تحجر

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
بقايا الأشجار التي تعرضت للتحجر، كما هو الحال في منتزه الغابة المتحجرة الوطني

في علم الجيولوجيا ، يُعرف التحجر ( من اليونانية القديمة πέτρα ( pétra ) بمعنى " صخرة، حجر " ) بأنه العملية التي تتحول فيها المواد العضوية إلى أحافير من خلال استبدال المادة الأصلية وملء مساماتها بالمعادن . يُعد الخشب المتحجر مثالًا نموذجيًا لهذه العملية، ولكن جميع الكائنات الحية، من البكتيريا إلى الفقاريات، يمكن أن تتحجر (مع أن المواد الأكثر صلابة ومتانة، مثل العظام والمناقير والأصداف، تنجو من هذه العملية بشكل أفضل من البقايا الأكثر ليونة، مثل الأنسجة العضلية والريش والجلد). يحدث التحجر من خلال مزيج من عمليتين متشابهتين: التمعدن والاستبدال. تُنتج هاتان العمليتان نسخًا طبق الأصل من العينة الأصلية، متطابقة معها حتى على المستوى المجهري. [ 1 ] 

العمليات

التمعدن

إحدى العمليات التي تدخل في عملية التحجر هي التمعدن. تميل الأحافير المتكونة من خلال هذه العملية إلى احتواء كمية كبيرة من المادة الأصلية للعينة. تحدث هذه العملية عندما تملأ المياه الجوفية المحتوية على معادن ذائبة (أكثرها شيوعًا الكوارتز ، والكالسيت ، والأباتيت (فوسفات الكالسيوم)، والسيديريت (كربونات الحديد)، والبيريت ) [ 2 ] مسامات وتجاويف العينات، وخاصة العظام والأصداف والخشب. [ 3 ] تمتلئ مسام أنسجة الكائنات الحية عندما تترسب هذه المعادن من الماء. ومن أنواع التمعدن الشائعة التسيليكات والتبيريتات.

التسيليكات

التسيليكا هي العملية التي تتشبع فيها المادة العضوية بالسيليكا . تُعد المواد البركانية مصدرًا شائعًا للسيليكا. وقد أظهرت الدراسات أن معظم المادة العضوية الأصلية تُدمر في هذه العملية. [ 4 ] [ 5 ] تحدث التسيليكا غالبًا في بيئتين : إما أن تكون العينة مدفونة في رواسب الدلتا والسهول الفيضية، أو أن تكون الكائنات الحية مدفونة في الرماد البركاني. يُعد وجود الماء ضروريًا لحدوث التسيليكا، لأنه يقلل من كمية الأكسجين، وبالتالي يقلل من تحلل الكائن الحي بواسطة الفطريات، ويحافظ على شكله، ويسمح بنقل السيليكا وترسيبها. تبدأ العملية عندما تُغمر العينة بمحلول مائي من السيليكا. تذوب جدران خلايا العينة تدريجيًا، وتترسب السيليكا في الفراغات. في عينات الخشب، ومع تقدم العملية، يتحلل السليلوز واللجنين، وهما مكونان أساسيان للخشب، ويُستبدلان بالسيليكا. تتحول العينة إلى حجر (وهي عملية تُسمى التحجر) مع فقدان الماء. ولكي يحدث التسيليكا، يجب أن تتضمن الظروف الحرارية الأرضية درجة حموضة متعادلة إلى حمضية قليلاً [ 6 ] ودرجة حرارة وضغطًا مشابهين للبيئات الرسوبية الضحلة. في ظل الظروف الطبيعية المثالية، يمكن أن يحدث التسيليكا بمعدلات تقارب تلك التي تُرى في التحجر الاصطناعي. [ 7 ]

التبلور البيريتي

التبيريتة عملية مشابهة للتسيليكة، لكنها تتضمن ترسب الحديد والكبريت في مسام وتجاويف الكائن الحي. يمكن أن ينتج عن التبيريتة أحافير صلبة وأنسجة رخوة محفوظة. في البيئات البحرية، تحدث التبيريتة عندما تُدفن الكائنات الحية في رواسب تحتوي على تركيز عالٍ من كبريتيدات الحديد. تُطلق الكائنات الحية الكبريتيد، الذي يتفاعل مع الحديد المذاب في الماء المحيط، عند تحللها. يُشكل هذا التفاعل بين الحديد والكبريتيدات البيريت (FeS₂ ) . ثم تُستبدل مادة قشرة الكربونات في الكائن الحي بالبيريت نظرًا لارتفاع تركيز البيريت وانخفاض تركيز الكربونات في الماء المحيط. تحدث التبيريتة بدرجة أقل في النباتات في البيئات الطينية. [ 3 ]

الاستبدال

تحدث عملية الإحلال، وهي العملية الثانية في عملية التحجر، عندما يذيب الماء المحتوي على معادن ذائبة المادة الصلبة الأصلية للكائن الحي، والتي تُستبدل بعد ذلك بالمعادن. قد تحدث هذه العملية ببطء شديد، مما يؤدي إلى استنساخ البنية المجهرية للكائن الحي. وكلما كانت العملية أبطأ، كانت البنية المجهرية أكثر وضوحًا. ومن المعادن الشائعة المشاركة في عملية الإحلال: الكالسيت ، والسيليكا ، والبيريت ، والهيماتيت . [ 3 ] نادرًا ما تُعثر على بقايا أحفورية محفوظة بالإحلال وحده (بدلاً من الحفظ بالاشتراك مع التمعدن )، ولكن هذه الأحافير ذات أهمية في علم الأحافير لأنها عادةً ما تكون أكثر تفصيلاً. [ 8 ]

الاستخدامات

لا تقتصر استخدامات الأحافير الناتجة عن عملية التحجر على الدراسات الأحفورية فحسب، بل تُستخدم أيضًا كقطع فنية ومعلوماتية. يُستخدم الخشب المتحجر بطرقٍ عديدة، حيث تُصنع منه أسطح طاولات، أو تُعرض أحيانًا كقطعٍ فنية. كما تُنحت قطعٌ أكبر منه لتُصنع منها أحواض ومغاسل، وتُصنع منها كراسي ومقاعد. ويُستخدم الخشب المتحجر والكائنات الحية المتحجرة الأخرى في صناعة المجوهرات والمنحوتات والساعات والمنافض وأوعية الفاكهة، بالإضافة إلى تزيين الحدائق والمناظر الطبيعية.

بنيان

استُخدم الخشب المتحجر أيضًا في البناء. فمحطة وقود الخشب المتحجر، [ 9 ] الواقعة في شارع مين ستريت، لامار، كولورادو ، بُنيت عام 1932، وتتألف جدرانها وأرضياتها من قطع الخشب المتحجر. وقد حُوِّل هذا المبنى، الذي شيده دبليو جي براون، لاحقًا إلى مكاتب ومعرض لبيع السيارات المستعملة. [ 10 ] وتُقدم غلين روز، تكساس، أمثلةً أخرى على استخدام الخشب المتحجر في الهندسة المعمارية. ففي عشرينيات القرن الماضي، بدأ مزارعو مقاطعة سومرفيل، تكساس، باكتشاف الأشجار المتحجرة. ثم بنى الحرفيون والبناؤون المحليون أكثر من 65 مبنى من هذا الخشب المتحجر، لا يزال 45 منها قائمًا حتى يونيو 2009. وتشمل هذه المباني محطات وقود، وأحواض زهور، وأكواخًا، ومطاعم، ونوافير، وأعمدة بوابات. [ 11 ] وتشتهر غلين روز، تكساس ، أيضًا بمنتزه وادي الديناصورات الحكومي وتكوين غلين روز ، حيث يمكن مشاهدة آثار أقدام الديناصورات المتحجرة من العصر الطباشيري. [ 12 ] مثال آخر على استخدام الخشب المتحجر في البناء هو منزل العقيق في منتزه الغابة المتحجرة الوطني في أريزونا. بُني هذا المبنى المكون من ثماني غرف على يد أسلاف شعب بويبلو قبل حوالي 990 عامًا، وشُيّد بالكامل تقريبًا من الخشب المتحجر، ويُعتقد أنه كان يُستخدم إما كمنزل عائلي أو مكان للاجتماعات. [ 13 ]

التحجر الاصطناعي

حاول العلماء تحويل الكائنات الحية إلى حجر صناعي منذ القرن الثامن عشر، عندما ادعى جيرولامو سيجاتو أنه قام بتحويل بقايا بشرية إلى حجر. فُقدت أساليبه، لكن معظم "قطعه" معروضة في متحف قسم التشريح في فلورنسا ، إيطاليا. [ 14 ]

وقد حققت المحاولات الأحدث نجاحًا وتم توثيقها، ولكن ينبغي اعتبارها شبه تحجر أو تحجر غير كامل أو على الأقل إنتاج نوع جديد من مركبات الخشب، حيث تبقى مادة الخشب إلى حد ما؛ لم يتم استبدال مكونات الخشب (السليلوز، واللجنين، والليجنان، والراتنجات الزيتية، وما إلى ذلك) بالسيليكات، ولكن تم ترشيحها بمحاليل حمضية مصممة خصيصًا من أملاح الألومينوسيليكات التي تتجمد عند ملامستها لمادة الخشب وتشكل مصفوفة من السيليكات داخل الخشب بعد تركها لتتفاعل ببطء لفترة زمنية محددة في المحلول أو معالجتها بالحرارة للحصول على نتائج أسرع. حصل هاميلتون هيكس من غرينتش، كونيتيكت ، على براءة اختراع لـ"وصفته" للتحجير الاصطناعي السريع للخشب بموجب براءة الاختراع الأمريكية رقم 4,612,050 في عام 1986. [ 15 ] تتكون وصفة هيكس من ماء غني بالمعادن ومحلول سيليكات الصوديوم ممزوج بحمض مخفف بدرجة حموضة تتراوح بين 4.0 و5.5. تُغمر عينات الخشب بهذا المحلول المعدني من خلال تكرار غمرها وتطبيق المحلول عليها. الخشب المعالج بهذه الطريقة - وفقًا لما ورد في براءة الاختراع - غير قابل للاحتراق ويكتسب خصائص الخشب المتحجر. من بين استخدامات هذا المنتج، كما اقترح هيكس، استخدامه من قبل مربي الخيول الذين يرغبون في بناء إسطبلات مقاومة للحريق مصنوعة من مواد غير سامة ومقاومة أيضًا لقضم الخيول للخشب. [ 16 ]

في عام ٢٠٠٥، أفاد علماء في مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني (PNNL) بنجاحهم في تحويل عينات الخشب إلى حجر صناعي. وعلى عكس التحجر الطبيعي، قاموا بتشريب العينات بمحاليل حمضية، ونشروا فيها التيتانيوم والكربون من الداخل ، ثم قاموا بتسخينها في فرن ذي درجة حرارة عالية (حوالي ١٤٠٠ درجة مئوية) في جو خامل ،  لينتجوا بذلك مركبًا خزفيًا صناعيًا من كربيد التيتانيوم وكربيد السيليكون ، مع احتفاظه بالبنية الأصلية للخشب. ويمكن استخدام هذه المواد الخشبية الخزفية المتحجرة صناعيًا في صناعة الأدوات مستقبلًا. كما يمكن معالجة مواد نباتية أخرى بعملية مماثلة لإنتاج مساحيق كاشطة. [ ١٧ ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ سيدريك ميمز (21 أكتوبر 2014). عندما نموت: علم الموت وثقافته وطقوسه . سانت مارتن. ص  190. ISBN 978-1-4668-8385-7.
  2. ↑ بابكوك، لورين. "التمعدن" . موسوعة العلوم . ماكجرو هيل. doi : 10.1036/1097-8542.803250 . تاريخ الاسترجاع: 29 مارس 2012 .
  3. 1 2 3 بيركنز، روجرز. "التحجر: كيف تتشكل الأحافير" . متحف الأحافير . مؤرشف من الأصل في 15 ديسمبر 2015. تم الاسترجاع في 15 فبراير 2012 .
  4. ↑ سيجليو، آن (1978). "الكيمياء الجيولوجية العضوية للخشب المتحجر، منتزه الغابة المتحجرة الوطني، أريزونا". مجلة جيوكيميكا إت كوزموكيميكا أكتا . 42 (9). أريزونا: 1397-1405 . رمز Bibcode : 1978GeCoA..42.1397S . doi : 10.1016/0016-7037(78)90045-5 .
  5. ↑ موستو، ج (2008). علم المعادن والكيمياء الجيولوجية للخشب المتصلب من العصر الإيوسيني المتأخر من النصب التذكاري الوطني لأحافير فلوريسانت، كولورادو . الجمعية الجيولوجية الأمريكية. ص 127-140 . 
  6. ↑ ليو، آر إف؛ بارغورن، إي إس (1976). تسييل الخشب . جامعة هارفارد. ص 27. 
  7. ↑ فايني، مايك. "التمعدن" . متحف الخشب المتحجر .
  8. ↑ "كيف يتحجر الخشب؟" . العلوم الحاسوبية الوطنية في التعليم. مؤرشف من الأصل في 17 أبريل 2012. تم الاطلاع عليه في 4 أبريل 2012 .
  9. ↑ "محطة وقود من الخشب المتحجر" . خرائط جوجل. 13 أغسطس 2018.
  10. ↑ كيربي، دوغ؛ كين سميث؛ مايك ويلكنز. "محطة وقود من الخشب المتحجر" . رودسايد أمريكا . تم الاسترجاع في 3 أبريل 2012 .
  11. ↑ سالتاريلي، ماري ج. (يونيو 2009). "أعمال فنية لا تُعوَّض" . مجلة تكساس كو-أوب باور (يونيو 2009) . تم الاطلاع عليه في 3 أبريل 2012 .
  12. ↑ كوبان، جلين ج. "منتزه وادي الديناصورات الحكومي" . تم الاطلاع عليه في 3 أبريل 2012 .
  13. ↑ "بيت العقيق" . وزارة الداخلية الأمريكية . إدارة المتنزهات الوطنية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 أبريل 2012 .
  14. ^ أورلانديني، جنرال إلكتريك. تيمبيستيني ر. ليبي د. باتيرنوسترو ف. زيكي أورلانديني إس. فيلاري ن. (يناير 2007). "الأجسام الحجرية: جيرولامو سيجاتو (1792-1836)". المجلة الإيطالية لعلم التشريح والأجنة . 112 (1): 13– 18. بميد 17580656 . 
  15. ↑ "تركيبة سيليكات الصوديوم" (ملف PDF) . Freepatentsonline.com . تاريخ الاسترجاع: 10-09-2016 .
  16. ↑ مايك فيني. "الخشب المتحجر : تسييل الخشب عن طريق التمعدن" (ملف PDF) . Petrifiedwoodmuseum.org . تاريخ الاسترجاع: 10 سبتمبر 2016 . 
  17. ↑ "هندسة العمليات | الخشب المتحجر ينتج سيراميكًا فائقًا" . المعالجة الكيميائية. 25 يوليو 2005. مؤرشف من الأصل في 19 أغسطس 2016. تم الاطلاع عليه في 10 سبتمبر 2016 .