الفسفتة

يشير مصطلح الفسفتة ، أو التحجر الفسفوتي ، إلى عملية التحجر التي تُستبدل فيها المادة العضوية بمعادن فوسفات الكالسيوم الوفيرة . وقد حدثت هذه العملية في ظروف استثنائية لحفظ بعض الأحافير الدقيقة ذات الدقة العالية للغاية ، حيث يمكن أن يكشف التحضير الدقيق عن هياكل خلوية محفوظة. ولا يمكن رؤية هذه الأحافير المجهرية إلا باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح .

تتطلب عملية التحلل كميات كبيرة من الفوسفات ، إما من مياه البحر أو من أنسجة الكائن الحي المتحلل. في بعض الحالات، تتحكم الميكروبات في عملية الفوسفاتة، وتشكل بقايا الميكروبات التي تتغذى على الأنسجة المحفوظة الأحفورة. وفي حالات أخرى، يكون النسيج نفسه مصدرًا للفوسفات، وتشكل بقاياه المفوسفاتة الأحفورة. أما في الحالة المتوسطة، فيحتفظ النسيج المفوسفات بآثار الميكروبات التي قامت بعملية الفوسفاتة. ^{[ 1 ]}

تُعدّ الأحافير ذات الأنسجة الرخوة، كتلك الموجودة في تكوين بورغيس شيل ، نادرة. في بعض الحالات، تُستنسخ أعضاؤها الداخلية في الفوسفات. يأتي الفوسفات بشكل رئيسي من النسيج نفسه، وقد يُستبدل لاحقًا بكربونات الكالسيوم. ^{[ 2 ]} يُقلّل انخفاض الرقم الهيدروجيني من احتمالية ترسب كربونات _{الكالسيوم} ، مما يُمهّد الطريق لترسب الفوسفات. ^{[ 2 ]} يُسهّل غياب الأكسجين في النسيج المتحلل هذه العملية. وبناءً على ذلك، لا يُحفظ الفوسفات (الثانوي) عمومًا إلا في الأماكن المغلقة، مثل صدفة المحار ثنائية الصدفة المُحكمة الإغلاق . ^{[ 3 ]}

إن ارتفاع تركيزات الفوسفات في مياه البحر لا يعزز عملية الفسفتة، كما قد يبدو طبيعياً؛ بل يزيد من معدل تحلل الكائن الحي، ربما لأن المعدن "يخصب" الكائنات الدقيقة المحللة. ^{[ 2 ]}

يمكن أن تحدث عملية الفسفرة بسرعة: إذ يمكن استبدال الهياكل الكيتينية التي تدعم خياشيم ذوات الصدفتين بفوسفات الكالسيوم، ^{[ 4 ]} بمساعدة بسيطة من البكتيريا المصاحبة، في غضون يومين إلى ستة أيام فقط. ^{[ 5 ]} كما يمكن حفظ محاور الخياشيم وعضلات ذوات الصدفتين في الفوسفات. ^{[ 4 ] [ 6 ]} ومن أشهر الهياكل المحفوظة في الفوسفات في تكوين بورغيس شيل غدد الأمعاء الوسطى لـ Leanchoilia ، ^{[ 7 ]} ربما بسبب موقعها المركزي، وربما بسبب انخفاض درجة الحموضة.

يمكن أن تتم عملية الفسفرة بوساطة الكائنات الحية الدقيقة، لا سيما في المجموعات المقاومة للتحلل مثل المفصليات ؛ أو قد تكون مهيمنة عليها الركائز، حيث تقود الأنسجة الغنية بالفوسفات عملية التمعدن (كما هو الحال في الأسماك). تقع رأسيات الأرجل في مكان ما بين هذين النقيضين. ^{[ 1 ] [ 4 ] [ 6 ]}

في الأحافير الفوسفاتية، يكون الحفظ دقيقًا للغاية لدرجة أنه يحافظ حتى على بعض البنية الخلوية. تُظهر الأحافير الدقيقة الفوسفاتية لتكوين دوشانتو ، وهو موقع أحفوري غني بالأحافير من العصر الإدياكاري ، حوالي 590-565 مليون سنة مضت، بعضًا من أروع حالات الحفظ على المستوى الخلوي المعروفة في السجل الجيولوجي. تشمل هذه الأحافير ما قد يكون بلاستولا من الحيوانات متعددة الخلايا ، وربما أجنة حيوانية في مرحلة مبكرة من انقسام الخلايا.

يمثل تكوين دوشانتو مثالاً كلاسيكياً على التحجر الفوسفاتي:

تحتوي هذه الطبقة الأحفورية عالية الدقة على حوالي 30% من الفوسفات، الموجود على شكل معدن فلوراباتيت [Ca₅ ₍ PO₄ ₎ ₃F _] . تتكون الطبقات الفوسفاتية داخل هذه الرواسب من أحجار حبيبية تتألف من فوسفات كلاستات يتراوح حجمها بين 1 و5 ملم. تنشأ هذه الفوسفاتيات من سطح فوسفاتي تشكل على قاع البحر، في عملية إعادة تبلور الرواسب السطحية الموجودة. بالإضافة إلى استبدال الرواسب الكربوناتية، يبدو أن الأنسجة الرخوة لأجنة الحيوانات متعددة الخلايا ويرقاتها وبالغاتها والطحالب قد تمعدنت أيضًا. ثم تفتت قشرة الرواسب الفوسفاتية إلى شظايا صغيرة بفعل تيارات بحرية قوية، ثم أعيد ترسيبها واختلطت مع الطين الجيري المجاور. ^{[ 8 ]} تعمل أحواض الأحماض الدقيقة على إزالة مصفوفات الحجر الجيري، عن طريق إذابة الكربونات ببطء، وتكشف عن الفوسفات التي حلت محل الهياكل العضوية، بالطريقة التي وصفها الدكتور تشين. توجد وسائل أخرى للتحجر ممثلة في تكوين دوشانتو أيضًا.

يُعدّ التصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية ثلاثي الأبعاد المجهري المتخصص ، وهو نوع من أنواع التصوير المقطعي المحوسب المجهري، وسيلةً محسّنةً لرؤية البنية الداخلية للأجنة المتحجرة. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

• لمحة موجزة عن الأحافير الدقيقة الفوسفاتية في تكوين دوشانتو