Kulbold - Coal ball

Kulbold
En gråbrun rund genstand med nogle gruber og vandrette linjer på størrelse med en cantaloupe.
En kulkugle
Sammensætning
Permineraliserede planterester

En kulkugle er en form for konkretion , der varierer i form fra en ufuldkommen kugle til en fladt liggende, uregelmæssig plade. Kul bolde blev dannet i Kultiden sumpe og moser, når tørv blev forhindret i at blive forvandlet til kul af den høje mængde af calcit omkring tørv; calcitten fik den til at blive forvandlet til sten i stedet. Som sådan, på trods af at den faktisk ikke er lavet af kul , skylder kulkuglen sit navn til dens lignende oprindelse såvel som dens lignende form med faktisk kul.

Kulkugler bevarer ofte en bemærkelsesværdig optegnelse over den mikroskopiske vævsstruktur af karbon sump- og myrplanter, som ellers ville være blevet fuldstændig ødelagt. Deres unikke bevarelse af kulstofplanter gør dem værdifulde for forskere, der skærer og skræller kulkuglerne for at undersøge den geologiske fortid.

I 1855 lavede to engelske forskere, Joseph Dalton Hooker og Edward William Binney , den første videnskabelige beskrivelse af kulkugler i England, og den første forskning om kulkugler blev udført i Europa. Nordamerikanske kulkugler blev opdaget og identificeret i 1922. Der er siden fundet kulkugler i andre lande, hvilket førte til opdagelsen af ​​hundredvis af arter og slægter .

Kulkugler kan findes i kulsømme i hele Nordamerika og Eurasien . Nordamerikanske kulkugler er mere udbredt, både stratigrafisk og geologisk, end dem i Europa. De ældste kendte kulkugler stammer fra den namuriske fase af Carboniferous; de blev fundet i Tyskland og på det tidligere Tjekkoslovakiets område.

Introduktion til den videnskabelige verden og dannelse

Portræt af Sir Joseph Dalton Hooker
Sir Joseph Dalton Hooker, der sammen med Edward William Binney var den første til at rapportere om kulkugler

Den første videnskabelige beskrivelse af kulkugler blev foretaget i 1855 af Sir Joseph Dalton Hooker og Edward William Binney , der rapporterede om eksempler i kulsømmene i Yorkshire og Lancashire , England. Europæiske forskere lavede meget af den tidlige forskning.

Kulkugler i Nordamerika blev først fundet i Iowa -kulsømme i 1894, selvom forbindelsen til europæiske kulkugler ikke blev foretaget før Adolf Carl Noé (hvis kulkugle blev fundet af Gilbert Cady) trak parallellen i 1922. Noés arbejde fornyede interessen for kulkugler, og i 1930'erne havde trukket paleobotanister fra Europa til Illinois -bassinet på jagt efter dem.

Der er to teorier - den autoktoniske ( in situ ) teori og den alloktone (drift) teori - der forsøger at forklare dannelsen af ​​kulkugler, selvom emnet for det meste er spekulation.

Tilhængere af in situ -teorien mener, at organisk stof i nærheden af ​​en tørvemose tæt på sin nuværende placering og kort efter begravelsen undergik permineralisering  - mineraler sivede ind i det organiske stof og dannede en intern støbning. Vand med et højt opløst mineralindhold blev begravet med plantematerialet i en tørvemose. Da de opløste ioner krystalliserede, udfældede mineralstoffet sig. Dette fik betoner indeholdende plantemateriale til at danne og bevare som afrundede stenklumper. Kulificering blev således forhindret, og tørven blev bevaret og blev til sidst en kulkugle . Størstedelen af ​​kulkugler findes i bituminøse og antracitkulsømme på steder, hvor tørven ikke blev komprimeret tilstrækkeligt til at gøre materialet til kul.

Marie Stopes og David Watson analyserede kulkugleprøver og besluttede, at kulkugler dannedes in situ . De understregede vigtigheden af ​​interaktion med havvand og mente, at det var nødvendigt for dannelsen af ​​kulkugler. Nogle tilhængere af in situ -teorien mener, at Stopes 'og Watsons opdagelse af en plantestamme, der strækker sig gennem flere kulkugler, viser, at kulkugler blev dannet in situ , hvoraf det fremgår, at driftsteorien ikke forklarer Stopes' og Watsons observation. De nævner også skrøbelige stykker organisk materiale, der rager ud uden for nogle kulkugler og hævder, at hvis driftsteorien var korrekt, ville fremspringene være blevet ødelagt, og nogle store kulkugler er store nok til, at de aldrig kunne have kunnet transporteres i første plads.

Driftteorien fastslår, at det organiske materiale ikke dannede sig i eller i nærheden af ​​dets nuværende placering. Den hævder snarere, at det materiale, der ville blive til en kulkugle, blev transporteret fra et andet sted ved hjælp af en oversvømmelse eller en storm. Nogle tilhængere af driftsteorien , såsom Sergius Mamay og Ellis Yochelson , mente, at tilstedeværelsen af ​​havdyr i kulkugler viste, at materiale blev transporteret fra et hav til et ikke-marint miljø. Edward C. Jeffrey, der udtalte, at in situ -teorien ikke havde "noget godt bevis", mente, at dannelsen af ​​kulkugler fra transporteret materiale sandsynligvis var, fordi kulkugler ofte omfattede materiale dannet ved transport og sedimentation i åbent vand.

Indhold

Pladelignende enheder relativt større end omgivende strukturer, der ligner små bobler.
Calcit (midten) og dolomit (top og bund) er almindelige materialer, der findes i kulkugler.

Kulkugler er ikke lavet af kul; de er ikke brandfarlige og ubrugelige til brændstof. Kul bolde er kalciumrige permineralised livsformer, hovedsagelig indeholdende calcium- og magnesium -carbonater , pyrit og kvarts . Andre mineraler, herunder gips , illit , kaolinit og lepidocrocit forekommer også i kulkugler, omend i mindre mængder. Selvom kulkugler normalt er på størrelse med en mands knytnæve, varierer deres størrelser meget, lige fra en valnød op til 1 fod i diameter. Der er fundet kulkugler, der var mindre end en fingerbøl .

Kulkugler indeholder sædvanligvis dolomitter , aragonit og masser af organisk stof på forskellige stadier af nedbrydning . Hooker og Binney analyserede en kulkugle og fandt "mangel på nåletræ ... og blade af bregner" og bemærkede, at det opdagede plantemateriale "ser ud til [at være blevet arrangeret], ligesom de faldt fra de planter, der producerede dem". Kulkugler bevarer normalt ikke plantens blade .

I 1962 analyserede Sergius Mamay og Ellis Yochelson nordamerikanske kulkugler. Deres opdagelse af marine organismer førte til klassificering af kulkugler blev sorteret i tre typer: normal (undertiden kendt som blomster), der kun indeholder plantemateriale; fauna, kun indeholdende animalsk fossil ; og blandet, indeholdende både plante- og animalsk materiale. Blandede kulkugler opdeles yderligere i heterogene, hvor plante- og dyrematerialet blev adskilt adskilt; og homogen, mangler den adskillelse.

Bevarelse

Konserveringskvaliteten i kulkugler varierer fra ingen konservering til det punkt, hvor man kan analysere de cellulære strukturer. Nogle kulkugler indeholder bevarede rodhår, pollen og sporer og beskrives som værende "mere eller mindre perfekt bevarede" og indeholder "ikke det, der plejede at være planten", men derimod selve planten. Andre har vist sig at være "botanisk værdiløse", idet det organiske stof er blevet forringet, før det blev til en kulkugle. Kugler med velbevaret indhold er nyttige for paleobotanister. De er blevet brugt til at analysere den geografiske udbredelse af vegetation: for eksempel at bevise, at ukrainske og Oklahoman -planter i det tropiske bælte engang var de samme. Forskning i kulkugler har også ført til opdagelsen af ​​mere end 130 slægter og 350 arter .

Tre hovedfaktorer bestemmer kvaliteten af ​​konserveret materiale i en kulkugle: mineralbestanddelene, nedgravningsprocessens hastighed og komprimeringsgrad, før den gennemgår permineralisering. Generelt bevares kulkugler som følge af rester, der har en hurtig nedgravning med lidt henfald og tryk, bedre, selvom planterester i de fleste kulkugler næsten altid viser forskellige tegn på forfald og sammenbrud. Kulkugler, der indeholder mængder jernsulfid, har langt lavere konservering end kulkugler, der permineraliseres af magnesium eller calciumcarbonat, hvilket har givet jernsulfid titlen "den vigtigste forbandelse for kulkuglejægeren".

Fordeling

En kulbold fra det sydlige Illinois

Kulkugler blev først fundet i England og senere i andre dele af verden, herunder Australien, Belgien, Holland, det tidligere Tjekkoslovakiet , Tyskland, Ukraine, Kina og Spanien. De blev også stødt på i Nordamerika, hvor de er geografisk udbredt i forhold til Europa; i USA er der fundet kulkugler fra Kansas til Illinois -bassinet til regionen Appalachian .

De ældste kulkugler var fra den tidlige ende af den Namuriske fase (326 til 313 mya) og blev opdaget i Tyskland og tidligere Tjekkoslovakiet, men deres alder spænder generelt fra Perm (299 til 251 mya) til Upper Carboniferous . Nogle kulkugler fra USA varierer i alder fra den senere ende af Westphalian (cirka 313 til 304 mya) til den senere Stephanian (cirka 304 til 299 mya). Europæiske kulkugler er generelt fra den tidlige ende af Westphalian Stage.

I kulsømme er kulkugler fuldstændig omgivet af kul. De findes ofte tilfældigt spredt over sømmen i isolerede grupper, normalt i den øvre halvdel af sømmen. Deres forekomst i kulsømme kan enten være ekstremt sporadisk eller regelmæssig; mange kolsømme har vist sig at indeholde ingen kulkugler, mens andre har fundet at indeholde så mange kulkugler, at minearbejdere helt undgår området.

Analytiske metoder

Et antal tynde weblignende ark overlapper hinanden kraftigt ét sted, andre mindre. Sektionen af ​​kulkuglen ligner knust glas. En tyk, mørk streg kan ses.
En tynd del af en plantestamme, der viser calcitkrystaller.

Tynd sektionering var en tidlig procedure, der blev brugt til at analysere fossiliseret materiale indeholdt i kulkugler. Processen krævede at skære en kulkugle med en diamantsav og derefter flade og polere den tynde sektion med et slibemiddel. Det ville blive limet til et dias og placeret under et petrografisk mikroskop til undersøgelse. Selvom processen kunne udføres med en maskine, gav den store mængde tid, der var nødvendig og den dårlige kvalitet af prøver produceret ved tynd sektionering plads til en mere bekvem metode.

Den tynde sektionsteknik blev afløst af den nu almindelige flydende skrælteknik i 1928. I denne teknik opnås skrælninger ved at skære overfladen af ​​en kulkugle med en diamantsav og slibe den skårne overflade på en glasplade med siliciumcarbid til en glat finish og ætsning af snittet og overfladen med saltsyre . Syren opløser mineralstoffet fra kulkuglen og efterlader et fremspringende lag af planteceller. Efter påføring af acetone lægges et stykke celluloseacetat på kulkuglen. Dette indlejrer de celler, der er konserveret i kulkuglen, i celluloseacetatet. Efter tørring kan celluloseacetatet fjernes fra kulkuglen med en barbermaskine, og den opnåede skræl kan farves med en plet med lav surhedsgrad og observeres under et mikroskop . Op til 50 skræl kan ekstraheres fra 2 millimeter (0,079 in) kulkugle med denne metode.

Skrællerne vil imidlertid nedbrydes over tid, hvis de indeholder jernsulfid ( pyrit eller marcasit ). Shya Chitaley behandlede dette problem ved at revidere flydeskalsteknikken for at adskille det organiske materiale, der er bevaret af kulkuglen, fra de uorganiske mineraler, herunder jernsulfid. Dette gør det muligt for skrællen at bevare sin kvalitet i længere tid. Chitaleys revisioner begynder efter at have formalet overfladen af ​​kulkuglen til en glat finish. Hendes proces indebærer i det væsentlige opvarmning og derefter flere applikationer af opløsninger af paraffin i xylen til kulkuglen. Hver efterfølgende påføring har en større koncentration af paraffin i xylen, så voksen helt kan gennemtrænge kulkuglen. Salpetersyre og derefter acetone påføres kulkuglen. Herefter fusionerer processen tilbage til flydende skrælteknik.

Røntgenpulverdiffraktion er også blevet brugt til at analysere kulkugler. Røntgenstrålerne med en forudbestemt bølgelængde sendes gennem en prøve for at undersøge dens struktur. Dette afslører oplysninger om krystallografisk struktur, kemisk sammensætning og fysiske egenskaber for det undersøgte materiale. Den spredte intensitet af røntgenmønsteret observeres og analyseres, idet målingerne består af indfaldende og spredt vinkel, polarisering og bølgelængde eller energi.

Se også

Referencer

Bibliografi

Yderligere læsning