Stromatoliitti: Fyysiset ja optiset ominaisuudet
Linas JuozenasJaa
Fysikaaliset ja optiset ominaisuudet
Stromatoliitti: kerroksellinen mikrobikivi valossa ja kivessä
Tieteellinen profiili stromatoliitista laminoituneena mikrobikivenä: karbonaatti- tai piiläpäisty kivi, jonka muotoon vaikuttavat mikrobimatot, sedimentti, mineraalien saostuminen, hautautuminen ja syvän ajan kerroksellisen arkkitehtuurin optinen kontrasti.
- Laminoitunut mikrobikivi
- Karbonaatti- tai piiläpäisty kivi
- Ei yksittäinen mineraalilaji
- Vyöryt, kupolit, pylväät ja fenestrae
Samaa kohdetta voidaan tarkastella kolmella mittakaavalla: mikrobimaton pinta, laminoitunut sedimenttikivi ja kiillotettu optinen pinta.
Stromatoliitti ei ole kide- tai yksittäinen mineraali. Se on laminoitunut mikrobikivi: kerroksellinen kivimuodostuma, joka syntyy, kun mikrobimatot vangitsevat sedimenttiä, sitovat jyviä ja vaikuttavat mineraalien saostumiseen ajan myötä. Säilymisen mukaan stromatoliitit voivat olla karbonaattipitoista kalkkikiveä tai dolomiittia, piiläpäistyneitä piikiveä tai kalcedonia tai sekoituskivi, jossa alkuperäiset karbonaattirakenteet on osittain korvattu piillä.
Mitä stromatoliitti on
Stromatoliitti on biologis-sedimentaarinen rakenne, joka on säilynyt kivenä: mikrobitoiminnan luoma arkkitehtuuri, joka on sitten kovettunut mineraaliprosessien avulla.
Mikrobimatot, joihin monissa ympäristöissä kuuluu fotosynteettisiä syanobakteereja, kasvavat matalilla sedimenttipinnoilla. Niiden tahmeat biofilmit tarttuvat hiekkaan ja silttiin, stabiloivat pintoja ja luovat paikallisia kemiallisia olosuhteita, jotka voivat suosia mineraalien saostumista. Toistuminen luo laminaeja: ohuita kerroksia, jotka pinoutuvat levyiksi, kupoleiksi, pylväiksi, kartioiksi tai epäsäännöllisemmiksi mikrobikivimuodostumiksi.
Koska kivi on yhdistelmä, sen fysikaaliset ominaisuudet riippuvat siitä, mikä sen on säilyttänyt. Karbonaattinen stromatoliitti käyttäytyy enemmän kalkkikiven tai dolomiitin tavoin. Piiläpäistyneenä stromatoliitti käyttäytyy enemmän piikiven, kalcedonin tai kvartsipitoisen kiven tavoin. Sama visuaalinen idea – kerroksellinen mikrobikasvu – voi siis esiintyä hyvin erilaisissa kovuuden, kiillon, happoreaktion, kiillotuksen ja optisen vasteen omaavissa materiaaleissa.
Keskeinen ero: stromatoliitti kuvaa laminoitunutta rakennetta ja muodostumistapaa, ei mineraalikaavaa. Koostumus on kuvattava erikseen karbonaattipitoisena, dolomiittisena, piiläpäistyneenä, piikivipitoisena, kalcedonipitoisena tai sekoituksena.
Kuinka kerrokset muodostuvat
Stromatoliittikerrokset muodostuvat mikrobikasvun, sedimenttien saannin, veden kemian ja varhaisen litifikaation toistuvasta vuorovaikutuksesta. Jotkut kerrokset ovat rikkaita hienojakoisesta karbonaattimudasta; toiset sisältävät vangittuja jyviä, orgaanisia kalvoja, sparri-sementtiä, rautaoksideja, piidioksidia tai myöhempiä mineraalikorvauksia.
Biofilmin sitominen
Tahmeat soluväliaineet auttavat mikrobimattoja keräämään sedimenttiä ja pitämään pinnan koossa tarpeeksi kauan kerroksen muodostumiseksi.
Mineraalien saostuminen
Mikrobien aineenvaihdunta voi muuttaa paikallista pH:ta ja karbonaattien kylläisyyttä, mikä edistää pienten karbonaattikiteiden saostumista maton sisälle tai lähelle.
Ylöspäin siirtyminen
Kun sedimentti peittää maton, elävä pinta siirtyy ylöspäin kohti valoa jättäen laminoidun tallenteen sen alle.
Haudutus ja korvaantuminen
Myöhempi sementoituminen, dolomitisoituminen, silikoituminen, suonittuminen ja uudelleenkiteytyminen muuttavat mikrobitekstuurin kestäväksi kiveksi.
Fyysiset ja optiset ominaisuudet yhdellä silmäyksellä
Alla olevat arvot on parasta lukea materiaalin vaihteluväleinä. Kiillotetussa levykkeessä voi olla karbonaattikerroksia, piipitoisia nauhoja, onteloiden täytteitä, rautaoksiditahroja, dolomiittia, sparry-kalsiittia, piikiveä tai kalcedonia samassa kappaleessa.
| Ominaisuus | Karbonaattinen stromatoliitti | Silikoitunut stromatoliitti | Miksi sillä on merkitystä |
|---|---|---|---|
| Kiven luonne | Biogeeninen kalkkikivi, dolomiitti tai sekoitettu karbonaattimikrobiliitti. | Piikivi, kalcedoni, kvartsipitoinen korvautuma tai piisementillä sitoutunut mikrobiliitti. | Koostumus määrää kovuuden, kiillon, happoherkkyyden ja kestävyyden. |
| Hallitsevat mineraalit | Kalsiitti, aragoniitti, dolomiitti, mikriitti, sparry-karbonaattisementti. | Mikrokiteinen kvarts, kalcedoni, piikivi, piisementti. | Molemmat tyypit ovat kiviä, eivät yksittäisiä mineraalinäytteitä. |
| Väriskaala | Kerma, hiekansävy, ruskea, harmaa, ruoste, okra ja lämpimät maan sävyt. | Harmaa, savuinen, mokka, siniharmaa, kerma, läpikuultavat reunasävyt. | Rautaoksidit, orgaaniset aineet, piin korvautuminen ja rakeiden sisältö vaikuttavat väriin. |
| Kiilto | Tylsä tai lähes lasimainen; satiinimainen tai kiiltävä kiillotettuna. | Vahamainen tai lasimainen; usein saa terävän kiillon. | Kiilto auttaa erottamaan maamaisen karbonaatin kovemmasta piipitoisesta materiaalista. |
| Mohsin kovuus | Noin 3 kalsiittipitoiselle materiaalille; noin 3,5–4 dolomiittipitoiselle materiaalille. | Noin 6,5–7, kun kvartsia, kalcedonia tai piikiveä on hallitsevasti. | Silikoitunut materiaali kestää naarmuuntumista huomattavasti paremmin kuin karbonaattimateriaali. |
| Suhteellinen tiheys | Yleensä noin 2,6–2,9, riippuen karbonaattimineraalien koostumuksesta ja huokoisuudesta. | Yleensä noin 2,58–2,65 kvartsipitoiselle materiaalille. | Ontelot, fenestrae, sementti ja sekoitettu mineraalikoostumus voivat muuttaa tilavuuspainoa. |
| Halkeama | Koko kiven laajuista halkeamaa ei ole; komponenttien kalsiitti ja dolomiitti halkeavat mikroskooppisesti. | Kivimassassa ei ole halkeamia. | Murtuma seuraa laminaatteja, suonia, huokosia ja heikkouksia eikä yksittäistä mineraalin halkeamistasoa. |
| Murtuma | Epätasainen tai rakeinen; yleisesti hauras. | Konkhoidinen tai sirpaleinen piikivipitoisissa kohdissa. | Piikivipitoiset reunat voivat lohjeta terävästi; karbonaattireunat voivat kulua tai jauhautua. |
| Läpinäkyvyys | Läpinäkymätön tai harvoin osittain läpikuultava hyvin ohuissa reunoissa. | Läpinäkymätön tai läpikuultava ohuiden reunojen tai kiillotettujen reunojen kohdalla. | Reunan läpikuultavuus viittaa usein piin korvautumiseen tai kalcedonipitoisiin alueisiin. |
| Happoreaktio | Kalsiittipitoinen materiaali kuplii laimeassa suolahapossa; dolomiitti reagoi heikommin, ellei se ole jauhettu tai lämmitetty. | Yleensä ei happoreaktiota. | Happotestiä ei tule tehdä valmiille tai arvokkaalle materiaalille. |
| Komponenttien optinen luonne | Kalsiitti ja dolomiitti ovat yksisuuntaisia negatiivisia, joilla on voimakas kaksinkertainen taittovoima. | Kvartsi on yksisuuntainen positiivinen, jolla on matala kaksinkertainen taittovoima. | Ohutosiokäyttäytyminen paljastaa, hallitseeko karbonaatti vai pii säilytettyä rakennetta. |
| Tyypilliset taittoluuvut | Kalsiitti: nω noin 1,658, nε noin 1,486; kaksinkertainen taittovoima noin 0,172. | Kvartsi: nω noin 1,544, nε noin 1,553; kaksinkertainen taittovoima noin 0,009. | Nämä arvot kuvaavat hallitsevia mineraaleja, eivät koko yhdistelmäkiveä yhtenä optisena kokonaisuutena. |
| Fluoresenssi | Vaihtelee; jotkut karbonaattialueet voivat näyttää heikkoa oranssia, keltaista tai kermaista reaktiota. | Yleensä inertti, vaikka epäpuhtaudet ja sementit voivat vaihdella. | Fluoresenssi ei ole luotettava tunnistustesti stromatoliitille. |
Miksi nauhat erottuvat
Stromatoliitin visuaalinen voima tulee rytmisistä kerroksista: toistuvista fysikaalisista ja kemiallisista muutoksista, jotka tallentuvat kontrastina.
Käsinäytteessä kerrokset näkyvät aaltoilevina nauhoina, kupolimaisina muotoina, tummana orgaanisena kalvona, vaaleina karbonaattikerroksina, jyväpitoisina linsseinä, sparilla täytettyinä huokosina ja satunnaisina piipitoisina alueina. Kun lohkare hiotaan, nämä erot tulevat selvemmiksi, koska hienot kerrokset heijastavat valoa eri tavalla kuin viereiset kerrokset.
Ohutosiolla ristikkäisten polarisaattorien alla karbonaattipitoiset kerrokset voivat näyttää kirkkaita, nopeasti vaihtuvia interferenssivärejä, koska kalsiitilla ja dolomiitilla on korkea kaksinkertainen taittovoima. Piipitoiset kerrokset ovat hillitympiä, usein näyttäen matalan asteen harmaan ja valkoisen interferenssivärin, joka on tyypillinen mikrokiteiselle kvartsi- tai kalcedonikerrokselle. Tämä kontrasti kirkkaan karbonaatin ja hillityn piin välillä voi tehdä säilyneistä kerroksista erityisen selkeitä mikroskoopissa.
Viistovalo
Sivuvalo paljastaa kohoumat, hienovaraiset kupolit, huokoset ja kiillotuspinnan tekstuurin, jotka suora valo voi peittää.
Ristikkäiset polarisaattorit
Ohutosiot erottavat karbonaattipitoiset, piipitoiset, sparipitoiset ja jyvävaltaiset kerrokset interferenssivärien avulla.
Reunan läpikuultavuus
Ohut piikivimäinen tai kalcedonipitoinen reuna voi läpäistä valoa, luoden pehmeän hehkun, jota ei yleensä näy karbonaattikappaleissa.
Kerroskontrasti
Väri, rakeen koko, sementtityyppi, orgaaniset aineet ja korvaushistoria vaikuttavat kaikki kerrostumisen näkyvyyteen.
Väri, vakaus ja pinnan ominaisuudet
Stromatoliitin väri on yleensä rakenteellinen ja mineraalinen, ei herkkien värikeskusten aiheuttama. Kerman ja vaaleanruskeat sävyt tulevat usein mikriitistä ja karbonaattisementistä. Ruskeat, mokka- ja tummat kalvot voivat heijastaa orgaanisesti rikkaita laminaatteja tai rautapitoista materiaalia. Ruoste, okra ja punaiset sävyt heijastavat yleisesti rautaoksideja. Harmaansininen, savunharmaa ja läpikuultavat reunavaikutukset kuuluvat usein piipitoiseen säilymiseen.
Useimmat värit ovat vakaita tavallisessa sisätilanäyttelyssä. Tärkeämpi riski on pinnan muutos: karbonaattipitoinen materiaali voi syöpyä hapoissa, rapautua sokerimaiseksi tai menettää pinnan terävyyden kovassa puhdistuksessa. Silikoitunut materiaali on kestävämpää, mutta kiillotetut pinnat ja terävät piikivireunat hyötyvät silti varovaisesta käsittelystä.
Käytännön lukeminen: lämpimät, maanläheiset, rakeiset palat ovat usein karbonaattipitoisia; lasimaiset, kovemmat, reunoilta hohtavat palat ovat usein silikoituneita. Monet stromatoliitit sisältävät molempia piirteitä yhdellä pinnalla.
Muodot ja tekstuurit
Stromatoliitin muoto tallentaa kasvun ympäristön. Tyyni vesi, tasainen sedimentti, ajoittainen altistuminen, virtauksen voimakkuus, kemia ja maton kilpailu vaikuttavat siihen, pysyvätkö laminaatit tasaisina, kohoavat kupuiksi, kapenevat sarakkeiksi vai muuttuvat epäsäännöllisiksi.
Tasomainen laminaatio
Tasaiset tai kevyesti aaltoilevat kerrokset viittaavat laajoihin mattopintoihin, rauhalliseen veteen ja suhteellisen tasaisesti tulevaan sedimenttiin.
Kupumaiset rakenteet
Kuorimaiset laminaatit muodostavat kumpuja ja puolipalloja, säilyttäen pystysuoran kasvun ja pinnan muodon.
Sarakemuodot
Pylväät ja pinotut sarakkeet voivat heijastaa kohdistunutta ylöspäin kasvua, kohtalaista veden energiaa tai valokilpailua.
Ontelot
Pienet ontelot voivat johtua kaasusta, kutistumisesta, hajoamisesta, loukkuun jääneestä ilmasta tai varhaisesta sementoitumisesta maton rakenteessa.
Irrotetut kappaleet
Laminoidun maton rikkoutuneet palat osoittavat, että mikrobipinnat repeytyivät, liikkuivat ja uudelleen kerrostuivat ennen kivettymistä.
Suonet ja myöhemmät täytteet
Ristileikkaavat kalsiitti-, kvartsija kalcedonisuonet tallentavat myöhempää nesteen liikettä mikrobirakenteen muodostumisen jälkeen.
Tunnistus, testit ja samankaltaiset
Stromatoliitin tunnistaminen perustuu rakenteeseen ja kontekstiin. Keskeinen piirre on laminoitu mikrobinen arkkitehtuuri, ei pelkkä kerrostuminen. Monet sedimentti-, metamorfi- ja koristekivet näyttävät kerroksia; kaikki eivät ole stromatoliitteja.
| Materiaali | Miten se eroaa | Mitä tutkia |
|---|---|---|
| Tromboliitti | Mikrobiliitti, jossa on kokkareinen tai laikukas sisäinen rakenne eikä selkeää jatkuvaa laminaatiota. | Etsi epäsäännöllisiä kokkareita jäljitettävien kerrosten sijaan. |
| Onkoidi tai onkoliitti | Konsentriset päällysteet ytimen ympärillä, muodostuvat yleisesti jyvien pyöriessä tai siirtyessä liikkuvassa vedessä. | Leikatut pinnat näyttävät usein pyöristyneitä bull’s-eye- tai päällystettyjen sorapalojen rakenteita. |
| Tavallinen kerrostunut kalkkikivi | Voi näyttää sedimenttikerrostumia ilman mikrobimaton reliefejä tai kasvurakennetta. | Etsi kupolimaisia laminaatteja, fenestrae, maton repeämiä ja kenttäyhteys. |
| Travertiini tai virtauskivi | Kemiallisesti saostunut karbonaatti, jossa on kerroksellisia virtaus- tai lähdetekstuureja; ei välttämättä mikrobinen. | Tutki kasvupintoja, huokosrakenteita ja kerrostumisympäristöä. |
| Akaatti tai kerrostunut piikivi | Piibandit voivat olla kauniita ja rytmikkäitä, mutta ne voivat heijastaa onteloiden täyttymistä eivätkä mikrobilaminaatiota. | Etsi sedimenttisen maton rakennetta, ei pelkästään konsentrisia tai ontelokontrolloituja kerrostumia. |
- Käytä happoa varoen: laimennettu happo voi erottaa karbonaatin piirikasteisesta materiaalista, mutta sitä ei tule käyttää viimeistellyillä pinnoilla tai arvokkailla näytteillä.
- Arvioi kovuus epäsuorasti: karbonaattikappaleet naarmuttavat ja kuluttavat helpommin kuin silikoituneet; vältä tuhoisia naarmutustestejä valmistellulla materiaalilla.
- Lue rakenne: jatkuvat laminaatit, kupolit, pylväät, fenestrae ja mattoon liittyvä muodonmuutos ovat vahvempia vihjeitä kuin pelkkä väri.
- Säilytä etiketti: muodostuma, ikä, alue ja materiaalityyppi ovat osa tunnistusta, erityisesti opetuksellisissa tai tieteellisissä näytteissä.
Hoito, esillepano ja käsittely
Hoito riippuu koostumuksesta. Karbonaattistromatoliitteja tulee käsitellä kuten kalkkikiveä tai dolomiittia; silikoituneita stromatoliitteja kuten piikiveä tai kalcedonia. Sekakoosteiset kappaleet ansaitsevat varovaisemman lähestymistavan.
Karbonaatit sisältävät kappaleet
Puhdista pehmeällä harjalla tai liinalla. Vältä etikkaa, sitrushedelmiä, happamia puhdistusaineita, suolahoitoja, voimakkaita kemikaaleja ja pitkäaikaista liotusta.
Silikoituneet kappaleet
Kovempia ja kiillotuskestävämpiä, mutta haljenneet piikivireunat voivat lohjeta terävästi. Käytä tukevia jalustoja ja pehmustettua säilytystä.
Kiillotetut levyt
Käsittele reunoista ja pidä hankaava hiekka poissa pinnalta. Laajat kiillotetut pinnat paljastavat helposti naarmuja ja sormenjälkiä.
Tieteellinen konteksti
Pidä näytteen mukana tiedot paikasta, muodostumisesta, likimääräisestä iästä ja koostumuksesta. Stromatoliitti ilman kontekstia menettää osan merkityksestään.
Havainnointi ja valokuvaus
Stromatoliitti on parasta valokuvata teksturoituna pintana, ei kimaltelevana jalokivenä. Tavoitteena on tehdä laminaatit, relieefit ja koostumus luettaviksi.
- Käytä matalaa sivuvaloa: valonlähde, joka on sijoitettu matalaan tai kohtalaiseen kulmaan, paljastaa kupumaiset muodot, huokoset, sahamerkit ja kiillotuksen laadun.
- Käytä neutraalia taustaa: harmaa, pellava, tummanruskea tai mattamusta auttaa erottamaan lämpimät karbonaattiraidat ja viileät piidioksidisävyt.
- Näytä sekä pinta että reuna: reuna voi paljastaa paksuuden, korvautumisen, läpikuultavuuden, halkeamien täytteet tai piilotetun laminaation.
- Vältä ylivalottamista: korostettu kontrasti voi saada laminaatit näyttämään keinotekoisilta ja peittää todellisen materiaalin luonteen.
- Sisällytä mittakaava: stromatoliitin pinnat voivat näyttää samanlaisilta eri kokoisina; viivoitin tai tunnettu esine auttaa näytteen tulkinnassa.
Usein kysytyt kysymykset
Onko stromatoliitti mineraali?
Ei. Stromatoliitti on laminoitunut mikrobikivimuodostuma. Sen mineraalikoostumus voi olla karbonaattipitoinen, piidioksidipitoinen, dolomiittipitoinen, kvartsiittipitoinen tai sekoitettu.
Miksi jotkut stromatoliitit tuntuvat pehmeiltä ja toiset kovilta ja lasimaisilta?
Pehmeät, maamaiset näytteet ovat usein karbonaattipitoisia. Kovemmat, lasimaiset näytteet ovat yleensä piidioksidipitoisia, mikä tarkoittaa, että piimineraalit kuten kvartsiitti, kalcedoni tai kvartsi ovat korvanneet tai sementoineet alkuperäisen materiaalin.
Mikä tekee raidoituksesta näkyvän?
Raidat syntyvät mikrobimaton kasvun, sedimentin kerääntymisen, mineraalien saostumisen, sementoitumisen, orgaanisen aineksen, rakeiden koon ja myöhemmän korvautumisen toistuessa. Kiillotus ja sivuvalo helpottavat näiden kontrastien näkemistä.
Voiko happo tunnistaa karbonaattisen stromatoliitin?
Karbonaattipitoinen materiaali voi reagoida laimeaan suolahappoon, kun taas piidioksidipitoiset eivät yleensä reagoi. Happoa ei tulisi käyttää kiillotettuihin tai arvokkaisiin näytteisiin, koska se voi syövyttää pintaa.
Voiko fluoresenssi tunnistaa stromatoliitin?
Ei. Jotkut karbonaattivyöhykkeet saattavat heikosti fluoresoida, mutta fluoresenssi vaihtelee paljon eikä ole diagnostinen. Rakenne, koostumus ja paikalliskonteksti ovat luotettavampia.
Miten stromatoliitti tulisi puhdistaa?
Käytä ensin kuivapuhdistusta: pehmeää harjaa tai liinaa. Karbonaattipitoisille kappaleille vältä happoja, suolahoitoja, voimakkaita puhdistusaineita ja pitkäaikaista liotusta. Piidioksidipitoiset kappaleet ovat kestävämpiä, mutta hyötyvät silti hellävaraisesta käsittelystä.