Permineralisering – definition og proces ved fossilisering af organisk væv

Permineralisering er en fossiliseringsproces, hvor mineralaflejringer danner indre afstøbninger af organismer.

Mineraler i vand fylder rummene i organisk væv. Processen giver en registrering af blødt væv såvel som hårdt væv. Fossiler med permineralisering er nyttige til at studere indre strukturer, især hos planter.

Vand fra jorden, søer eller oceaner siver ind i porerne i organisk væv og danner en krystalgus med aflejrede mineraler. Der begynder at dannes krystaller i de porøse cellevægge. Denne proces fortsætter på væggenes inderside, indtil cellens centrale hulrum, lumen, er helt fyldt op. Selve cellevæggene forbliver intakte omkring krystallerne. Permineralisering adskiller sig fra forstening ved, at det organiske materiale kun fyldes med mineraler og ikke erstattes fuldstændigt. Permineralisering kan ske på flere måder:

Typer af permineralisering

• Silicifikation (silica): Silikabaseret permineralisering er meget almindelig og danner kvarts eller chert omkring og inde i vævet. Dette bevarer ofte meget fine detaljer, helt ned til cellevægge og mikrofibriller. Eksempler omfatter petrified wood og planter bevaret i Rhynie-chert.
• Pyritisering: Her udfyldes porer og hulrum med jernsulfid (pyrit). Processen forekommer typisk i iltfattige, svovlholdige miljøer, hvor sulfat­reducerende bakterier fremmer pyritdannelse. Pyritisering kan bevare tredimensionelle detaljer af blødt væv.
• Kalkaflejring (calcificering): Kalciumcarbonat (calcit eller aragonit) kan udfylde celler og hulrum, især i marine miljøer. Kalk-permineralisering er almindelig i skaldyr, koraller og nogle planter.
• Fosfat-permineralisering (phosphatisering): Fosfat (typisk apatit) kan meget hurtigt udfylde og bevare bløde væv ved høj fosfatkoncentration i vandet. Denne type bevaring kan afsløre fine anatomiske detaljer og er vigtig i nogle lagerstätten fra kambrium og ordovicium.
• Andre mineraler: Jernoxider, silica-opaler og andre sekundære mineraler kan også medvirke ved permineralisering afhængigt af vandets kemi.

Hvordan processen forløber (trinvis)

• 1) Hurtig begravelse: Organismen dækkes af sediment, hvilket beskytter mod fysisk nedbrydning og ilt.
• 2) Indtrængning af mineralholdigt vand: Grundvand eller havvand med opløste ioner trænger ind i porer og hulrum i vævet.
• 3) Nucleation og krystalvækst: Mineraler begynder at udfælde på cellevægge eller i lumen; krystaller vokser gradvist indad fra væggene.
• 4) Fyldning af hulrum: Lumen og andre porer fyldes helt, mens de organiske vægge ofte forbliver delvist bevaret omkring mineraliserede områder.
• 5) Diagenese: Over tid kan yderligere kemiske ændringer og tryk omdanne mineralerne, hvilket påvirker fossilets endelige mineralogi.

Miljømæssige og biologiske faktorer

Permineralisering kræver typisk:

• En kilde med mineralrige løsninger (f.eks. silica-, jern- eller calciumholdigt vand).
• Lavt iltindhold for at begrænse nedbrydning af blødt væv.
• Tilstrækkelig porøsitet i vævet, så vand kan trænge ind (fx træ, knogler, blødt plantemateriale).
• Ofte mikrobiologisk aktivitet, som kan fremme udfældning (fx sulfat­reducerende bakterier ved pyritisering).

Hvor hurtigt sker permineralisering?

Tidsrummet kan variere kraftigt: i nogle tilfælde kan mineralisering begynde inden for dage til år efter begravelse (især ved fosfatpermineralisering), mens fuldstændig krystaldannelse og diagenetisk modifikation kan strække sig over tusinder til millioner af år.

Hvordan forskere undersøger permineraliserede fossiler

• Petrografi og slib: Tyndslib under mikroskop afslører cellestrukturer og mineralfyldninger.
• Skanning (SEM, EDS): Afslører krystalform og elementfordeling.
• X-ray micro-CT og synchrotron-tomografi: Giver tredimensionelle, ikke-destruktive billeder af indre strukturer.
• Geokemiske analyser (isotoper, sporstoffer): Kan fortælle om aflejringens miljø og diagenetiske betingelser.

Betydning for paleontologi

Permineraliserede fossiler er særligt værdifulde, fordi de kan bevare mikroskopiske indre strukturer: cellelag i træ, tubuli og osteocyt-lakuner i knogler, samt detaljer af blødt væv. Disse oplysninger bruges til at forstå organismeanatomi, vækst, fysiologi og evolutionære slægtskaber.

Forskelle fra andre fossileringsprocesser

• Permineralisering: Hulrum og porer fyldes med mineraler; meget af det oprindelige organiske materiale kan forblive omsluttet.
• Erstatning (replacement): Originalt materiale opløses og erstattes molekyle for molekyle af et mineral (fx fuld silicifikation hvor alt organisk materiale forsvinder).
• Karbonisering: Flygtige stoffer fjernes, og et todimensionelt carbonaftryk af organismen bevares.
• Moulds og casts: Ydre eller indre former bevares som hulrum eller udfyldninger i sedimentet.

Eksempler

• Petrified wood i mange nationale parker (fx Petrified Forest) er et klassisk eksempel på silicifikation.
• Rhynie chert (Skotland) viser fremragende silicificerede tidlige landplanter og små dyr.
• Pyritiserede leddyr og bløddelsbevarelser fra nogle marine lagerstätten demonstrerer, hvordan pyrit kan bevare tredimensionelle detaljer.

Samlet set er permineralisering en central fossiliseringsmekanisme, som ofte giver usædvanligt detaljeret indsigt i fortidens liv, fordi den kan bevare både makroskopiske og mikroskopiske indre strukturer.

Søg efter bogstav