Hiilipallot – kivihiilin permineralisoituneet kasvi- ja eläinfossiilit
Tutustu hiilipalloihin — permineralisoituneisiin kasvi- ja eläinfossiileihin: synty, löytöhistoria Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa sekä meriympäristön vaikutus.
Hiilipallot (engl. coal balls) ovat permineralisoituneita kasvi- ja toisinaan eläinfossiileja, jotka esiintyvät tyypillisesti pyöreinä tai soikeina noduuleina hiilikerrostumissa. Ne eivät ole kivihiilestä valmistettuja, vaikka nimi "hiilipallo" antaa sellaisen kuvan. Hiilipallot koostuvat yleensä kalsium- ja magnesiumsuoloista (useimmiten kalkkikivestä eli kalsiitista tai dolomiitista), ja niissä voi esiintyä myös rautasulfidia (pyriittiä) tai rautakarbonaatteja (sideriittiä). Niissä säilyneet kasvi- ja eläinjäänteet voivat olla säilyneet erittäin hyvin, jopa solutasoisella erottelulla.
Muodostuminen ja säilyminen
Hiilipallojen muodostumisessa keskeistä on nopea permineralisaatio eli mineraalien tavallisesti karbonaattien tai sulfidaation tunkeutuminen orgaaniseen aineeseen ennen kuin se ehtii hajota tai painua voimakkaasti kokoon. Usein prosessi liittyy merelliseen tai suolaisempaan veden virtaukseen, joka tuo runsaasti kalsiumia ja muita ioneja suolle tai turvealueelle. Tällainen tilanne syntyy esimerkiksi meren nousun (transgression) yhteydessä tai sisämaan merenlahtien vaikutusalueilla.
Orgaanisen aineksen säilymisen laatu riippuu hautautumisprosessin nopeudesta ja siitä, kuinka paljon näytteet ovat painuneet ennen permineralisaatiota. Yleisesti ottaen parhaiten säilyneissä hiilipalloissa jäänteet ovat haudattu nopeasti, ovat vähän hajonneet ja ovat kokeneet vähän mekaanista kokoonpuristusta. Useimmissa hiilipalloissa kuitenkin näkyy eri asteisia hajotuksen tai romahtamisen merkkejä kasvijäänteissä.
Löydöt, ikä ja levinneisyys
Ensimmäiset dokumentoidut hiilipallolöydöt tehtiin Euroopassa: vuonna 1855 englantilaiset tutkijat Joseph Dalton Hooker ja Edward William Binney kuvasivat tällaisia muodostumia Englannista. Myöhemmin hiilipalloja tunnistettiin Pohjois-Amerikasta vuonna 1922, ja niiden esiintymisiä on sittemmin raportoitu ympäri maailmaa. Hiilipalloja esiintyy erityisesti hiilikerrostumissa, ja monissa tapauksissa ne ovat peräisin hiilikauden (Carboniferous) kerrostumista.
Hiilipalloja on löydetty runsaasti Pohjois-Amerikasta ja Euraasiasta. Pohjois-Amerikassa esiintymiä on useammassa paikassa kuin Euroopassa. Vanhimmat tunnetut hiilipallot on kuvattu Saksasta ja entisestä Tšekkoslovakiasta, mutta ikä ja levinneisyys vaihtelevat paikallisesti.
Tutkimushistoria ja -menetelmät
Merkittäviä varhaisia tutkijoita olivat muun muassa Marie Stopes ja D.M.S. Watson, jotka tutkivat hiilipallonäytteitä ja päätyivät siihen, että monet hiilipallot muodostuivat paikan päällä (in situ) ja että vuorovaikutus meriympäristön kanssa oli usein välttämätöntä niiden syntymiselle. Vuonna 1962 Sergius Mamay ja Ellis Yochelson löysivät merkkejä merieläinten jäännöksistä Pohjois-Amerikan hiilipalloista, mikä vahvisti hypoteesia merellisen vaikutuksen merkityksestä joissakin tapauksissa.
Nykyisin hiilipalloja tutkitaan monipuolisilla tekniikoilla: petrografialla ohuissa siivuissa, skannaavalla elektronimikroskopialla (SEM), röntgen- tai tietokonetomografialla (CT), kemiallisilla ja isotooppianalyyseilla sekä hapotuksella (esim. asetaatti- tai muurahaishappo) karbonaattimatriisin poistamiseksi ja orgaanisen materiaalin eristämiseksi. Nämä menetelmät mahdollistavat yksityiskohtaisten rakenteiden, kuten solukalvojen ja siementen anatomian, tutkimisen.
Tieteellinen ja palaeoekologinen merkitys
Hiilipallot tarjoavat arvokasta tietoa muinaisista turve- ja metsälajeista sekä hiilen muodostumisen ympäristöistä. Niistä saa yksityiskohtaista tietoa hiilikauden kasvillisuudesta, puuston rakenteesta, siementen ja lehtien anatomisista piirteistä sekä siitä, miten turvekerrostumat ja myöhemmin muodostuneet kivihiilikerrostumat ovat syntyneet. Löydökset auttavat rekonstruoimaan paleoympäristöjä, merellisen vaikutuksen laajuutta ja diagenettisia prosesseja, jotka vaikuttivat fossiilien säilymiseen.
Koko ja morfologia
Hiilipallot ovat yleensä muutamasta senttimetristä useisiin kymmeniin senttimetreihin, mutta joissain tapauksissa voi esiintyä suurempiakin noduuleja. Morfologialtaan ne voivat olla pyöreitä tai hieman epäsäännöllisiä. Sisältö vaihtelee: jotkin pallot ovat lähes kokonaan kasviainesta permineralisoituneena, kun taas toiset sisältävät myös hiekkaa, kalkkikerrostumaa tai fossiilisia merieläimiä.
Yhteenveto
- Hiilipallot ovat permineralisoituneita elävän aineksen fossiileja, eivät itse kivihiiltä.
- Ne koostuvat pääosin kalsium- ja magnesiumyhdisteistä, ja niissä voi esiintyä myös rautasulfidia (pyriittiä).
- Muodostuminen edellyttää nopeaa mineralisaatiota ja usein merellisen veden vaikutusta.
- Hiilipallot löytyvät laajasti hiilikerrostumista Pohjois-Amerikassa ja Euraasiassa; vanhoja esiintymiä tunnetaan mm. Saksasta ja entisestä Tšekkoslovakiasta.
- Ne ovat tärkeitä lähteitä paleoekologiselle tiedolle ja auttavat ymmärtämään hiilen muodostumista ja muinaisten turveympäristöjen ekologiaa.
Hiilipallo
Sir Joseph Dalton Hooker, joka yhdessä Edward William Binneyn kanssa raportoi ensimmäisenä hiilipalloista.
Analyysi
Ohutleikkaus oli varhainen menetelmä, jota käytettiin hiilipallojen sisältämän fossiilisen aineksen analysointiin. Pallo leikattiin ohuiksi osiksi timanttisahalla. Sen jälkeen se litistettiin ja kiillotettiin hioma-aineella. Sitten sitä tutkittiin mikroskoopilla. Tämän menettelyn suorittivat Hooker ja Binney. Tarvittava aika ja tuotettujen näytteiden huono laatu johtivat siihen, että päädyttiin käyttämään helpompaa menetelmää.
Uutta menetelmää, jota käytettiin ensimmäisen kerran vuonna 1928, kutsutaan "nestekuorintatekniikaksi".
Aiheeseen liittyvät sivut
- Fossiili
- Kivettynyt puu
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on hiilipallo?
A: Hiilipallo on permineralisoitunut elämänmuoto, joka sisältää kalsiumia, magnesiumia ja toisinaan rautasulfidia. Ne ovat yleensä pyöreän muotoisia eivätkä nimestään huolimatta ole hiilestä tehtyjä.
K: Kuka löysi hiilipallot?
V: Vuonna 1855 kaksi englantilaista tiedemiestä, Joseph Dalton Hooker ja Edward William Binney, löysivät hiilipallot Englannista. Myös Marie Stopes ja D.M.S. Watson tutkivat myöhemmin hiilipallonäytteitä.
K: Mistä hiilipalloja voi löytää?
V: Hiilipalloja löytyy hiilikerrostumista eri puolilla Pohjois-Amerikkaa ja Euraasiaa, Pohjois-Amerikassa enemmän kuin Euroopassa. Vanhimmat hiilipallot löytyivät Saksasta ja entisestä Tšekkoslovakiasta.
K: Miten säilymisen laatu riippuu hautaamisprosessista?
V: Orgaanisen aineksen säilymisen laatu riippuu hautautumisprosessin nopeudesta ja ennen permineralisaatiota tapahtuvan tiivistymisen asteesta. Yleisesti ottaen hiilipallot, jotka ovat peräisin jäänteistä, jotka on haudattu nopeasti ja joissa on vain vähän hajoamista ja painetta, ovat paremmin säilyneitä kuin ne, jotka on haudattu hitaammin tai joissa on enemmän hajoamista/painetta ennen permineralisaatiota.
K: Mitä teorioita on olemassa siitä, miten hiilipallot muodostuvat?
V: Niiden muodostumisesta on esitetty useita teorioita sen jälkeen, kun ne tunnistettiin ensimmäisen kerran vuonna 1922; Marie Stopes ja DMS Watson olivat kuitenkin yhtä mieltä siitä, että niiden muodostuminen edellyttää vuorovaikutusta meriympäristön kanssa ja että ne voivat muodostua myös "in situ".
K: Mitä Sergius Mamay ja Ellis Yochelson havaitsivat tutkiessaan Pohjois-Amerikan hiilipalloja?
V: Vuonna 1962 Sergius Mamay ja Ellis Yochelson löysivät tutkittaessa Pohjois-Amerikan hiilipalloja merkkejä merieläinten jäännöksistä.
Etsiä