Permokarbonská silicifikovaná dřeva z vnitrosudetské a podkrkonošské pánve

Na sjezdu České geologické společnosti ve Volarech v září‭ ‬2007‭ ‬byla jednou z nejzajímavějších přednášek prezentace Mgr.‭ ‬Petry Matysové.‭ ‬Přednášela o výsledcích geochemického studia silicifikace permokarbonských rostlin jak se jím zabývala ve své diplomové práci dokončené v roce‭ ‬2006.‭ ‬K této práci o silicifikaci,‭ ‬i těch které budou následovat,‭ ‬se určitě budeme vracet,‭ ‬protože metodiku lze aplikovat i na tercierní opalizovaná dřeva z tufů a tufitů středního Slovenska.‭ ‬Nyní uvádíme alespoň souhrn v němž jsou základní údaje o velmi dobré a zajímavé diplomové práci této čerstvé magistry.

V podkrkonošské pánvi‭ (‬PKP‭) ‬a české části vnitrosudetské pánve‭ (‬VSP‭) ‬se hojně vyskytují zkřemenělá dřeva stáří westphal a stephan‭ (‬cca‭ ‬300‭ ‬mil.‭ ‬let‭)‬,‭ ‬jejichž nálezy jsou poprvé popisovány v pracích z druhé poloviny‭ ‬19.‭ ‬století.‭ ‬Jedná se o silicifikované stonky permokarbonských rostlin stromovitého habitu,‭ ‬které patří do pěti paleobotanických oddělení vývojových stupňů pteridofytních a gymnospermických rostlin.
Dodnes zůstává mnoho otázek spojených se způsobem vzniku zkřemenělých dřev nezodpovězena.‭ ‬Jedním z cílů práce bylo popsat způsob silicifikace,‭ ‬který by nejlépe odpovídal podmínkám ve studovaných pánvích.‭ ‬Dosud například nebyly objasněny vzájemné vztahy mezi konkrétní anatomií dřev a specifickým způsobem jejich permineralizace z petrografického hlediska.‭ ‬Výbrusy silicifikovaných stonků proto byly nejprve studovány optickou a polarizační mikroskopií,‭ ‬poté katodovou luminiscencí a elektronovou mikroskopií s analýzou EDX.‭ ‬Byly zjištěny patrné rozdíly v krystalinitě křemene v různých původních tkáních rostlin,‭ ‬např.‭ ‬výskyt zrn makrokrystalického a mikrokrystalického křemene většinou respektujících strukturu rostlinných pletiv,‭ ‬sférolitického chalcedonu někdy krystalizujícího
bez ohledu na strukturu pletiv a achátovitých struktur v místech beze stop původních pletiv.‭ ‬Byla využita i analýza detritických minerálních zrn uvězněných v dnes kompaktním silicifikovaném tělese.‭ ‬Poznání mechanismu silicifikace by mělo přispět k objasnění paleoekologie pánví.‭ ‬Fosilní permokarbonská dřeva dadoxylonového typu,‭ ‬tzv.‭ ‬araukarity,‭ ‬se zachovala především v náplavech v sedimentárním prostředí aluviálních plošin,‭ ‬nejspíš na březích divočících řek a/nebo v jejich agradačních valech,‭ ‬dnes tvořících arkózy až arkózové pískovce či slepence.‭ ‬Zdá se,‭ ‬že silicifikace byla umožněna rychlým přínosem chemicky málo zvětralého materiálu,‭ ‬především biotitu a živců,‭ ‬které se pak staly zdrojem SiO2
pro silicifikaci dřev.‭ ‬Toto je případ vrstev žaltmanských a štikovských arkóz a patrně i staropackých pískovců.‭ ‬Petrifikované stonky zástupců hygrofilnějších rostlin,‭ ‬především přesliček,‭ ‬kapradin,‭ ‬ale i kapraďosemenných,‭ ‬byly většinou uloženy v jemnějších sedimentech,‭ ‬patrně jezerních.‭ ‬Tam se zdrojem SiO2‭ ‬zřejmě stal svrchně karbonský vulkanický materiál,‭ ‬což je případ nálezů z lokality Balka u Nové Paky ze semilského souvrství.

Z rešeržní části práce citujeme:

Studiem sledu křemitých fází objevujících se ve fosilních dřevech se zabýval Drum‭ (‬1968‭)‬,‭ ‬Leo‭ & ‬Barghoorn‭ (‬1976‭)‬,‭ ‬Sigleo‭ (‬1978‭)‬,‭ ‬Hesse‭ (‬1989‭) ‬a Channing‭ & ‬Edwards‭ (‬2004‭)‬,‭ ‬viz kap.‭ ‬2.2.5.‭ ‬Autoři došli k závěru,‭ ‬že silicifikace dřev pravděpodobně probíhá přes SiO2‭ ‬prekurzory,‭ ‬a to opál-A a opál-CT až ke křemeni.‭ ‬Tyto fáze však nejsou u fosilií běžně zachovány a lze je zpětně jen těžko dokázat‭ (‬Weibel‭ ‬1996‭)‬.‭ ‬Např.‭ ‬silicifikovaná permokarbonská dřeva,‭ ‬jakožto jedna z nejstarších,‭ ‬vykazují nejvyšší krystalinitu SiO2‭ (‬Hesse‭ ‬1989,‭ ‬Weibel‭ ‬1996‭)‬.‭ ‬Velikost krystalitů křemene permokarbonských silicifikovaných dřev je o několik řádů větší,‭ ‬než by odpovídalo stejně starým achátům‭ (‬Moxon‭ ‬2002‭)‬.‭ ‬Naproti tomu přímou tvorbu chalcedonu nebo křemene z roztoku bez amorfního meziproduktu předpokládali Heaney‭ (‬1993‭) ‬a Umeda‭ (‬2003‭)‬.‭ ‬Jisté ale je,‭ ‬že kdekoliv se během pohřbení objevila v pórech fluida s vysokou koncentrací H4SiO4‭ ‬velmi silně přesycená vzhledem ke křemeni,‭ ‬srážení metastabilních fází předcházelo vzniku křemene.‭ ‬Hesse‭ (‬1989‭) ‬a Weibel‭ (‬1996‭) ‬dále na základě mikroskopického‭ (‬PM,‭ ‬XPL‭) ‬studia uvádí,‭ ‬že různá velikost a vzájemná orientace krystalů křemene v zachovaných pletivech silicifikovaných dřev závisí na uspořádání jejich buněčných struktur,‭ ‬které SiO2‭ ‬omezují při krystalizaci.
‎ ‏V silicifikovaných dřevech se tedy může vyskytovat vedle stabilního α křemene ještě opál,‭ ‬CT-opál,‭ ‬cristobalit,‭ ‬tridymit,‭ ‬chalcedon a snad i moganit.‭ ‬Z těchto možných forem se dá opál-CT,‭ ‬cristobalit a tridymit nejlépe rozlišit rtg práškovu difrakcí‭ (‬Březinová et al.‭ ‬1994‭) ‬a chalcedon mikroskopií‭ (‬Heaney‭ ‬1993,‭ ‬Umeda‭ ‬2003‭)‬.‭ ‬Popisem moganitu se rovněž zabýval Heaney‭ (‬1993‭)‬.‭ ‬Moganit detekovali pomocí Ramanovy mikrospektrometrie Witke et al.‭ (‬2004‭)‬,‭ ‬a to ve světlé dřeni v centru hvězdicovitě uspořádaných dílčích cévních svazků permokarbonské medulósy podle charakteristického pásu při‭ ‬501‭ ‬cm-1.
‎ ‏Březinová et al.‭ (‬1994‭) ‬se zabývali mineralogií křemene fosilního kmene Podocarpoxylon helmstedtianum z lokality Kučlín‭ (‬sz.‭ ‬Čechy,‭ ‬svrchní eocén‭)‬.‭ ‬K rozlišení jednotlivých forem SiO2‭ ‬autoři použili zejména XRD analýzu.‭ ‬Všímali si heterogenit křemenné hmoty na povrchu i uvnitř kmene,‭ ‬a to jak ve dřevě tak i v prasklinách a dutinách.‭ ‬V několika vzorcích dřeva popsali izotropní,‭ ‬amorfní opál,‭ ‬malé množství submikroskopického ß cristobalitu,‭ ‬tridymitu a chalcedon vzniklý rekrystalizací.‭ ‬V dutinách určili zelenomodrý opál s malým množstvím mikrovláknitého neuspořádaného chalcedonu a výjimečně i autigenní alotriomorfní křemen.‭ ‬Větší dutiny potom obsahovaly fragmenty silicifikovaného dřeva spojené pigmentovaným opálem.‭ ‬Na povrchu silicifikovaného dřeva našli stejné minerální formy jako uvnitř.‭ ‬Opál pigmentovaný organikou tvořil povlak na dřevě a byl překryt vrstvou bezbarvého opálu.‭ ‬Další vrstvu tvořil koncentricky uspořádaný chalcedon a kvarcín.‭ ‬Sférolity chalcedonu byly neúplné a ve tvaru polokoulí či vějířů.‭ ‬Kvarcín pokrýval tyto sférolity chalcedonu.‭ ‬Další vrstvy tvořil nahnědlý opál a alotriomorfní křemen.
‎ ‏O různých modifikacích křemene ve fosilních dřevech a o jejich mikroskopickém studiu a studiu pomocí instrumentálních metod se také zmiňuje Rößler v monografii Dernbach et al.‭ (‬2002‭)‬.‭ ‬V řadě fosilních dřev se našly páskované achátové struktury tvořené barevným mikrokrystalickým chalcedonem.‭ ‬V naprosté většině popsaných případů tvoří chalcedon výplně dutin či širokých prasklin.
Veškeré citace jsou v diplomové práci,‭ ‬která je pro zájemce k dispozici na CD v gemologické knihovně university KF v Nitře.