 metros.

Oceanía

• Australia – tiene depósitos de madera petrificada y opalizada. Chinchilla, Queensland es famosa por su "Chinchilla Roja".
• Nueva Zelandia:
  • La bahía de Curio en la costa de Catlins contiene muchos ejemplos de madera petrificada.
  • Fossil Forest, Takapuna, Auckland, New Zealand
  • Titahi Bay Beach, Porirua, Nueva Zelanda

Europa

• Bélgica – Geosite Goudberg cerca de Hoegaarden.
• República Checa, Nová Paka – La localidad más famosa de Permian-Carboniferous rocks en la República Checa.
• Francia – bosque petrificado en el pueblo de Champclauson
• Georgia – Goderdzi Petrified Forest Natural Monument.
• Alemania – el museo de la historia natural en Chemnitz tiene una colección de árboles petrificados, del bosque petrificado in situ Chemnitz, encontrado en la ciudad en 1737.
• Grecia – Bosque petrificado de Lesvos, en la punta occidental de la isla de Lesbos, es posiblemente el más grande de los bosques petrificados, cubriendo un área de más de 150 km² (58 metros cuadrados) y declarado Monumento Nacional en 1985. Se pueden encontrar grandes troncos rectos con sistemas de raíz, así como troncos de hasta 22 m de longitud.
• Italia:
  • Foresta fósiles di Dunarobba, bosque petrificado cerca de Avigliano Umbro, Umbria (Central Italia), edad Piacenzian.
  • Foresta pietrificata di Zuri – Soddì, bosque petrificado cerca de Soddì (Provincia de Oristano, Cerdeña), edad Chattian-Aquitania.
• Norway-Fossilized Tropical Forest in Svalbard
• Ucrania – troncos de araucaria petrificados cerca de Druzhkivka
• Reino Unido
  • Fossil Grove, Glasgow, Escocia
  • Fossil Forest, Dorset, England

América del Norte

• Canadá – en las tierras del sur de Alberta; la madera petrificada es la piedra provincial de Alberta. La isla de Axel Heiberg en Nunavut tiene un gran bosque petrificado. En y alrededor del río North Saskatchewan, alrededor de la zona de Edmonton. Blanche Brook, en Stephenville, Terranova, tiene ejemplos de 305 millones de años.
• Estados Unidos – sitios de madera petrificada incluyen:
  • Petrified Wood Park en Lemmon, Dakota del Sur
  • Parque Estatal Ginkgo/Wanapum en el estado de Washington
  • Parque Nacional Forestal Petrified en Arizona
  • Bosque petrificado en California
  • Mississippi Petrified Forest in Flora, Mississippi
  • Cherokee Ranch bosque petrificado
  • Florissant Fossil Beds Monumento Nacional cerca de Florissant, Colorado
  • Bosque petrificado de Yellowstone y Bosque petrificado de Gallatin, Parque Nacional Yellowstone, Wyoming
  • La unidad sur del Parque Nacional Theodore Roosevelt fuera de Medora, Dakota del Norte
  • Bosque de Gilboa Fossil en Nueva York
  • Bosque petrificado de Black Hills en Dakota del Sur
  • Parque Estatal Forestal Petrified Escalante en Utah
  • Agate Desert en el Alto Valle del Río Rogue cerca de Medford, Oregon
  • Bosque de fósiles en la región de Catskill cerca de El Cairo, Nueva York
  • Parque Estatal del Valle del Fuego en Nevada
  • Bisti Badlands en Nuevo México

América del Sur

• Argentina – el Bosque Petrificado de Sarmiento y el Bosque Petrificado de Jaramillo en la Provincia de Santa Cruz en la Patagonia Argentina tienen muchos árboles que miden más de 3 m (9.8 pies) de diámetro y 30 m (98 pies) de largo.
• Brasil:
  • en el geoparque de Paleorrota, hay una vasta zona con árboles petrificados.
  • En el bosque del patrimonio
  • Monumento Natural das Árvores Fossilizadas ('Fossil Trees Natural Monument') en Tocantins: Bosques petrificados de penesoniaceae (específicamente Psaronius y Tietea singularis) y artropitys
  • Bosques petrificados de penesoniaceae (específicamente Psaronius y Tietea singularis) y artrópicos también se pueden encontrar en el estado de São Paulo
  • Floresta Fóssil de Teresina cerca de Rio Poti, Piauí, Permian (hace unos 280–270 millones de años).
• Ecuador – Bosque Petrificado de Puyango – Una de las mayores colecciones de madera petrificada en el mundo.