Stromatoliitti: Muodostuminen, Geologia ja Lajit
Linas JuozenasJaa
Muodostuminen, geologia ja muunnelmat
Stromatoliitti: Mikrobimaailmojen kerrokselliset tallenteet
Geologinen opas stromatoliittien muodostumiseen, elävistä mikrobimatoista matalassa vedessä fossiloituneisiin kupoleihin, pylväisiin, levyihin, kvartseihin ja karbonaattikerroksiin, jotka säilyttävät maapallon kestävimpiä biologisia rakenteita.
- Laminoitu mikrobiliitti
- Mikrobimattot
- Karbonaatin ja piin säilyminen
- Arkeeisesta nykyaikaan tallenne
Visuaalinen rakenne seuraa stromatoliittien geologiaa: mikrobimattot pinnalla, toistuvat laminaatit alla ja myöhempi mineraalimuutos, joka muuttaa pehmeän mattoarkkitehtuurin kestäväksi kiviksi.
Stromatoliitit ovat laminoituneita mikrobiliittejä: kerroksellisia sedimentaarisia rakenteita, joita rakentavat mikrobiyhteisöt, jotka vangitsevat hiukkasia, sitovat sedimenttiä ja vaikuttavat mineraalien saostumiseen. Niiden merkitys on sekä biologinen että geologinen. Ne säilyttävät jälkiä muinaisista mikrobiekosysteemeistä, paljastavat matalan veden olosuhteet ja osoittavat, miten elämä voi jättää arkkitehtuurin jälkeensä kauan sen jälkeen, kun organismit ovat kadonneet.
Alkuperä ja syvän ajan malli
Stromatoliitit kuuluvat pitkään mikrobielämän historiaan, jossa sedimentti muovautuu arkkitehtuuriksi.
Ne muodostuvat, kun mikrobimattot, usein mukaan lukien fotosynteettiset syanobakteerit, kasvavat sedimenttipinnoilla. Tahmeat biofilmit tarttuvat hiukkasiin, sitovat pintoja ja luovat kemiallisia mikroympäristöjä, joissa karbonaatti tai muut mineraalit voivat saostua. Toistuminen tuottaa laminaeja: ohuita kerroksia, jotka voivat kasautua levyiksi, kupoleiksi, pylväiksi ja monimutkaisemmiksi muodostumiksi.
Stromatoliitit ovat erityisen runsaita prekambrian kivissä. Niiden merkittävyys arkeeisella ja proterotsooisella ajalla heijastaa mikrobien hallitsevaa asemaa monissa matalissa merellisissä ympäristöissä ennen kuin laiduntavat ja mattoja häiritsevät eläimet yleistyivät. Fanerotsooisella ajalla stromatoliitit eivät kadonneet, mutta niiden yleiset elinympäristöt rajoittuivat. Nykyaikaiset esimerkit säilyvät yleensä paikoissa, joissa laiduntamispaine vähenee suolapitoisuuden, alkaliteetin, kylmyyden, eristyksen tai epätavallisen veden kemian vuoksi.
Aikajana yleiskuvana: Arkeeiset kivet säilyttävät varhaisia esimerkkejä; Proterotsooiset alustat tallentavat suuren stromatoliittien laajentumisen; Fanerotsooiset esimerkit ovat ympäristöllisesti rajoitetumpia; nykyaikaiset stromatoliitit kasvavat edelleen valituissa hypersuolaisissa laguuneissa, karbonaattijärvissä, lähteissä ja matalissa merellisissä ympäristöissä.
Missä stromatoliitit kasvavat
Stromatoliitit tarvitsevat enemmän kuin mikrobeja. Ne tarvitsevat valoa, sedimenttiä, veden kemiaa ja riittävää vakautta, jotta mattoyhteisöt voivat kasvaa ylöspäin sen sijaan, että ne jatkuvasti repeytyisivät. Stromatoliitin muoto tallentaa nämä olosuhteet.
Vuorovesitasangot ja laguunit
Lämmin, matala vesi ja ajoittainen altistus voivat luoda rytmistä laminaatiota. Hienot hiukkaset kulkeutuvat lempeiden virtausten mukana ilman, että mattoa jatkuvasti tuhotaan.
Hypersuolaiset ympäristöt
Korkea suolapitoisuus voi estää monia laiduntajia ja kaivajia, jolloin mikrobimatot voivat säilyä ja rakentaa kupumaisia tai levymaisia rakenteita.
Alkaliset järvet ja lähteet
Karbonaattipitoiset vedet voivat suosia mineraalien saostumista maton sisällä tai ympärillä, tuottaen laminoituja karbonaattiesiintymiä.
Silikoklastiset rantavyöhykkeet
Mikrobimatot voivat sitoa hiekkaa ja silttiä. Nämä olosuhteet tuottavat usein maamaisia, jyväpitoisia laminaatteja puhtaan karbonaattikerrostumisen sijaan.
Mikrobimoottori
Stromatoliitti ei ole pelkästään sedimenttiä, jota vesi on kasannut. Se on sedimenttiä, jonka elävät matot järjestävät ja joka myöhemmin säilyy mineraaliprosessien avulla.
Biofilmi leviää
Mikrobiyhteisöt kolonisoivat sedimenttipinnan ja tuottavat tahmeita soluväliainepolymeerejä, jotka auttavat sitomaan jyviä.
Jyvät jäävät kiinni
Hieno sedimentti laskeutuu matolle. Sen sijaan, että se muuttuisi välittömästi, monet jyvät tarttuvat biofilmiin ja muodostavat ohuen kerroksen osan.
Kemialliset muutokset
Fotosynteesi ja mikrobimetabolia voivat muuttaa pH:ta, alkaliniteettia ja karbonaattien kylläisyyttä pienillä mittakaavoilla, mikä edistää mineraalien saostumista.
Mato kasvaa ylöspäin
Sedimentin kertyessä elävä pinta siirtyy kohti valoa. Toistuva kasvu luo laminaatteja, joskus vain millimetrin tai vähemmän paksuisia.
Varhainen sementti vahvistaa sitä
Mikriitti, sparry-kalsiitti, dolomiitti, pii tai muut sementit voivat jäykistää rakennetta ennen kuin hautautuminen muuttaa sen kokonaan kiviksi.
Kerrostuminen ja rakenne
Stromatoliitin muoto heijastaa tasapainoa maton kasvun, sedimentin saannin, veden liikkeen, valon kilpailun ja säilymisen välillä. Rauhalliset olosuhteet suosivat levyjä; hieman dynaamisemmat olosuhteet voivat tuottaa kupuja tai pylväitä; nopea pystysuora kasvu voi luoda kartiomaisia tai sormimaisia muotoja.
| Morfologia | Visuaaliset vihjeet | Todennäköinen ympäristömerkki |
|---|---|---|
| Litteä tai kerrostunut | Litteät tai kevyesti aaltoilevat laminaatit, usein lateraalisesti jatkuvia. | Matalan energian pinnat, joissa laajat, vakaat mikrobimattot ja hienojakoinen sedimentti. |
| Kupumainen | Kupertuvat kerrokset, jotka pinoutuvat kumpuiksi tai puolipallon muotoisiksi muodostumiksi. | Tasainen kerrostuminen, jossa on riittävästi reliefiä kasvuun ylöspäin, mutta ei tarpeeksi häiriöitä maton rikkoutumiseen. |
| Sarakemainen | Pylväät tai pinotut sarakkeet, joskus jyrkillä sivuilla tai yhdistyvillä huipuilla. | Kohtalainen veden liike, keskittynyt maton kasvu tai kilpailu valosta ja tilasta. |
| Kartiomainen tai sormimainen | Terävät huiput, sormimaiset rakenteet tai kapeat pystysuorat kasvumuodot. | Nopea ylöspäin kasvu, vaihteleva energia tai paikallinen maton kehitys. |
| Pustulaarinen tai kyhmyinen | Pienet kyhmyt, möykkyiset pinnat ja epäsäännöllinen reliefi. | Epätasainen maton kasvu, satunnainen sedimentin lisäys tai epätasainen pinnan kolonisaatio. |
Muut piirteet voivat olla yhtä informatiivisia. Fenestrae tallentavat pieniä onteloita; repaleiset kivet viittaavat maton repeämiseen ja uudelleen sijoittumiseen; jyväpitoiset linssit osoittavat sedimentin pulssit; sparry-kalsiitti- tai piisuonet tallentavat myöhempiä kiviin kulkevia nesteitä.
Elävästä matosta kiveksi
Säilynyt stromatoliitti ei ole pelkästään mikrobirakenne. Se on myös hautautumisen, sementaation, korvaantumisen, uudelleenkiteytymisen ja joskus halkeamien korjauksen tulos.
- Aikainen litifikaatio: kalkkimuodostuma, mikrobinen karbonaatti ja varhainen sementti vakauttavat kerrokset ennen syvää hautautumista, joka tuhoaa herkät yksityiskohdat.
- Sementaatio: huokosvedet lisäävät sparry-kalkkiittia tai muuta mineraalisementtiä, tiivistäen rakennetta ja terävöittäen joitakin laminaatioita.
- Dolomitisaatio: magnesiumrikkaita nesteitä voi muuttaa kalkkiitin dolomiitiksi, muuttaen rakennetta, väriä, kovuutta ja happovastetta.
- Silikoituminen: piipitoiset nesteet voivat korvata karbonaatin kalcedonyllä, kvartsiittilla tai kvartsilla, tuottaen kovempaa materiaalia, joka voi säilyttää hienon laminaation vaikuttavalla selkeydellä.
- Murtumat ja suonitäytteet: myöhemmät halkeamat voivat olla kalkkiitin, kvartsin, kalcedonyyn tai muiden mineraalien sulkemia, lisäten ristikkäisiä viivoja, jotka kertovat stromatoliitin muodostumisen jälkeisestä historiasta.
Säilytyksen periaate: karbonaattiset stromatoliitit tuntuvat usein lämpimiltä, maanläheisiltä ja tekstuurisilta; silikoituneet stromatoliitit ovat yleensä kovempia, lasimaisempia kiillotettuina ja säilyttävät usein laminaatiot terävällä kontrastilla.
Mikrobiliittien tyypit ja visuaaliset tyylit
Stromatoliitti on yksi mikrobiliittien laajemmasta perheestä. Nämä rakenteet voivat sekoittua kiillotetussa materiaalissa, joten rakenne on tärkeä: laminoitu, laikukas, pyöristynyt, himmeästi kerrostunut tai haarautuva.
Klassinen stromatoliitti
Laminaarinen mikrobikivi, jossa on tasaisia, kupumaisia, pylväsmäisiä tai kartiomaisia rakenteita. Vaihtelevat vaaleat ja tummat vyöhykkeet ovat usein tunnusmerkki.
Tromboliitti
Tummunut tai laikukas mikrobiliitti, jossa sisäinen rakenne on epäselvä eikä jatkuvia laminaatioita. Se tallentaa mikrobirakennetta, mutta eri tekstuurissa.
Onkoidi tai onkoliitti
Keskuksen ympärille muodostuneet keskeiset kerrokset, yleensä rakeiden pyöriessä tai siirtyessä liikkuvassa vedessä. Viipaleissa näkyy usein pyöreitä bull’s-eye-rakenteita.
Leioliitti
Mikrobiliitti, jossa on hyvin himmeä tai vaimea laminaatio. Sen rakenne voi näyttää rauhalliselta käsinäytteessä, mutta selkiintyä leikatuissa levyissä tai ohuissa osissa.
Dendroliitti
Haarautuva tai pensaikkomainen sisäinen mikrobinen rakenne. Kiillotetuissa pinnoissa se voi näyttää pieniltä sisäisiltä pensaikoilta eikä sileiltä vyöhykkeiltä.
Karbonaatit ja silikoituneet stromatoliitit
Stromatoliitin mineraalikoostumus vaikuttaa voimakkaasti kestävyyteen, kiiltoon, väriin ja hoitoon. Monet stromatoliitit alkoivat karbonaatirakenteina, mutta jotkut myöhemmin silikoituivat, jolloin karbonaatti korvautui tai siihen tunkeutui piimineraaleja.
| Tyyppi | Ulkonäkö | Kestävyys ja hoito | Tyypilliset käyttötarkoitukset |
|---|---|---|---|
| Karbonaatit stromatoliitti | Kerman, hiekan, ruosteen, ruskean tai harmaan sävyt; mattapintainen tai satiinikiilto; rakeet ja ontelot voivat olla ilmeikkäitä. | Usein Mohsin kovuus 3–4 riippuen kalkiitista, dolomiitista ja sementistä. Vältä happoja, suolakerroksia, voimakkaita puhdistusaineita ja pitkäaikaista liotusta. | Opetuskappaleet, veistokselliset muodot, tekstuurinäyttelyt ja tutkimuskappaleet, joissa sedimenttikerrostumat ovat tärkeitä. |
| Silikoitunut stromatoliitti | Harmaat, siniharmaat, mokka, kerma tai läpikuultavat reunat; usein vastaanottaa korkean kiillon ja terävän vyöhykekontrastin. | Usein Mohsin kovuus 6,5–7, kun piikivi, kalcedoni tai kvarts dominoi. Kestäviä, mutta sirpaleiset reunat voivat olla teräviä. | Kiillotetut levyt, kabosonit, kestävät näyttelyesineet ja yksityiskohtaiset näytteet hienolla laminaatiolla. |
Huomattavat paikat ja iät
Stromatoliitteja esiintyy hyvin pitkän maapallon historian ajanjakson aikana. Jotkut paikat ovat tieteellisesti tärkeitä iän vuoksi; toiset ovat tärkeitä, koska ne näyttävät eläviä mikrobiliittijärjestelmiä tai säilyttävät yksityiskohtia, jotka ovat hyödyllisiä vertailussa muinaisten kivien kanssa.
| Alue tai muodostuma | Arvioitu ikä | Isäntäaine | Merkitys |
|---|---|---|---|
| Pilbara Craton, Länsi-Australia, mukaan lukien Strelley Poolin esimerkit | Noin 3,4–3,5 miljardia vuotta | Silikoituneet karbonaatit ja piikivet | Tärkeitä arkeeisia esimerkkejä, mukaan lukien kupolimaiset ja pylväsmäiset rakenteet, joissa on vahva säilyminen. |
| Gunflint Iron Formation, Kanada | Noin 1,88 miljardia vuotta | Piikivi- ja rautapitoisten kerrosten yhdistelmä | Klassinen proterozooinen mikrobifossiilimateriaali ja tärkeä opetusreferenssi ohutleikkeiden tutkimukseen. |
| Bitter Springs, Keski-Australia | Noin 850 miljoonaa vuotta | Silikoituneet karbonaatit | Hieno säilyminen harmaan, mokan ja kerman sävyissä monissa leikatuissa pinnoissa. |
| Shark Bay, Hamelin Pool, Länsi-Australia | Nykyaikaiset ja jatkuvat | Karbonaattimutat hypersuolaisessa laguuniympäristössä | Elävät stromatoliittikupolit suojatussa ympäristössä, laajasti käytetty vertailukohtana muinaisten muotojen kanssa. |
| Bahaman tasanko | Nykyaikaiset ja jatkuvat | Karbonaattihiekat ja -mutat | Nykyaikaiset mikrobiliitit lämpimissä, matalissa karbonaattiympäristöissä. |
| Cuatro Ciénegas, Coahuila, Meksiko | Nykyaikaiset ja jatkuvat | Lähteistä ruokitut karbonaattipitoiset altaat | Kemiallisesti erottuvat vesistöt, joissa on hienostunut mikrobiliittikehitys. |
Erittäin muinaiset mikrobirakenteet ovat joskus kiistanalaisia, erityisesti kun muodonmuutos tai metamorfoosi on muuttanut alkuperäistä rakennetta. Vahvimmat tulkinnat yhdistävät kenttäkontekstin, laminaation, morfologian, kemian ja vertailun paremmin säilyneisiin esimerkkeihin.
Stromatoliittilevyn lukeminen
Kiillotettua levyä voi lukea sedimenttisivuna. Nauhat, ontelot, kiteet, suonet ja korvaustekstuurit sisältävät kaikki tietoa.
Laminaatin paksuus
Hienot, tasaiset laminaatit voivat heijastaa rauhallista, toistuvaa kasvua. Epäsäännölliset kerrokset voivat viitata myrskypulsseihin, vuodenaikaisvaihteluihin, eroosioon tai maton terveyden muutoksiin.
Kupolit ja pylväät
Kaarevat kerrokset osoittavat kohoumaa kasvavalla pinnalla. Jyrkemmät muodot voivat viitata valon kilpailuun, sedimentin liikkeeseen tai paikalliseen maton kasvuun.
Fenestrae ja ontelot
Pienet avoimet tilat tai täytetyt ontelot voivat tallentaa kaasua, kutistumista, hajoamista tai varhaista sementoitumista maton rakenteessa.
Hiekkakiteiden linssit
Hiekan tai silttipitoiset raidat voivat merkitä sedimentin saannin pulssia, virtauksen aktiivisuutta tai mikrobipinnan lyhytaikaista hautautumista.
Irrotetut kappaleet
Katkenneet laminoidun maton palaset osoittavat repeämistä, kuljetusta ja uudelleensijoittumista ennen lopullista litifikaatiota.
Suonet ja korvaus
Poikkileikkaavat kalkki-, kvartsija kalcedonisuonet kuuluvat myöhempiin nestetapahtumiin. Ne lisäävät kauneutta, mutta ovat nuorempia kuin alkuperäiset laminaatit.
Hoito, käsittely ja paikan etiikka
Stromatoliittinäytteiden kestävyys vaihtelee suuresti. Hoito alkaa tunnistamalla, onko materiaali karbonaattipitoinen, silikoitunut vai sekoitus.
Suojaa karbonaattikappaleet
Karbonaattipitoiset stromatoliitit voivat reagoida huonosti happoihin ja voimakkaisiin puhdistusaineisiin. Käytä pehmeää kuivaa liinaa tai harjaa, ja vältä etikkaa, sitrusta, suolakerroksia ja pitkäaikaista liotusta.
Käsittele silikoituneita reunoja varoen
Piikivi- ja kalcedonipitoiset materiaalit ovat kovempia ja voivat kiiltää kauniisti, mutta rikkoutuneet reunat voivat olla teräviä. Näytä ne vakailla telineillä tai pehmustetuilla pinnoilla.
Säilytä elävät kohteet
Elävät stromatoliitti- ja mikrobikiviympäristöt ovat tieteellisesti tärkeitä ja usein suojeltuja. Niitä tulisi tarkkailla ilman keräämistä tai mattojen häiritsemistä.
Pidä konteksti näytteen mukana
Kun tiedossa, säilytä näytteen sijainti, ikä, isäntäaine ja tieto siitä, onko kappale karbonaattipitoinen vai silikoitunut. Konteksti on osa tieteellistä arvoa.
Usein kysytyt kysymykset
Ovatko stromatoliitit fossiileja vai kiviä?
Ne ovat sekä geologisia rakenteita että mikrobitoiminnan fossiileja. Organismit eivät välttämättä säily jokaisessa näytteessä, mutta kerrostuminen ja rakenne tallentavat mikrobimattojen työn.
Ovatko kaikki stromatoliitit syanobakteerien tekemiä?
Ei. Syanobakteerit ovat tärkeitä monissa stromatoliittien muodostavissa yhteisöissä, erityisesti fotosynteettisissä matoissa, mutta mikrobikivet voivat sisältää monenlaisia bakteereja ja mikrobiprosesseja. On turvallisinta kuvata stromatoliitteja mikrobirakenteina sen sijaan, että jokainen esimerkki liitettäisiin vain yhteen ryhmään.
Miksi stromatoliittien muodot vaihtelevat?
Muoto riippuu veden energiasta, sedimentin saannista, valosta, kemiasta, mikrobimaton kasvusta, eroosiosta ja varhaisesta sementoitumisesta. Rauhalliset pinnat tuottavat yleensä tasaisia kerroksia, kun taas kohoumat, virtaukset tai paikallinen kasvu voivat muodostaa kupoleita, pylväitä ja sormimaisia muotoja.
Muodostuuko stromatoliitteja vielä tänä päivänä?
Kyllä. Nykyisiä esimerkkejä esiintyy esimerkiksi hypersuolaisissa laguuneissa, karbonaattipitoisissa järvissä, lähteissä ja joissakin matalissa merellisissä ympäristöissä, joissa mikrobimatot voivat kasvaa rajoitetun laidunnuksen tai häiriöiden vallitessa.
Mikä on stromatoliitin ja tromboliitin ero?
Stromatoliitti on kerrostunut. Tromboliitti on kokkareinen tai laikukas. Molemmat ovat mikrobikiviä, mutta ne säilyttävät erilaisia sisäisiä rakenteita.
Miksi jotkut kappaleet ovat lasimaisia ja toiset maamaisia?
Lasimaiset kappaleet ovat usein silikoituneita, mikä tarkoittaa, että piimineraalit kuten kalcedoni, piikivi tai kvartsikorvasivat tai sementtoivat alkuperäisen materiaalin. Maamaisemmat kappaleet ovat usein karbonaattipitoisia ja voivat säilyttää enemmän rakeista sedimenttitekstuuria.