Kolboll

Kolkula
A greyish-brown round object with some pits and horizontal lines about the size of a cantaloupe.
En kolboll
Sammansättning
Permineraliserade växtrester

En kolkula är en typ av betong som varierar i form från en ofullkomlig sfär till en platt liggande, oregelbunden platta. Kolkulor bildades i träsk och myrar från kolperioden , när torv förhindrades från att förvandlas till kol av den höga mängden kalcit som omgav torven; kalciten gjorde att den istället förvandlades till sten . Som sådan, trots att den faktiskt inte är gjord av kol , har kolbollen sitt namn till sitt liknande ursprung såväl som dess liknande form med faktiska kol.

Kolkulor bevarar ofta ett anmärkningsvärt register över den mikroskopiska vävnadsstrukturen hos kolträsk- och myrväxter, som annars skulle ha förstörts helt. Deras unika bevarande av kolväxter gör dem värdefulla för forskare, som skär och skalar kolkulorna för att forska i det geologiska förflutna.

År 1855 gjorde två engelska vetenskapsmän, Joseph Dalton Hooker och Edward William Binney , den första vetenskapliga beskrivningen av kolkulor i England, och den första forskningen om kolkulor utfördes i Europa. Nordamerikanska kolbollar upptäcktes och identifierades 1922. Kolkulor har sedan dess hittats i andra länder, vilket leder till upptäckten av hundratals arter och släkten .

Kolkulor kan hittas i kollag över hela Nordamerika och Eurasien . Nordamerikanska kolbollar är mer utbredda, både stratigrafiskt och geologiskt, än de i Europa. De äldsta kända kolkulorna härstammar från det Namuriska stadiet av karbon; de hittades i Tyskland och på det forna Tjeckoslovakiens territorium.

Introduktion till den vetenskapliga världen och bildning

Portrait of Sir Joseph Dalton Hooker
Sir Joseph Dalton Hooker, som tillsammans med Edward William Binney var den första att rapportera om kolbollar

Den första vetenskapliga beskrivningen av kolkulor gjordes 1855 av Sir Joseph Dalton Hooker och Edward William Binney , som rapporterade om exempel i kollagren i Yorkshire och Lancashire , England. Europeiska vetenskapsmän gjorde mycket av den tidiga forskningen.

Kolkulor i Nordamerika hittades först i Iowas kollag 1894, även om kopplingen till europeiska kolkulor inte gjordes förrän Adolf Carl Noé (vars kolkula hittades av Gilbert Cady) drog parallellen 1922. Noés arbete förnyade intresset för kolkulor, och hade på 1930-talet dragit paleobotanister från Europa till Illinois Basin på jakt efter dem.

Det finns två teorier – den autoktona ( in situ ) teorin och den alloktona (drift) teorin – som försöker förklara bildandet av kolkulor, även om ämnet mestadels är spekulationer.

Anhängare av in situ- teorin tror att organiskt material i närheten av sin nuvarande plats ansamlades nära en torvmosse och kort efter begravningen genomgick permineralisering - mineraler sipprade in i det organiska materialet och bildade en intern avgjutning. Vatten med hög halt av lösta mineraler grävdes ner tillsammans med växtmaterialet i en torvmosse. När de lösta jonerna kristalliserades föll mineralmaterialet ut. Detta gjorde att betong som innehöll växtmaterial bildades och bevarades som rundade stenklumpar. Kolbildning förhindrades på så sätt, och torven bevarades och blev så småningom en kolkula. Majoriteten av kolkulor finns i bituminösa och antracitkollag , på platser där torven inte komprimerades tillräckligt för att omvandla materialet till kol.

Marie Stopes och David Watson analyserade kolkulor och beslutade att kolkulor bildades in situ . De betonade vikten av interaktion med havsvatten, och trodde att det var nödvändigt för bildandet av kolkulor. Vissa anhängare av in situ- teorin tror att Stopes och Watsons upptäckt av en växtstam som sträcker sig genom flera kolkulor visar att kolkulor bildades in situ , vilket påstår att driftteorin misslyckas med att förklara Stopes och Watsons observation. De citerar också ömtåliga bitar av organiskt material som sticker ut utanför några kolkulor, och hävdar att om driftteorin var korrekt skulle projektionerna ha förstörts, och vissa stora kolkulor är tillräckligt stora för att de aldrig skulle ha kunnat transporteras i första plats.

Driftteorin hävdar att det organiska materialet inte bildades i eller nära sin nuvarande plats. Snarare hävdar den att materialet som skulle bli en kolkula transporterades från en annan plats med hjälp av en översvämning eller en storm. Vissa anhängare av driftteorin, som Sergius Mamay och Ellis Yochelson, trodde att förekomsten av marina djur i kolkulor visade att material transporterades från en marin till en icke-marin miljö. Edward C. Jeffrey, som påstod att in situ -teorin hade "inga bra bevis", ansåg att bildningen av kolkulor från transporterat material var sannolikt eftersom kolkulor ofta inkluderade material som bildats genom transport och sedimentering i öppet vatten.

Innehåll

Plate-like entities relatively larger than surrounding structures that resemble small bubbles.
Kalcit (mitten) och dolomit (topp och botten) är vanliga material som finns i kolkulor.

Kolkulor är inte gjorda av kol; de är icke brandfarliga och värdelösa för bränsle. Kolkulor är kalciumrika permineraliserade livsformer, mestadels innehållande kalcium- och magnesiumkarbonater , pyrit och kvarts . Andra mineraler, inklusive gips , illit , kaolinit och lepidocrocite förekommer också i kolbollar, om än i mindre mängder. Även om kolbollar vanligtvis är ungefär lika stora som en mans knytnäve, varierar deras storlekar mycket, allt från valnötens storlek upp till 3 fot (1 m) i diameter. Kolkulor har hittats som var mindre än en fingerborg .

Kolkulor innehåller vanligtvis dolomiter , aragonit och massor av organiskt material i olika stadier av nedbrytning . Hooker och Binney analyserade en kolboll och fann "brist på barrträ ... och ormbunksblad" och noterade att det upptäckta växtmaterialet "verkade [ha ordnats] precis när de föll från växterna som producerade dem". Kolkulor bevarar vanligtvis inte växternas blad .

1962 analyserade Sergius Mamay och Ellis Yochelson nordamerikanska kolbollar. Deras upptäckt av marina organismer ledde till klassificering av kol bollar sorterades i tre typer: normala (ibland känd som blommor), som endast innehåller växtmaterial; fauna, innehållande endast djurfossiler ; och blandade, innehållande både växt- och djurmaterial. Blandade kolbollar delas vidare i heterogena, där växt- och djurmaterialet var tydligt separerade; och homogen, saknar denna separation.

Bevarande

Kvaliteten på konserveringen i kolkulor varierar från ingen konservering till den grad att man kan analysera cellstrukturerna. Vissa kolbollar innehåller konserverade rothår, pollen och sporer, och beskrivs som "mer eller mindre perfekt konserverade", innehållande "inte vad som brukade vara växten", utan snarare själva växten. Andra har visat sig vara "botaniskt värdelösa", där det organiska materialet har försämrats innan det blev en kolboll. Kolkulor med välbevarat innehåll är användbara för paleobotanister. De har använts för att analysera den geografiska fördelningen av vegetationen: till exempel ger de bevis för att ukrainska och Oklahomanska växter i det tropiska bältet en gång var desamma. Forskning på kolkulor har också lett till upptäckten av mer än 130 släkten och 350 arter .

Tre huvudfaktorer bestämmer kvaliteten på konserverat material i en kolkula: mineralbeståndsdelarna, hastigheten på begravningsprocessen och graden av kompression innan den genomgår permineralisering. I allmänhet bevaras kolkulor som härrör från lämningar som har en snabb begravning med lite förfall och tryck bättre, även om växtrester i de flesta kolkulor nästan alltid visar olika tecken på förfall och kollaps. Kolkulor som innehåller mängder järnsulfid har mycket lägre konservering än kolkulor permineraliserade av magnesium eller kalciumkarbonat, vilket har gett järnsulfid titeln "kolbollsjägarens huvudförbannelse".

Distribution

En kolboll från södra Illinois

Kolkulor hittades först i England och senare i andra delar av världen, inklusive Australien, Belgien, Nederländerna, det forna Tjeckoslovakien , Tyskland, Ukraina, Kina och Spanien. De påträffades också i Nordamerika, där de är geografiskt utbredda jämfört med Europa; i USA har kolkulor hittats från Kansas till Illinois Basin till Appalachian-regionen .

De äldsta kolkulorna var från det tidiga slutet av det Namuriska stadiet (326 till 313 mya) och upptäcktes i Tyskland och före detta Tjeckoslovakien, men deras åldrar sträcker sig i allmänhet från perm ( 299 till 251 mya) till övre karbon . Vissa kolkulor från USA varierar i ålder från den senare delen av Westfalen (ungefär 313 till 304 mya) till den senare Stephanian (ungefär 304 till 299 mya). Europeiska kolkulor är i allmänhet från det tidiga slutet av den Westfaliska scenen.

I kollag är kolkulor helt omgivna av kol. De finns ofta slumpmässigt utspridda i sömmen i isolerade grupper, vanligtvis i den övre halvan av sömmen. Deras förekomst i kollag kan vara antingen extremt sporadisk eller regelbunden; många kollag har visat sig inte innehålla några kolkulor, medan andra har visat sig innehålla så många kolkulor att gruvarbetare undviker området helt.

analytiska metoder

A number of thin web-like sheets greatly overlapping each other in one place, in others less. The section of the coal ball resembles broken glass. A thick, dark line can be seen.
En tunn sektion av en växtstam som föreställer kalcitkristaller.

Tunn sektionering var en tidig procedur som användes för att analysera fossiliserat material som fanns i kolkulor. Processen krävde att man skär en kolkula med en diamantsåg och sedan plattade och polerade den tunna sektionen med ett slipmedel. Det skulle limmas på ett objektglas och placeras under ett petrografiskt mikroskop för undersökning. Även om processen kunde göras med en maskin, gav den stora mängden tid som behövdes och den dåliga kvaliteten på prover som producerades genom tunn sektion vika för en mer bekväm metod.

Tunnsnittstekniken ersattes av den numera vanliga vätskeskalningstekniken 1928. I denna teknik erhålls peeling genom att skära ytan på en kolkula med en diamantsåg, slipa snittytan på en glasskiva med kiselkarbid för att en slät finish, och etsa snittet och ytan med saltsyra . Syran löser upp mineralmaterialet från kolbollen och lämnar ett utskjutande lager av växtceller. Efter applicering av aceton placeras en bit cellulosaacetat på kolbollen. Detta bäddar in cellerna som bevaras i kolkulan i cellulosaacetatet. Efter torkning kan cellulosaacetatet avlägsnas från kolkulan med en rakhyvel och det erhållna skalet kan färgas med en färg med låg surhet och observeras i mikroskop . Upp till 50 skal kan extraheras från 2 millimeter (0,079 tum) kolkula med denna metod.

Skalen kommer dock att brytas ned med tiden om de innehåller järnsulfid ( pyrit eller markasit ). Shya Chitaley åtgärdade detta problem genom att revidera vätskeskalningstekniken för att separera det organiska materialet som bevaras av kolbollen från de oorganiska mineralerna, inklusive järnsulfid. Detta gör att skalet behåller sin kvalitet under längre tid. Chitaleys revisioner börjar efter slipning av ytan på kolkulan till en slät finish. Hennes process innebär i huvudsak uppvärmning och sedan flera appliceringar av lösningar av paraffin i xylen till kolkulan. Varje efterföljande applicering har en högre koncentration av paraffin i xylen för att tillåta vaxet att helt tränga igenom kolkulan. Salpetersyra , och sedan aceton , appliceras på kolbollen. Efter det går processen tillbaka till flytande skalteknik.

Röntgenpulverdiffraktion har också använts för att analysera kolkulor. Röntgenstrålar av en förutbestämd våglängd skickas genom ett prov för att undersöka dess struktur. Detta avslöjar information om det undersökta materialets kristallografiska struktur, kemiska sammansättning och fysikaliska egenskaper. Röntgenmönstrets spridda intensitet observeras och analyseras, varvid mätningarna består av infallande och spridd vinkel, polarisation och våglängd eller energi .

Se även

Bibliografi

Vidare läsning

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Coal_ball&oldid=1095007346 "