Fyrsta UM tilraunin til að búa til steingervinga

Árið 1997 voru nokkrir þættir steinrunaferlisins orðnir þekktir. Margir staðir þar sem steingervingar hafa fundist hafa verið rannsakaðir og það varð ljóst að flestir steingervingar lágu í lituðu leirseti sem virtist ekki hafa neina þekktan uppruna á yfirborðinu í umliggjandi landslaginu. Að lokum var ljóst að litaða leirsetið hafði komið úr gosbrunnum. Þetta var set sem barst úr iðrum jarðar í útrennsli flóðvatna sem eitt sinn þakti gjörvallt yfirborð jarðarinnar. Sá viðburður hafði gersamlega breytt jarðskorpunni og það á aðeins skömmum tíma. Það finnast steingervingar á hæstu fjöllum, þannig að dýpt vatnsins sem hlaut að hafa verið nógu djúpt til að þekja fjöllin, var reiknuð sem gat myndað þann nauðsynlega þrýsting fyrir steinruna.

Háþrýstiofn (þrýstiketill) var keyptur, ásamt tæki sem gat búið til allt að 20.000 psi þrýsting innan í háþrýstiofninum. Þrýstikatlarnir voru pípur úr ryðfríu stáli með sérstaka vélunna enda til að leyfa þeim að haldast lokuðum undir háum þrýstingi og sem hægt var að taka í sundur á ný. Upphaflega (1997) var nákvæma uppskriftin til að búa til steingervinga ekki þekkt. Lítill trjábútur var skorinn til og settur í þrýstiketilinn ásamt vatni og lituðum leir sem náttúrulegir steingervingar fundust í. Undirbúningstilraunir fólu í sér nokkrar breytur: þrýstingur, leirset, sandset og mismunandi gerðir vatns voru prófuð, en án árangurs. Engan steinruna var að sjá. Greinilega vantaði í tilraunir okkar mikilvægt íblendi eða eðlisfræðilega kennistærð en rannsóknir og tilraunir í áraraðir höfðu ekki afhjúpað svörin sem vonast var eftir. Hugmyndirnar voru settar „á hilluna“, bæði bókstaflega og í höfðinu en bíða þurfti eftir skilningi sem myndi leyfa frekari tilraunir.

Það liðu tvö ár þegar ný viðbót við uppskriftina af steingervingum kom í ljós. Það var orka. Á þeim tíma virtist orkan vera ‚segulsvið‘ jarðarinnar (jarðsviðið sem talað er um í kafla 9.6 var enn ekki uppgötvað). Á því ári voru gerðar 100 eða fleiri nýjar tilraunir að gerð steingervða trjáa, nú með rafmagni sem streymdi í gegnum háþrýstiofninn, aftur með mismunandi breytur – en enn enginn steinruni. Tilraunin var sett á hilluna á ný.

En svo í febrúar 2000 varð alger viðmiðunarbreyting. Þýskur steindasali var að selja manngerða kvars steina í Tucson steina- og gimsteinasýningunni. Þetta var í fysta sinn sem við sáum slíka tegund af manngerðum kristalli. Samstundis varð okkur ljóst að ferlið sem notað var til að búa til smíðaða kvars kristalla sé lykillinn sem vantaði. Mælt var með bókinni eftir Kurt Nassau, Gems Made by Man, og hún umbylti hugsunargangi okkar og lagði grundvöllinn að endurhönnun vaþrývarma ferlisins. Þessi eina uppgötvun tengdi síðar saman tugi púslustykkja í viðfangsefnunum vatnspláneta, allsherjar flóð, veður, aldur og steingervingar.

Önnur uppgötvun leiddi í ljós að orkan sem vantaði var ekki orkusvið jarðarinnar, heldur hiti. Þegar hér var komið við sögu, var ljóst að kvika er ekki til, en það var hins vegar ekki ljóst hvaðan hitinn kom sem knýr eldgos. Brátt uppgötvuðust þó núnings-hitalögmálið og síðar þyngdarafls-núningslögmálið. Þetta leiddi til þess að menn gerðu sér grein fyrir mikilvægi hitastigsins á vatninu, ekki aðeins fyrir vöxt steingervinga, heldur einnig fyrir allan vöxt náttúrulegra steinda.

Steinrunaferlin þrjú

Steinrunaferlið er betur hægt að skilja þegar maður skilur hvenær steinruni átti sér ekki stað. Að vita hvenær tré steingervist ekki er ómetanlegt í skilningi okkar á uppskriftinni að steinruna.

Hin miklu setlög sem Colorado hásléttan er gerð úr, eru dæmi um vatnsset sem komu úr gosbrunnum, knúin af neðanjarðar ám. Vegna þess að mest allt vatnssetið kom neðan úr yfirborðinu, er ekki búist við steingervingum á þeim stöðum. Raunin er sú, að flest öll rauðu sandsteinslögin í Colorado hásléttunni eru gersamlega án steingervinga (sjá mynd hér að neðan). Flest lög Colorado hásléttunnar sem eru sjáanleg úr Miklagili hafa enga steingervinga innan um setlögin. Það eru engin fiski- eða dýrabein í öllum lögum Miklagils og nútíma steingervingafræði á enga handtæka útskýringu á þessari staðreynd á grundvelli jarðfræðilegs tíma og þróunarkenningarinnar.

Steingervingar í heiminum eru aðallega yfirborðssteingervingar, sem finnast innan við nokkra metra frá yfirborðinu. Þeir mynduðust í vaþrývarma í einum eða fleiri af eftirfarandi steinrunaferlum:

1. Kísilruni (byggt á kvars)
2. Kölkun (byggt á kalkspat)
3. Kolun (byggt á kolefni)

Til eru aðrar minniháttar gerðir steinruna, eins og raf steinruni sem mun vera rætt síðar, en þessar minniháttar gerðir steinruna eru sjaldgæfar og atvikuðust í takmarkaðri dreifingu miðað við hinar þrjár megin aðferðir sem taldar voru upp hér að ofan.

Kísilruni steingervinga gerist þegar kvarsríkir jarðskorpusteinar leysast upp og ofurmetta vatnið. Hækkað hitastig var bráðnauðsynlegt til að þetta gæti gerst. Eftir upplausn kísilsins leyfði vaþrývarmi allsherjar flóðsins kísilruna (kristöllun) steingervinga eins og steingervð tré. Hitastig og þrýstingur vatnsins voru mjög skilmerkileg: þrýstingur var á milli 13.000 og 20.000 psi og hitastigið á bilinu 325°C og 425°C með 50-70°C hitastigul innan kerfisins.

Kölkun steingervinga gerist eftir að þörungar og bakteríublómar ofurmettuðu umlykjandi vatnið með kalsíumkarbónat í vaþrývarma allsherjar flóðsins. Kalkspat, kristallaform kalsíumkarbónats, á uppruna sinn í ummyndunarferli sem knúin var af örverum í jarðskorpunni, hitaðs vatns og öðrum uppleystum steindum. Kölkun getur átt sér stað í vatni í dag með hækkuð hitastig undir lágum þrýstingi, en hún mun þó ekki framkalla kristalbyggt kalkspat eða kalkstein sem krefst hás þrýstings.

Kolun er gerð steinruna sem er nokkuð frábrugðin aðferðum kísilruna og kölkunar. Í undirkafla 8.11 sem fjallar um vegsummerki kols, var greint frá að tilraunir rannsóknastofa hafa sýnt að kolun krefst aðeins umhverfis heits vatns. Hár þrýstingur er ekki nauðsynlegur til að búa til kol, en hærri þrýstingur hraðaði þó ferlið. Kolun getur gerst á forsendum með miklu stærri breidd hitastigs og þrýstings, en benda þarf á að nauðsynleg hitastig fyrir kolun eru miklu hærri en sá hiti sem nokkurn tímann fyrirfinnst á svæðum þar sem kol í jörðinni finnst í ríkum mæli.

Kolun getur gerst hratt. Í rannsóknarstofu tók það kol aðeins eina klukkustund að myndast við 300°C. Það virðist vera þannig að efni sem líkjast koli myndast auðveldlega þegar hitastig hækkar snögglega eða ef steindir þær sem nauðsynlegar eru fyrir kísilruna eða kölkunar eru ekki til staðar til að falla út í lífræna efnið. Þetta gerðist nokkrum sinnum í vaþrývarma tilraunum til að búa til steingervt tré. Annar þáttur sem var virkur í kolunarferlinu, var súra vatnið sem það gerðist í. pH-gildi vatnsins varð að vera mjög lágt (súrt), sem er náttúrulegt ferli sem á sér stað þegar lífrænt efni verður fyrir heitu vatni.

Í Blackhawk kolalögunum í Utah, Bandaríkjunum, tóku rannsakendur eftir fjölda sporum eftir risaeðlur í tengslum við kolið en einnig við „steingervða trjáboli“:

Eins og mörg önnur yfirborð lofta á Blackhawk námunum, þá er mikið að steingervingum laufblaða, láréttir trjábolir og tré í vaxtarstefnu sem eru beintengdir sporum eftir risaeðlur. Rowley hefur nýlega safnað eitthvað af burkna, laufblöðum tvíkímblöðrunga, steingervðum trjábolum, skeldýrum og snigla úr loftinu á Prince River námunni, en allar þessar lífverur eru hluti af lífríki mýrar á þeim tíma sem fótsporin voru gerð. (Dinosaur tracks and Traces, Lee R. Parker, Cambridge University Press, 1989, bls. 354).

Þar sem þessir trjábolir voru fundnir í námunda við risaeðluspor og kolalög, sýna bolirnir, ef þeir innihalda kísil, að gjörvallt lagið myndaðist í vaþrývarma undir háum þrýstingi. Hins vegar, ef bolirnir innihalda ekki kísil og eru gerðir úr koli, þá gæti kolunarferlið hafa gerst við miklu lægri þrýsting.

Að vita þetta hjálpar til við að skilja myndun kols og steingervinga og hjálpar einnig til við að útskýra hið gríðarlega mikla magn kolalaga sem nú finnst víða um heim. Hvað varðar kol Blackhawk námunnar og sporin; þegar yfirborðsplöntur voru skolaðar í lægri hæðir í miklu flóðstreymi ofsaveðurs, voru heilu svæðin þakin plöntum þar sem plöntuúrgangur staflaðist upp. Þetta gerðist öðru hverju þegar vatnsborð hélt áfram að hækka. Dýr sem reyndu að flýja vatnaganginn, þeyttust yfir gegnblauta og flædda umhverfið. Fá dýraspor finnast í kolalögum og bein eru mjög sjaldgæf. Lífræna efnið í láglendismýrinni var ekki langtíma ástand, enda var það brátt undir heitu og rísandi vatni. Með vaxandi vatnsborði botnféll fínt set, leir og sandur úr flóðvatninu sem þakti og innsiglaði sporin sem skilin voru eftir af dýrum sem áttu leið um og voru að flýja upp í hærri hæðir. Síðar færði orkuríkt vatnsflóð og óveður meira magn af seti sem myndi þekja þykka plöntulagið, en vatnið hitnaði með núningi úr hraðri og endurtekinni jarðskjálftavirkni, innra hruni og vaxandi þrýstingi úr æ dýpra vatni. Kolun var hraðvirk og setið sem þakti sporin steinrunnu í vaþrývarmaferlinu þegar vatnsflóðið reis í nokkurra kílómetra dýpt. Þetta hraðvirka kolunarferli útskýrir hinar mismunandi gerðir kols: brúnkol myndaðist undir mjög lágum þrýstingi, en linkol aftur á móti myndaðist undir háum þrýstingi. Harðkol, dekksta og þéttasta gerðin af koli og sú gerð sem brennur heitast, myndaðist undir háum þrýstingi. Við hinn gríðarlega háan þrýsting sem var til staðar í gosrásunum, gat kolefni eins og t.d. áður kolað efni, umbreyst í demantskristalla. Demantar eiga uppruna sinn í efnum í gosrásum gosbrunna.

Kolunarferli UM svarar spurningunni um hvers vegna kolalög mynduðust á svo stórum svæðum í dýpri setlögum, samanborið við aðra steingervinga kísils eða kalks, sem eru nánast einungis innan nokkurra tuga sentimetra frá yfirborðinu.

Ómótmælanlega sönnunin á steingervingum

Kaflinn um vatnsplánetulíkanið setti vatnsinnlyksur fram sem ‚ómótmælanlega vísindalega sönnun‘ sem styður vatnsplánetulíkanið. Umlukið kvars kristöllum, varðveita innlyksur úr vatni, lofti eða úr öðrum vökva vísbendingar um hið forna umhverfi vaþrývarma.

Það væri sjaldgæft að finna lífveru sem hefur umbreyst í kvars steingerving með vatnsinnlyksu sem gerði okkur það kleift að ‚sjá‘ vatnið sem útfelling steingervingsins gerðist í. Vatnsinnlyksu-steingervingur væri vissulega ómótmælanleg sönnun á steingervingum. Í undirkafla 8.16, Vegsummerki innlyksu, kom fram að innlyksur í vatnsinnlyksum væru í raun steindir og gös sem voru til staðar í sjónum á tímapunkti myndunarinnar. Þær innihéldu einnig vísbendingar um þrýsting og hitastig umhverfisins.

Uppgötvun vatnsinnlyksu-steingervings myndi auk þess sanna að steingervingurinn myndaðist í vaþrývarma, líkt og vatnsinnlyksu steinarnir. Að sjálfsögðu væri besta dæmið kvars steingervingur sem afhjúpar vísbendingar um það vaþrývarma umhverfi sem hann óx úr fyrir þúsundum árum síðan.

Dean Sessions, höfundur bókaraðarinnar Universal Model, skrifar reynslu sína:

Í meira en áratug hafði ég verið að safna vatnsinnlyksum og var í þeirri erfiðri leit að vatnsinnlyksu-steingervingi, en án árangurs. Hvergi var slíkur steinn til sölu og engin rannsókn fannst. En síðan gerði ég óvænta uppgötvun í febrúar 2006 þegar ég var á stærstu steina- og gimsteinasýningu heims.

Sýningin í Tucson, Arizona, laðar steina- og steingervingasöfnurum en einnig söluaðila að úr hverju heimshorni. Hvaða stein eða steingerving sem hægt er að hugsa sér er hægt að finna þarna og söluaðilar eru með bása og hafa leigt sér hótelherbergi og stór tjöld víða um alla borgina. Það er ómögulegt að sjá alla hlutina sem eru til sölu, jafnvel eftir að hafa rýnt í gegnum að því er virðist endalaus söfn í sölubásum dögum saman.

Það var erfitt að finna góð eintök af vatnsinnlyksum með því að skoða óteljandi marga bakka og kassa, þannig að ég bað um aðstoð sölumanna. Brasilía, Kína, Rússland og önnur lönd buðu öll úrval af vatnsinnlyksum, enginn vissi hvernig þær mynduðust, en allir voru ákafir í að selja þessi æ verðmætari gripi.

Á sýningunni 2006 sagði einn sölumaður sem ég hafði þekkt um nokkurra ára bil, að hann ætti engar vatnsinnlyksur, þó svo að hann væri með aðra fallega steina og steindir sem hann og vinur hans höfðu safnað í norðvestur hluta Bandaríkjanna. Þegar ég var að fara, kallaði hann á eftir mér: „Ég er samt með eitthvað sem þú gætir haft áhuga á.“

Hann sótti sívalningslaga box úr bakpokanum sínum. Hann sagði að hann geymdi hér eitthvað sem hann sjálfur hafði fundið fyrir mörgum árum síðan. Þetta væri ekki til sölu, en hann kom með þetta á sýninguna til að sýna vinum og samstarfsmönnum. Þetta var ótrúlegt eintak af vatnsinnlyksu-steingervingi hjartíguls (sjá mynd að neðan), sú eina sinnar tegundar sem ég hef nokkurn tímann séð.

Nokkrir stuðningsmenn UM sem voru með mér skoðuðu hann og voru allir yfir sig hrifnir eins og ég sjálfur. Ég vissi að þetta var mikilvægur UM gripur. Ég eyddi nokkrum mínútum í að kynna eigandanum fyrir UM, og eftir að hafa útskýrt mikilvægi gripsins var hann reiðubúinn að selja hann. Þetta var sérstakt augnablik fyrir þá sem voru viðstaddir.

Steingervðir hjartíglar eru þekktir sem steingervingar ígulkers. Flest ígulker hafa holan innvið, en verða venjulega hörð í steinrunaferlinu, eins og sést á myndinni neðst til hægri. Skel ígulkera í dag er gerð úr kalsíumkarbónat og þegar þau deyja, þorna þau hratt og fíngerða skelin brotnar auðveldlega. Steingervingar ígulkera úr kvarsi eru frekar sjaldgæfir og eru ekki hálfgagnsæir eins og þær vatnsinnlyksur sem hafa verið skoðaðar, einkum þær með sjáanlegar vatns- eða gasbólur.

Þessi vatnsinnlyksu-steingervingur af hjartígli sem fannst undan strönd Washington fylkis í Bandaríkjunum, er sönnun um það að kvars steinrunaferli er ekki viðburður lágs hitastigs og lágs þrýstings: þetta næstum hreina kvarseintak gat aðeins hafa myndast í umhverfi kristöllunarferlis kvars, sem fyrirfinnst hvergi á yfirborði jarðar í dag.

Steingervingaheimurinn er fullur af dæmum sem vitna um ferli vaþrývarma og engin ein bók getur mögulega sýnt allar vísbendingarnar. Að lokum mun ég enda umræðuefnið um uppruna steingervinga með umræðu um steinrunaferlin þrjú. Þessi ferli eða aðferðir gefa okkur yfirsýn yfir þrjár mikilvægar gerðir steingervinga og hvernig þeir mynduðust.

Vísbendingin um steingervð tré með málmgrýti

Næsta dæmi um steingervt tré má sjá á myndinni hér að ofan. Þessi sýni koma úr yfirgefinni koparnámu í Nýja Mexíkó, Bandaríkjunum. Þau eru fyllt með steindum úr kopargrýti og eru mjög þung, enda vega þau næstum því það sama og járnloftsteinn í svipaðri stærð. Vinstra sýnið hefur steindir úr vaþrývarma í hvítum, grænum og bláum litbrigðum sem mynduðust með steingervða trénu í botnfalli gosrásar-námu. Einn steindafræðingur talaði um þetta botnfall kopargrýtistrés:

Samkvæmt Jenks: ‚eirglans og malakít í formi steingervings, umskiptingar eða ummyndanir trjáa, og voru sum mót trjábolanna með lengd yfir 20 metra og allt að einum meter í þvermál, algerlega fyllt með kopargrýti…‘ (Minerals of New Mexico, Stuart A. Northup, University of NM Press, 1959, bls. 181).

Steingervt kopargrýti er hrífandi dæmi um málmgrýti og steingervt tré sem greinilega hafa eitthvað sameiginlegt hvað varðar uppruna sinn. Rannsakendur hafa lítið um þessa þýðingarmiklu hluti að segja, ef til vill vegna þess að þeir skilja þá ekki.

Þetta er mikill leyndardómur fyrir þá sem hafa viðmið hinna myrku tíma jarðfræðinnar, en er auðskilinn með nýrri jarðfræði allsherjar flóðsins.

Einn glöggur rannsakandi sagði að “málmgrýti og steingervð tré“ gætu verið „vísbending“ fyrir „nákvæma gangvirki steinrunans“:

Staðreyndin að bygging málmgrýtis og steingervðs trés sé svo svipuð, gæti verið vísbending fyrir nákvæma gangvirki steinrunans. (Petrified Forest Trails: Jay Ellis Ransom, Mineralogist Publishing Company, 1955, bls. 21).

Rannsakandinn komst að þessari niðurstöðu árið 1955, löngu áður en það var þekkt að málmgrýti var að myndast djúpt á sjávarbotni í vaþrývarma strýtu. Árið 1976 uppgötvaði annar rannsakandi annað mikilvægt samband – steingervð tré og úransteindir í málmgrýti:

Ein af athyglisverðustu leyndardómum varðandi steingervð tré er að það er greinilega algengt að eitthvað af úransteindum sé í nánd við þau. Í upphafstímanum þegar menn sóttust í úran í vesturfylkjunum, þá var greint frá að steingervðir trjábolir í Utah voru oft góðir vísar á mikið magn af alls konar úransteindum. Ekki aðeins að steingervða tréð var oft „málmgrýti“ sjálft, heldur hafði svæðið umhverfis trjábolina einnig háan styrk af úransteindum. (Oddities of the Mineral World, William B. Sanborn, Van Nostrand Reinhold Co., 1976, bls. 98).

Í þessari merkis athugun, gerir vísindamaðurinn það ljóst að það séu tengsl á milli úransteinda og steingervða trjáa. Sumt af steingervðu trjánum sjálf voru meira að segja úran „málmgrýti“! Þetta fangaði hug jarðfræðinga og steingervingafræðinga fyrir löngu vegna þess að deyjandi dýr hafa engar úransteindir í sér. Enn fremur er grunnvatn í grennd við steingervingana ekki ríkt af úran.

Enn og aftur getur skilningur aðeins komið eftir að þekkja uppruna úrans, sem í flestum tilvikum kom úr gosbrunnum allsherjar flóðsins. Áður var sagt að svæðið í kringum Miklagil hefur meira en 200 úran ‚rásir‘ eða steingervða gosbrunna, og það er auðvelt að sjá hvers vegna margir þeirra tengjast steingervingum, einkum þar sem steingervð tré finnast nálægt úranseti. Það myndaðist þegar örverur ofvaxa í hituðu vatni undir jarðskorpunni og þrifust í gífurlega miklu magni þangað til vatnið gaus í gegnum gosbrunna. Flæðandi heita súpan að lokum steingervði trén og aðrar lífrænar leifar sem lágu nálægt yfirborðinu þegar skilyrði vaþrývarma voru uppfyllt. Trjáviðurinn, ef til vill að hluta til rotnaður, innihélt bakteríur sem studdu úran-myndandi örverur þar til steinruni í vaþrývarmanum átti sér stað.

Vísbendingin um steingervðan ormétinn við

Myndin hér að ofan sýnir ormétinn steingervðan trévið frá Ástralíu, almennt þekktur sem ‚wormwood‘. Holurnar eru líklega vegna orma eða skordýra en slík dýr eru enn að éta skógarvið á jörðinni í dag.

Hvað gerir þennan sérstaka og áhugaverðan steingerving mikilvægan? Sjaldgæf og sérstök eins og hún er, þá gefur okkur þessi tegund af steingervðu tré mikilvægar vísbendingar um steinrunaferli trés og hún staðfestir uppruna margra algengra steinda úr vaþrývarma, og þar með úr allsherjar flóðinu. Fáar rannsóknir eru til á uppruna wormwood, þrátt fyrir þá stórfenglegu vísbendingu holanna um steinrunaferlið.

Ytri hlutinn á sýni nr. 1, efst til hægri á myndinni, lítur alveg eins út og margir steinar frá svæðinu þar sem steingervða tréð var fundið. Fallega lituðu agat steindirnar á yfirborðinu á þessu sýni teygja sig áfram inn í holurnar á viðnum, sem þýðir að þær fylltust og steingervðust saman með trjábútnum, þó það gæti hafa verið einhverjar breytingar á blöndunni á meðan steinrunaferlið í vaþrývarma allsherjar flóðsins átti sér stað. Stórar holur gætu hafa leyft ísíun einnar steindar í mettuðu vatni, á meðan fínar hárpípur viðsins hafi ekki gert það. Síðar með auknum þrýstingi og breytingu á samsetningu vatnsins, kísilrunnu nýir hópar af steindum holrými eða lífrænt efni.

Þetta er mikilvægt vegna þess að það sannar að steinar sem finnast í nánd við steingervð tré og sem eru úr sama efni og því sem fyllti holurnar, eiga ekki uppruna sinn í ‚myndbreyttu‘ bergi. Þeir koma úr vaþrývarma. Nútíma jarðfræði verður að viðurkenna að tré sem grófust grunnt undir yfirborðið voru ekki kaffærð djúpt inn í jarðskorpuna til að verða að myndbreyttu bergi. Þess vegna hljóta svipaðir steinar, eins og agat molar, sem finnast í grennd við wormwood, að hafa svipaðan uppruna en hafa klárlega ekki myndbreyst í milljónir ára eins og nútíma kenning segir til um.

Vísbendingin um standandi steingervðu trén í Yellowstone (Hluti 2)

Annar þáttur í grein Fritz sem styður líkan hans, er blandan af bæði tempruðum og hitabeltisplöntum í sama Yellowstone laginu. Eldri túlkanir höfðu sagt að hitabeltisplönturnar hafi verið frá eldri jarðfræðitímabili, en ýtarlegu athuganir Fritz staðfestu að báðar plöntutegundirnar höfðu blandast:

Heldur er margleitni plantanna til vegna blöndunar. Hæðarmismunurinn á svæðinu var mikill og plöntur úr hærri hæðum fluttust niður á við þar sem þær söfnuðust og blönduðust þeim plöntum úr lægri hæð yfir sjávarmáli. (Reinterpretation of the depositional environment of the Yellowstone „fossil forests“, William J. Fritz, GEOLOGY, Vol. 8,  júlí 1980, bls. 310).

Blandan af mörgum vistfræðilegum plöntum, litaða setið og fína lífræna setið eru beinharðar sannanir á því að atburðurinn sem átti í hlut var ekki aðeins öskufall úr eldgosi eða eðjuhlaup. Fyrir skarpa hugsuði, þá gerðist eitthvað djúpstæðara hér. Þetta ákveðna lag af steingervðum trjám er líklega það mest rannsakaða. Vísindarit eru full af rannsóknum á þeim og hafa þau verið þekkt í rúma öld, en þau eru ekki einstök. Til eru þúsundir svipaðra svæða víða um heim. Sum hafa verið rannsökuð eilítið, sum alls ekki, en öll hafa þau eitt sameiginlegt – uppruna sinn.

Það var vel gert hjá Fritz að draga saman þær gerðir af jarðfræðilegum atburðum sem urðu að hafa gerst, en honum tekst þó ekki að útskýra hvernig þeir gerðust allir samtímis:

Sum upprétt tré með langa trjáboli og vel varðveittum rótum voru greinilega kaffærðar og varðveittar á staðnum. Á sama tíma var öskufalli skolað í ár og vötn, ásamt laufblöðum og plöntuúrgangi, sem myndaði lagskipt svæði. Þegar gosvirkni og þar með þeytingu á gosefni hægði á sér undir lok Lamar River myndunarinnar, dró smám saman úr eðjuhlaupum. (Reinterpretation of the depositional environment of the Yellowstone „fossil forests“, William J. Fritz, GEOLOGY, Vol. 8,  júlí 1980, bls. 313).

„Meiriháttar slagveður“ og „eðjuhlaup úr eldfjalli“ eru ekki algeng í dag, en þau útskýra suma af þáttum steingervingana í Yellowstone. Útskýring Fritz sem innihélt kaffæringu með flóði var stórt skref í rétta átt en líkan hans hefur enn þrjú vandkvæði: Í fyrsta lagi, gefur það enga útskýringu á því hvernig varðveisla (steinruni) skógarins eigi sér stað. Án efa myndi rotnun strax byrjað að brjóta niður plönturnar. Í öðru lagi, meiriháttar slagveður og gosaska geta ekki búið til steingervt tré. Steingervðu trén í Yellowstone eru grundvallaðar á kvarsi, sem krefst hás hitastigs, þrýstings og kísilríks vatns, sem eru ekki til staðar við „meiriháttar slagveður“ og „eðjuhlaupum“. Í þriðja lagi, skærlitaða setið sem umlykur plöntuefnið kemur aðeins úr gosbrunnum og úr hlutum tengda líffræði, sem er ekki til staðar í slagveðri eða eðjuhlaupi.

Grein Fritz var gefin út í júlí 1980, stuttu eftir gosið í St. Helens fjallinu. Það gos hefði verið fullkomin sönnun fyrir líkan Fritz um kaffæringu og steinruna plöntuefna. Desember 1980 tölublað tímaritsins Geology birti ályktun Fritz á nýliðnu gosinu:

Jarðlög vegna eðjuhlaups St. Helens fjallsins þjónar sem nútíma hliðstæða á jarðlögum úr ‚steingerðum skógi‘ Yellowstones þjóðgarðsins frá eósentímanum. (Geology).

Myndin hér að ofan sýnir tvær myndir af trjábolum og bútum sem grafnir voru í eðju, eftir gosið í St. Helens fjallinu. Það vakna þrjár spurningar varðandi trjábolina sem sjást á myndunum:

1. Varðveitast eitthvað af þessum kaffærðum trjábolum?
2. Er eitthvert trjáanna að steingervast?
3. Finnst skærlitað set sem tengjast þessum trjám?

Svarið við öllum þremur spurningum er nei, og þar með hrynur líkan Fritz. Ekkert þekkt líkan, annað en líkanið um allsherjar flóðið, útskýrir alla þætti steingervinganna í Yellowstone.

Önnur sláandi uppgötvun sem Fritz gerði á „endurmati“ sínu um jarðlögin í Yellowstone, var að það voru í raun engin steingervingalög:

Ég fann ekkert lykil jarðlag eða lög í þeirri mynd sem tengjast frá einu þversniði til annars (með mögulega undantekningu á hvítu öskunni sem sést á köflum Cache Creek, Amthyst fjalls og Hornaday fjalls). Í raun koma flest jarðlög fyrir sem linsur eða teygja sig inn í aðrar steintegundir og geta verið rakin hliðlægt aðeins í 100 m eða minna. (Geology).

Þetta var annað dæmi um það að sönnunargögn hrekja hugmyndinni um mörg lög steingervinga. Steingervingalögin voru öllu heldur sameinaðar linsur, þykkari í miðjunni og þynnast út til jaðranna með öðrum steintegundum.

Það að Fritz minnist á „hvíta ösku“ leiðir okkur til annarrar vísbendingar fyrir virkum gosbrunni. Hvít kísilrík set eru algeng vísbending um virkni í gosbrunnum, eins og mjallhvítur kísill á brún vatnsgígsins í Arizona. Kísilrík set í hvítum, grænum, fjólubláum, appelsínugulum og rauðum litum gusu upp á yfirborðið í röð gosbrunnasprenginga, og þöktu yfir lífræna afganga og lögðu þannig grunninn að ferli varðveislu og steinruna. Þetta leiddi til þess að marga steingervinga er hægt að finna í lituðum kísilsetum úr gosbrunnum sem þessum.

Fjórum árum síðar, árið 1984, skrifaði annar rannsakandi, Richard F. Yuretich, grein um steingervða skóginn í Yellowstone, eftir að hafa stundað eigin rannsóknir. Í greininni sem birtist í Geology, mistúlkaði Yuretich greinilega sumt að uppgötvunum Fritz. Eftir samskipti á milli þeirra beggja, útskýrði Fritz:

Í lokin, þá hefði Yuretich getað vitnað í heimildirnar betur, til að sýna að á grundvelli upprunalegu athugana minna í Yellowstone og frá nýlegri gögnum St. Helens fjallsins, tel ég að um 85% uppréttu trjábolanna í Yellowstone voru varðveittir á staðnum, en ekki í lagköku af skógum. Hins vegar sýnir umhverfið við St. Helens fjallið í dag að flutningur á 10%-15% uppréttu trjábolanna er eðlilegur jarðfræðilegur atburður sem maður ætti að búast við í máttugu eldfjallaumhverfi eins og steingervði skógurinn er. (Yellowstone fossil forest: New evidence for burial in place, Richard F. Yuretich, Geology, október 1984, bls. 638).

Fritz skýrði að flestir trjábolanna voru varðveittir á staðnum „en ekki í lagköku af skógum“ eins og rannsakendur höfðu áður sagt, og Yuretich var sammála eftir eigin rannsókn á steingervða skóginum:

Þessir skógar eru ekki raðaðir snyrtilega eins og í lagköku eins og fyrrum höfundar hafa gefið í skyn. Öllu heldur eru aðeins einstaka hlutar varðveittir að handahófi samkvæmt því sem gerist þegar algeng set myndast. Mörg smáatriði í tengslum við bergásýnd í Lamar River mynduninni þarf enn að rannsaka, en ég tel að við höfum að minnsta kosti komist að rótum skógarvandamálsins og þurfum ekki lengur að vera slegin út af laginu vegna uppruna þessara steingervðu trjáa! (Yellowstone fossil forest: New evidence for burial in place, Richard F. Yuretich, Geology, október 1984, bls. 639).

Yuretich og Fritz höfðu að lokum sýnt fram á að steingervði skógurinn hafði verið grafinn í vatnsflóði, nú skrásett eftir ýtarlegar rannsóknir. Því miður var þó vandamálið um uppruna skógarins aldrei í raun leyst. Stutt af „rótum“ gamla jarðfræðiviðmiðsins, verða rannsakendur áfram „slegnir út af laginu vegna uppruna þessara steingervðu trjáa“, vegna þess að viðmiðið þeirra er enn heit og bráðnuð milljarða ára gömul jörð.

Í samantekt sýna standandi steingervðu trén í Yellowstone nokkur „vandamál“ varðandi falskenninguna um myndun steingervinga. Á margan hátt eru vandamálin svipuð þeim vandamálum sem tengd eru falskenningunni um loftsteinagíginn í Arizona. Í báðum tilfellum gerðu fyrstu rannsakendur ekki nægilega ýtarlega rannsókn á þeim staðreyndum sem umlykja jarðfræðilega umhverfinu, hvorki í vatnsgígnum né í standandi steingervða skóginum. Eftirfarandi er hluti af lista af ósamræmi í tengslum við uppruna steingerðva skógarins, byggt á útskýringu falskenningarinnar um steingervinga nútíma vísinda:

1. Fallaska er ekki í samræmi við athuganir á greftrun á steingervðum trjám.
2. Greftrun með eðjuhlaupi hefði fellt stór tré.
3. Eðjuhlaup hefði ekki komið í veg fyrir rotnun.
4. Eðjuhlaup er ekki ábyrgt fyrir bæði gróft og fínt marglitað set völubergs í aðskildum lögum.
5. Eðjuhlaup, tími og vatn eitt og sér geta ekki steinrunnið tré.

Þetta er til vandræða fyrir falskenninguna um steingervinga nútíma vísinda, en ekki fyrir steingervingalíkan UM. Á meðan á allsherjar flóðinu stóð, streymdi upp set hlaðið vatn sem flæddi úr iðrum jarðar, sums staðar á kraftmikinn hátt, en á öðrum stöðum knúið af jarðskjálftum og flot jarðvegs. Þetta vatn, ásamt vatninu úr slagveðrinu, skolaði burt plöntuefni. Gosbrunnar spúðu út kísilset, stundum litað vegna lífrænna sambanda djúpt úr jörðinni, sem kaffærði leifar dýra og plantna. Komið var í veg fyrir rotnun í snöggu og heitu súrefnislausu umhverfi. Þrýstingur jókst hratt þegar ofanáliggjandi vatnsborðið hækkaði, þar til skilyrði vaþrývarma var fyrir hendi. Steinruninn gerðist hratt á mörgum stöðum um allan heim.

Ferillinn er nú óvirkur og gerist hvergi á yfirborði meginlandanna í dag. Hins vegar, djúpt á sjávarbotni, á mjög litlum kvarða, dæla heit op – svartar og hvítar strýtur – vatni, sem er hliðstætt við allsherjar flóðið.

Uppstreymi vatns úr iðrum jarðar er eitt af lykilatriðunum sem þarf til að skilja hvernig sum tré steingervðust standandi. Slík tré stóðu á svæði þar sem flóðið var ekki nógu öflugt til að velta þeim. Þau voru öllu heldur umlukin rísandi vatni þar til dýpt, þrýstingur og ofurmettað kísilríkt vatn var nægilegt til að steingerva trén á staðnum.

Upphaf flóðsins og óveður skoluðu minni trjám og fínu lífrænu efni burt í minni hæð þar sem kísilrík set úr gosbrunnum þöktu og varðveittu fínu efnin þar til þau gátu steinrunnið í vaþrývarma.

Standandi steingervðu trén eru einstök. Flest steingervð tré í heiminum sýna ofsa, tré rifin upp úr rótum sínum af öflugu vatnsflóði, liggjandi í kísilríkum árframburði þar sem steinruni myndi eiga sér stað um leið og nægilegum þrýstingi yrði náð.

Þættirnir og hráefnin fyrir steinrunaferli vaþrývarma eru hluti af mjög sérhæfðri uppskrift. Hitastigið, þrýstingurinn, hráefnin og suðutíminn verður að vera hárréttur, annars gefst engin afurð. Þegar allt er fullkomið og þegar sérhver þáttur í vaþrývarma kemur saman, myndast steingervingar. Hið raunverulega ferli og tilraunirnar sem afhjúpuðu þetta ferli mun vera rætt síðar. Það tók 27 mismunandi tilraunir á fjögurra ára tímabili fyrir okkur til að læra þættina sem eiga í hlut þegar búa á til steingervð tré.

Vísbendingin um standandi steingervðu trén í Yellowstone (Hluti 1)

Falskenningin um steingervinga skrásetti skort steingervingafræðinga á sönnunum sem styðja myndi steingervingaskrána þeirra sem byggði á þróunarkenningunni. Þrátt fyrir þetta halda sumir vísindamenn áfram blekkingum sínum með því að halda fram að steingervingar séu til í lögum samkvæmt þróunarkenningunni. Þeir þurfa enn að færa fram sannanir fyrir þessari kröfu, enda reiða þeir sig einungis á manngerð sviðsýni á söfnum og myndskreytingar.

Á síðustu öld viðhélst ein goðsögn um ‚klassískt‘ steingervingalag við steingervða skógana í Yellowstone. Þar var sagt að mörg steingervingalög væri hægt að sjá við Specimen hrygginn og Amethyst fjallið. Þau væru „besta þekkta dæmið“ um heila skóga sem grófust niður yfir jarðfræðilegan tíma, einn yfir öðrum. Skýrsla frá 1955 um skóginn sagði m.a. þetta:

Í Yellowstone þjóðgarðinum dó hinn svokallaði ‚steingervði skógur‘ standandi undir gríðarlega miklu öskulagi – 15 heilir skógar, einn yfir öðum, sem gefa okkur besta þekkta dæmið og eru sýnileg á Specimen hryggnum og á Amethyst fjallinu meðfram Lamar ánni í norðausturhluta garðsins. (Petrified Forest Trails: Jay Ellis Ransom, Mineralogist Publishing Company, 1955, bls. 14).

Höfundurinn sýndi stórar steingervðar risafurur með þvermál trjástofnsins í allt að sex metrum, sem myndi vera rúmlega 30 metra hátt. Samkvæmt yfirlýsingunni hans voru þau grafin „ösku og kviku í snöggu gosi á tertíertímabilinu“:

Oft voru heilu skógarnir grafnir í ösku og kviku í snöggu gosi á tertíertímabilinu. Allt frá suðurhluta Arizona til Okanagan svæðisins í Kanada voru ótal trjábolir, flestir fallnir en þó nokkrir standandi þar sem þeir uxu, grafnir og steingervðust. (Petrified Forest Trails: Jay Ellis Ransom, Mineralogist Publishing Company, 1955, bls. 14).

Nútíma vísindamenn hafa aldrei séð skóg með stórum risafurum „standandi þar sem þau uxu“, „grafin í ösku og kviku.“ Það eru í raun engir skógar í hvaða stærð sem er til sem styðja þessa hugmynd. Gosaska og kvika myndu brenna trén eða sprengikraftur eldfjallsins myndi hafa splundrað þeim. Það eru engin þekkt dæmi til að fallandi aska nái eitthvað nálægt 30 metra dýpi. Það sem kemur því næst er gos í St. Helens fjallinu 1980, sem er það stærsta í sögu Norður-Ameríku sem jarðfræðingar hafa nokkru sinni fylgst með. Það gaus áætlað (óþjappað) 0,2 rúmkílómetrum af ösku sem þakti u.þ.b. 57.000 ferkílómetra svæði.

Öskufallið olli aðeins nokkra sentimetra þykku öskulagi, kannski 30 cm þar sem það var mest.

Hvað getur grafið há tré og jafnvel heilu skóga? Eðjuhlaup úr gosrásum gosbrunna. Það voru tvö eðjuhlaup í St. Helens fjallinu og þau grófu skógi vaxin svæði. Vísindafjarveran í öskufallinu hefur viðhaldist í áratugi í vísindaritum án nokkurra sannana til að styðjast við. Það fór þó að halla undan fæti á þessari falskenningu eftir gosið í St. Helens fjallinu 1980.

Á heimsvísu liggja steingervð tré í ljósum og fínum leirlögum. Þau eru klárlega ekki botnfall úr ám, og þó svo að sumir hafa haldið því fram að þetta sé gosaska, þá er þetta í raun set úr gosbrunnum sem gusu í flóðinu, eins og útskýrt er í undirkafla 8.5.

Til baka til sögunnar um „15 heila skóga, einn yfir öðum“ í Yellowstone sem eiga að hafa þakist af gosösku, þá hefur verið talað um lög steingervða „skóga“ vegna þeirra steingervðu trjáa sem fundist höfðu standandi á mismiklu dýpi á mörgum hryggjum (sjá mynd að neðan). Þetta leiddi til þeirrar ályktunar að hæðirnar innihéldu lög af steingervðum trjám. Í mörg ár bentu vísindamenn á þetta sem sönnun fyrir líkanið um marglaga set af steingervingum. Hins vegar grófu vísindamenn aldrei niður í hæðirnar til að rökstyðja þá kröfu.

Með tímanum óx hið meinta skógivaxna svæði. Árið 1976 var sagt að það hafi verið 21 „mismunandi skógur“, hver ofan á annan:

Yellowstone þjóðgarðurinn í Wyoming, Idaho og Montana fylkjum innihalda stórar víðáttur af standandi steingervðum skógum. Þau grófust niður fyrir einhverjum 50 milljónum árum vegna röð eldgosa, en yfir 21 mismunandi skógur stendur ofan á hverjum öðrum. (Oddities of the Mineral World, William B. Sanborn, Van Nostrand Reinhold Co., 1976, bls. 102).

Síðan 1872 gáfu vísindamenn út ofgnótt af vísindagreinum um þessi frægu steingervðu tré, en það var alltaf fjöldi vandamála með kenningunum í kringum þau. Hvernig getur myndun á standandi steingervðum skógi verið útskýrður? Þekktari steingervðu trén í Arizona og flest önnur steingervð tré eru steingervingar sem liggja á yfirborðinu, þakið flóðseta eða gosösku. Væntanlega eftir greftrun átti grunnvatn að umbreyta viðinn í stein með tímanum, en það eru sex ástæður fyrir því að það gerist ekki. Í fyrsta lagi, magn gosöskunnar sem þarf til að kaffæra heilan skóg með öskufalli hefur aldrei sést. Í öðru lagi hefði fallandi aska varðveitt mikið af öllu trénu, þar á meðal smáar greinar, laufblöð og köngla. Þetta sést þó sjaldan:

Steingervð barrtré eru mjög algeng en hvers vegna það skortir varðveitta köngla virðist erfitt að útskýra í mörgum tilfellum. (Petrified Forest Trails: Jay Ellis Ransom, Mineralogist Publishing Company, 1955, bls. 8).

Næst, grunnvatn, þar með talið flest jarðhitavatn, inniheldur ekki nægilega mikið af uppleystum kísil til að mynda kvars. Í fjórða lagi er myndast ekki nægilega hár þrýstingur í  greftrun í ösku til þess að virkja kvarskristöllun. Í fimmta lagi er ekki til nægilega mikill hiti til að knýja steingervingaferlið til að breyta við í kvars. Í sjötta lagi var viðurinn sem kaffærður var í ösku líklega ekki í súrefnislausu umhverfi, þannig að hann hefði rotnað. Og að lokum, langstærsti hluti þeirra svæða þar sem steingervð tré finnast á yfirborðinu (t.d. í austurhluta Bandaríkjanna) eru með fá ef nokkur eldfjöll, og þess vegna getur eldgos ekki verið ábyrgt fyrir uppruna steingervða trjáa.

Kenningin um öskufallið var vinsæl vegna þess að hún virtist útskýra hvernig tré gátu varðveist standandi upprétt yfir alla hlíðina. Fallandi aska myndi nefnilega halda trjánum uppréttum en mikil eðjuhlaup myndu hins vegar velta trjánum. Hugmyndin um greftrun í ösku leiddi rannsakendur til að vangavelta að hvert tímabil skógræktar skildi tré eftir standandi í lögum sem nú eru grafin, og að þau lög væru að finna djúpt undir hlíðinni, ef þeim dytti í hug að grafa þau upp. Hugmyndin var sú að á ‚jarðfræðilegum tíma‘ hafi endurtekin lota á vexti nýs skógar átt sér stað, þ.e. alger (eða því sem næst) kaffæring í öskufalli, síðan veðrun og vöxtur skógar á ný. Rannsakendur höfnuðu útskýringum með flóði eða kaffæringu í aur, vegna þess að kenningar sem fjölluðu um mikil flóð og eðjuhlaup voru ekki vinsælar í jarðfræði.

Síðan á 8. áratug síðustu aldar lögðu nýjar rannsóknir til, að endurmeta standandi steingervð tré. Einn leiðandi fræðimaður, William J. Fritz, gaf út grein í tímaritinu Geology árið 1980. Greinin hét Reinterpretation of the depositional environment of the Yellowstone „fossil forests“ (Endurmat á umhverfi sets við „steingervðu skógana“ í Yellowstone). Fritz tók ýtarlegar lýsingar á svæðinu með í reikninginn, og kom þannig sterkum grunni á fót fyrir greinina sína. Hann skrifaði að í staðinn fyrir að sjá set úr „eldfjalli“, þá séu flest setin „árframburður“ eða „vatnsset“:

Steinar úr Absaroka eldfjalla yfirhópi hafa venjulega verið vísað í sem úr eldfjalli og ‚skógurinn‘ túlkaður sem hann væri varðveittur úr ‚lotubundnum þursabergs- og öskugosum [sem] kaffærðu endurtekið skóga á eósentímanum‘ (Brown, 1961). Dorf (1964b) áætlaði fjölda og tíðni eldgosa á grundvelli fjöldans á röð ‚eldfjalla‘-laga sem innihalda steingervða trjáboli í Lamar River mynduninni. Síðar vísuðu Smedes og Prostka (1972) í flest varðveittu steingervðu trén sem vatnsset og kölluðu þetta efni ‚ásýnd árframburðar‘, jafnvel þó að engar ýtarlegar lýsingar á steininum voru gefnar (Parsons, 1974). Ég fann einnig flest steingervðu trén í setbergi með ásýnd vatnsframburðar. Með því að fylgja tillögu Parsons (1974), vísa ég í flesta steina sem grófu viðinn sem völuberg og sandstein og hugtakið ‚þursaberg‘ notist frekar fyrir minniháttar gosefni sem kom úr Hornaday fjallinu. (Reinterpretation of the depositional environment of the Yellowstone „fossil forests“, William J. Fritz, GEOLOGY, Vol. 8,  júlí 1980, bls. 310).

Þetta væri staðfesting á hliðrun viðmiðunar í hugsunarhætti jarðfræðinnar, úr eldfjalla- í vatnsframburð þegar kemur að uppruna setsins sem kaffærði standandi steingervðu trén. Völubergið sem minnst er á í greininni er set í mismunandi stærð: stórir steinar eins og steinvölur og malarhnullungar, en einnig fíngert set. Stærri steinarnir bera vott um þá orku og krafti í vatninu og aurnum sem flæddi á trén. Fritz hafði greint frá því að „hraunflæði og flikruberg“ (úr ösku) samanstandi minna en 10% af mynduninni:

Hraunflæði og flikruberg mynda minna en 10% af Lamar River mynduninni. (Reinterpretation of the depositional environment of the Yellowstone „fossil forests“, William J. Fritz, GEOLOGY, Vol. 8,  júlí 1980, bls. 310).

Gangvirkið á myndun steingervinga í allsherjar flóðinu (vaþrývarminn) er að hluta til gosvirkni sem lítill þáttur, þó svo að hún hafi verið víðtæk. Jarðskjálfta-núningshiti olli gosum í gosbrunnum og útkasti á móbergssetum, ásamt mörgum öðrum fínkorna setlögum.

Greinin eftir Fritz innihélt ýtarlegar athuganir sem mörgum öðrum rannsakendum yfirsást; athuganir á „skærblá-græna“ og „gráu“ setunum og á „frjókornum, laufblöðum og nálum í miklum mæli og nokkuð af könglum“ sem fundust aðeins á „ákveðnum leiðarlögum“. Þessi algerlega aðskilin lög (trjábolir í völubergi og lítill tréefni í lituðu seti) afhjúpa mikilvæga staðreynd: trén dóu ekki vegna eins staks eðjuhlaups úr eldfjalli eða einu öskufalli. Fritz leggur til að „vatnsskolun“ úr „meiriháttar slagveðri“ hafi valdið plöntunum til að bókstaflega staflast upp:

Á Amethyst fjallinu og Specimen hryggnum er móbergsleiti standsteinnin skærblá-grænn, en á öðrum stöðum er hann grár. Þó svo að móbergsleiti sandsteinslögin innihalda færri hluta af steingervðum trjám heldur en í völuberginu, þá innihalda þau frjókorn, laufblöð og nálar í miklum mæli og nokkuð af könglum. Þessar vel varðveittu lífrænar leifar eru algengar á ákveðnum leiðarlögum, á stöðum þar sem rætur lóðrétta trjábola eru. Það hefur verið lagt til að kalla þær paleosol (fornjarðveg). Hins vegar hafa ekki fundist A, B eða C leiðarlög, og eru svæðin mjög þunn, eru vel klofin, hafa enga rotnaða lífræna afganga og leggjast sum staðar yfir stór grjót. Leifar lóðréttra trjáa í ásýnd völubergs hafa venjulega ekkert lífrænt svæði eða sjáanlega veðrun tengda rótunum. Lífrænu svæðin koma líklega ekki fram sem jarðvegur, heldur frekar sem haug af plöntuúrgangi sem varð fyrir vatnsskolun, mögulega í meiriháttar slagveðri í tengslum við eldvirkni. (Reinterpretation of the depositional environment of the Yellowstone „fossil forests“, William J. Fritz, GEOLOGY, Vol. 8,  júlí 1980, bls. 311).

„Skærblá-græna“ móbergsleita lagið sem Fritz minntist á, er raunverulega set úr gosbrunnum í allsherjar flóðinu og er ekki fornjarðvegur (paleosol), rökstutt að hluta til með þeirri staðreynd að ekkert „skærblá-grænt“ móberg sést myndast úr eldfjöllum í dag. Auk þess sýnir lífræna bergmylsnan enga rotnun, sem krefst súrefnislaust umhverfi. Tillaga hans um hvernig stæði á þessum framburði – vatnsskolun,  sem er í raun vatnsflóð – svarar aðeins hluta af leyndardómnum. Ef efnið var borið fram vegna yfirborðsflóða, hvað varðveitti efnið frá rotnun og hver er uppruni skærblá-græna setsins? Þetta er mikilvæg grundvallar spurning:

Þetta finnst hvergi, vegna þess að steinrunaferli allsherjar flóðsins er mjög skilmerkilegt, og gerðist aðeins einu sinni, á heimsvísu.

(Framhald hér)

Steinrunaferlið

Hin einfaldaða sex-þrepa steinrunaferlið er sýnt í mynd hér að ofan. Eins og áður hefur verið sýnt, eru steingervingar oftast ekki að myndast í dag. Þrepið fyrir flóðið er einfaldlega óhreyfða umhverfið með alla sína vistfræðilegu þætti: plöntur og dýr sem lifa og deyja, mörg sem hafa útrýmst í dag vegna náttúrulegra breytinga á hnattrænu umhverfinu. Á þessum tíma voru veðurbreytingar ekki endilega öfgakenndar – lítilvæg hækkun í hitastigi leyfði útbreiðslu á plöntum, sem mörg hver innihéldu beiskjuefni, eiturgerð í plöntum fyrir mörg dýr. Þetta gæti hafa haft djúpstæð áhrif á risaeðlur sem átu plöntur, en mörg gætu hafa byrjað að deyja út fyrir allsherjar flóðið. Sum þeirra beina sem hafa varðveist af löngu dauðum dýrum á tíma flóðsins, gætu komið til greina að hafi steinrunnið, ásamt leifar af dýrum og plöntum sem dóu í flóðinu sjálfu.

Annað þrep steinrunaferilsins er í raun upphaf flóðsins: gosbrunnar gusu um allan heim með látlausum ofsa meðfram úthafs- og meginlandsflekamörkum. UM halastjarnan sem fjallað var um í líkaninu um allsherjar flóðið, var líklega áhrifavaldur á bak við hnattrænu vatnsgosanna og kvikunarinnar í kjölfari þeirra (ris og sig jarðskorpunnar). Rísandi flóðvötn grófu híbýlasvæði dýra sem reyndu að flýja rísandi vatnið, en þetta er ein ástæða þess að þúsundir dýra eru fundin grafin í algengum flóðsetum í dag. Hlutfallslega sjaldgæfir steingervingar fugla eru afleiðing þess að fuglar geta flogið og sest á fljótandi hluti og forðuðust þeir þannig greftrun samstundis.

Þrep þrjú er ferli greftrunar, þar sem vatn og set úr gosbrunnunum hófu að þekja víðáttumikil svæði á jarðskorpunni. Þetta byrjaði hægt, en breytingar á yfirborði jarðar jukust hratt þegar núningur á milli flekanna hitaði vatnið snögglega sem var ofan á því sem olli gríðarlegum sprengigosum. Rólegra var á öðrum stöðum, allt eftir umfangi hruns og hreyfingu flekanna. Hægt vaxandi vatnið flæddi sum svæði sem kom úr fjarlægum sprungum og úr kvikun. Mikið af vatninu undir jarðskorpunni var súrefnissnautt, sem er umhverfi varðveislu lífræns efnis sem myndi steingervast síðar. Hin raunverulega umbreyting á varðveittu lífrænu efni í steingervinga gerðist í þrepi fjögur. Eftir tímabil niðurdýfingu, lágu meginlöndin grafin undir fleiri hundruði og jafnvel þúsundir metra djúpu heitu vatni. Hinn gífurlegi vatnsþrýstingur og núningshitinn úr hreyfingu jarðskorpunnar myndaði vaþrývarma. Steinefna- og kísilríka heita vatnið í vaþrývarmanum breytti allar gerðir lífræns efnis í steingervinga. Svo lengi sem vaþrývarma uppskriftin var ákjósanleg, með vatni, þrýstingi, hitastig, ákveðna steingera og gasþrýsting, héldu lífræn efni í umhverfinu áfram að kristallast í ferli sem lýst er í undirkafla 7.4. Þættir steinrunaferlisins eru svo nákvæmir, að það getur ekki hafa gerst í langan tíma. Nákvæmnin í umhverfinu útskýrir hvers vegna steingervingar finnast aðeins nálægt yfirborði jarðarinnar.

Alls staðar þar sem málmgrýti og aðrar kvars yfirborðssteindir finnast í dag, verða rannsakendur að viðurkenna að svæðin þar sem þau finnast í, voru einu sinni þakin djúpum og heitum höfum. Hátt hitastig sjávar og þrýstingur, lykileiginleikar steinrunaferlisins, voru til staðar á jarðskorpunni meðan á flóðinu stóð yfir, vegna þess að þessir eiginleikar eru nauðsynlegir til að mynda steingervinga og steindir byggða á kvarsi, eins og chert.

Árið 2003 leiddu rannsakendur frá Arizona State og Stanford háskólunum ítarlega rannsókn á chert frá Suður-Afríku, steini með mótsagnakenndum uppruna. Chert er einfaldlega dulkornótt útgáfa af kvarsi. Þetta er mjög algeng steind sem er til í miklum mæli og finnst víða um heim. Jarðefnafræðilegar rannsóknir leiddu í ljós uppruna sem rannsakendur nútíma vísinda hafa hafnað lengi: chert og kvars steinar eiga uppruna sinn í heitum höfum. Höf með hátt hitastig drepa mest allt líf í sjónum, þannig að þessum þætti var hafnað fyrir löngu síðan, en staðreyndir um myndun chert steindarinnar eru bara of einfaldar til að hunsa.

Rannsakendur mátu réttilega að styrkur kísils í sjónum í dag er of lár til að geta verið ábyrgur fyrir kísil í steingervingum. Þeir gera sér einnig grein fyrir því að gömul höf þar sem chert myndaðist var miklu heitari en sjórinn er í dag (þeir áætla 55-85°C). Hins vegar virðast rannsakendur ekki vita að chert getur ekki myndast nema hátt hitastigi og þrýstingur sé fyrir hendi á meðan myndunin stendur yfir:

Fyrir hið gífurlega magn útfellingar á kísil og efnaafleysingu þess í Onverwacht chert steinum, þarf gífurlegan hreyfanleika í kísilnum í sjónum og nýmyndunarvökva miðað við þá til forna. Í dag innihalda höf mjög lítið af uppleystum kísil (<1 part úr milljón) vegna þess að kísilþörungar botnfella fljótt nánast allan fáanlegan uppleystan kísil. Ef umfangsmikið lífrænt botnfall væri ekki til staðar, gæti uppleystur kísill í sjónum aukist upp í mettunarmörk fyrir ópal. Ef sjórinn á upphafsöld næði 55-85°C hita eins og við gerum ráð fyrir hér, gæti uppleystur kísill sem kemur í sjóinn í gegnum neðansjávar útblástur og niðurbrot, aukist í >300 parta úr milljón (gildi sem byggist á kísilleysnisgögnum í Krauskopf (1959)). Þetta er meira en þrjár stærðargráður hærri heldur en í sjónum í dag. Í túlkun okkar, þá var sjórinn á upphafsöld svo kísilríkur, að setmyndun ópals og kísilruni gátu hafist með krafti sem síðar hefur ekki tíðkast. Hið gífurlega magn kísilsetmyndunar og nýmyndun kísilruna á upphafsöld sem fundist hefur í grænsteinabeltinu eru því útskýrðar auðveldlega með háu hitastigi og þar af leiðandi hárri upplausn kísils sem var lagt fram hér. (High Archean climatic temperature inferred from oxygen isotope geochemistry of cherts in the 3.5 Swaziland Supergroup, L. Paul Kauth, Donald R. Lowe, Geological Society of America, Vol. 115, No. 5, maí 2003, bls. 578).

Þó svo að rannsakendur virtust vera á réttri leið þegar þeir komu auga á að aukið hitastigi í sjónum leyfði hærri mettun á uppleystum kísil sem þeir gerðu ráð fyrir að myndi fella út chert, þá fór eitt smáatriði fram hjá þeim: hið áætlaða hitastig upp á 85°C er heitt, en það er minna er helmingurinn af því hitastigi sem þarf til að botnfall kvars-chert geti átt sér stað.

Hinn markþátturinn í steinrunaferlinu sem fór fram hjá rannsakendum er sú staðreynd að hár þrýstingur er nauðsynlegur fyrir vöxt dulkornótts kvars (chert). Chert steinarnir í Suður-Afríku uxu ekki í grunnum og köldum (eða heitum) sjó, heldur í nokkurra kílómetra djúpum og heitum sjó.

Fimmta þrepið, veðrun, er sú vísbending að steinrunaferlið átti sér stað fyrir minna en 4400 árum síðan. Með því að líta á veðrun með viðmiði allsherjar flóðsins, þá kemur fram vísbending á nánast öllu landslagi þar sem náttúrulegir steingervingar finnast í dag. Myndin hér að ofan sýnir útkomu veðrunar frá tveimur stöðum, annar þeirra er í sunnanverðu Utah en hinn í norðanverðu Arizona. Í báðum tilfellum sýna leirset og steingervt tré lítilsháttar veðrun. Þetta er það sem við eigum von á, vegna þess að flóðið átti sér stað aðeins fyrir nokkrum þúsund árum síðan. Hefði það verið milljónir ár síðan, eins og nútíma jarðfræði gerir ráð fyrir, þá hefði grænu setinu löngu verið skolað burt, og flust niður hlíðarnar inn í dalsbotninn. Enn fremur sýna bæði tilfellin að brotnu hlutarnir af steingervðu trénu eru á takmörkuðu litlu svæði, sem bendir til lítillar hreyfingar á steingervingunum síðan myndun þeirra.

Þurra eyðimerkurumhverfið þar sem þessir steingervingar liggja, verður ekki fyrir mikilli rigningu, en milljónir ár myndu gersamlega hafa skolað út leirhæðirnar í dag sem breytast greinilega eftir hverja rigningahríð. Hneppi og ástand steingervðu trjáanna eru einfaldlega of ‚fersk‘ til að réttlæta veðrun yfir milljónir ára.

Þar sem meirihlutinn af öllum steingervingum mynduðust á eða nálægt yfirborðinu, kemur það ekki á óvart að það þarf mjög litla veðrun til að steingervingarnir líti dagsins ljós sem sjást á víðavangi í dag. Sjötta þrepið í steinrunaferlinu er þegar steingervingarnir koma í ljós eftir að hafa myndast í allsherjar flóðinu. Steingervingar eru einfaldlega steinar, nokkuð oft kristallaðir steinar byggðir á kvars, en kvars kristallar geta aðeins myndast í umhverfi vaþrývarma. Vegna þess að aðstæður þær sem steingervingar myndast í eru svo krefjandi, sýna tilvera þeirra, staðsetning þeirra og áhrif veðrunar á þá, allir raunveruleika allsherjar flóðsins.

Myndun steingervinga á náttúrulegan hátt

Til er einföld ástæða fyrir því hvers vegna við sjáum ekki náttúrulega steingervinga myndast í dag. Umhverfisskilyrðin sem steingervingar á landi mynduðust í – eru hvergi til á meginlöndunum í dag.

Hins vegar, ef við lítum nánar, þá eru til staðir þar sem plöntur og dýr varðveitast – í mjúku kolefnisástandi sínu. Þau hafa ekki orðið að steinum, en dauði lífveranna leiddi ekki til rotnunar dýrsins eða plöntunnar, vegna þess að örverurnar sem valda rotnun hafa ekki getað lifað í því umhverfi þar sem lífveran dó, eða var grafin. Þetta er ágætis staður til að byrja að skilja uppruna steingervinga. Síðar munum við rannsaka vísbendinguna um pólsteingervinga, þar sem umhverfi í lágu hitastigi olli varðveislu lífvera. Í frosnu hitastigi er ekki mikið vatn til staðar þar sem örverur geta lifað.

Önnur leið sem lífverur geta varðveist í sínu mjúka ástandi er að þær verða umvafðar umhverfi þar sem lítið sem ekkert súrefni er til. Eitt gott dæmi um þetta eru svokallaðar bláar holur (sjá mynd), sem almennt eru op gosbrunna, nú fyllt með vatni. Bláar holur eru skildar sem kalksteinshellar sem sökkva venjulega niður í sjóinn þar sem óvenjulegt súrefnislaust umhverfi þrífst. Plönturnar og dýrin sem finnast þar eru ótrúlega vel varðveitt, eins og sagt er frá vísindamanni sem rannsakaði bláar holur á Bahamaeyjum:

‚Í sumum bláum holum‘, segir Albury, ‚höfum við fundið heilar beinagrindur og mjúka vefi varðveitta á skjaldbökuskeljum, þúsundir ára gamlar. Laufblöð hafa enn byggingu sína og litarefni, og skordýravængir eru enn lithverfir, bláir og grænir.‘ Eins og steingervingafræðingur leiðangursins Steadman útskýrir, er súrefnislausa umhverfið blárra hola fullkomið til að varðveita lífrænt efni. Væri það ekki vegna blárra holanna, segir Steadman, myndu mikið af steingervingaskrá dýranna frá Bahamaeyjunum sem eru þúsundir ára gömul, ekki vera til. (Deep Dark Secrets, Andrew Todhunter, National Geographic, ágúst 2010, bls. 52).

Vísindamenn hafa komið auga á umhverfi þar sem fínar lífrænar byggingar geta varðveist við yfirborðshitastig – í súrefnislausu vatni. Að sjálfsögðu eru steingervingarnir sem eru á víð og dreif í landslaginu ekki á botni blárrar holu, en súrefnissnauða vatnið sýnir gerð umhverfis sem er nauðsynlegt til að varðveisla geti átt sér stað.

Fyrsta lykilhráefnið í uppskrift af náttúrulegum steinruna er vatn. Af þeim þúsundum steingervingum sem hafa verið fundnir og safnaðir í áratugi, var aldrei neitt tilfelli þar sem steingervingur myndaðist ekki í umhverfi vatns. Til að sýna mikilvægi vatns í steinrunaferlinu, bendi ég aftur á steingervðu sporin. Sporin eru útskýrð af nútíma steingervingafræðingum að þau hafi myndast í leðju og síðan þakin einhvern veginn í seti flóðs, áður en þau gátu skemmst.

Sum steingervð dýraspor, eins og þau í Coconino setberginu í norðanverðu Arizona, sýna för undir yfirborðinu (ekki undir berum himni):

Mikið af steingervðum sporum hryggdýra í Coconino setberginu í norðanverðu Arizona sýna nokkur atriði sem benda til þess að þessi spor mynduðust ekki undir berum himni. Sum sporin byrja eða enda snögglega á ótrufluðu lagseti og í öðrum sporum er stefna einstaka spora önnur en stefna leiðarinnar. Þessi atriði benda til uppdrifs dýrsins í vatni. Dýrin voru að hluta til að synda í vatninu og að hluta til að ganga á undirlaginu, og þau voru stundum að þoka sig upp halla á yfirborði sands undir vatni, á meðan þau voru að reka til hliðar af hliðarstraumum. Athuganir á hreyfingum á eðlum í settanki fylltan vatni, styðja þetta líkan. (Fossil vertebrate footprints in the Coconino Sandstone (Permian) of northern Arizona: Evidence for underwater origin, Leonard R. Brand, Thu Tang, Geology, Vol. 19, desember 1991, bls. 1201).

Slíkar athuganir gefa til kynna að varðveislan gerðist í vatni. Hins vegnar, alveg eins og sýnt var með bananaflögurnar – varðveisla er ekki steinruni.

Þetta er eitt af stærstu ósvöruðum grundvallar spurningum nútíma vísinda. Eru laufblöð, skordýravængir eða annað fíngert lífrænt efni að breytast í kvarsstein í bláum holum eða í vatni í dag? Nei!

Hvers vegna ekki – vegna þess að umhverfisskilyrðin eru ekki vaþrývarmi og þau samanstanda ekki af þeim nauðsynlegum efnum til að geta hlúað að vexti kvars. Til þess að geta búið til steingervinga, þá þurfum við fyrst að búa til steina.

Uppruni steingervinga

Næstu færslur fjalla um hvernig náttúrulegir steingervingar myndast. Steinrunaferlið mun vera kynnt hér í smáatriðum og margir þættir ferlisins á ákveðnum steingervingum munu vera ræddir. Einkum verður uppruni steingervða trjáa skoðaður vandlega, þar sem þau eru svo algeng í steingervingaskrá jarðarinnar. Sú saga gegnir mikilvægu hlutverki í skilningi okkar á því hvernig steingervingar myndast.

Nokkur dæmi munu hjálpa við að koma uppruna steingervinga á fót: Standandi steingervðu trén í Yellowstone, ormétinn viður, steingervð tré með málmgrýti og ómótmælanlega sönnunin á steingervingum. Þessi undirkafli lýkur með hinum þremur grundvallar steinrunaferlum sem hjálpar að setja á fót ramman að steingervingalíkaninu í stærri skilningi, sem tekur tillit til ferla kísilruna, kölkunar og kolunar.

Gervisteingervingar

Kaflinn um falskenninguna um steingervinga útskýrði hvers vegna núverandi kenningar um steinruna í nútíma vísindum séu rangar. Til þess að skilja hvað steingervingar raunverulega eru, þá hjálpar það að vita hvað þeir eru ekki.

Fremst á myndinni hér að ofan sést hvernig þurrkaður banani er varðveittur vegna þess að allur raki var fjarlægður úr honum. Bananinn í bakgrunninum er ekki varðveittur en munurinn liggur í því að búið er að fjarlægja vatn úr sneiðunum áður en hrörnun gat átt sér stað. Þegar bananar falla af tré í náttúrunni, þá varðveitast þeir ekki. Aðeins sérstakt varðveisluferli mun gera bananasneiðarnar geymsluþolnar. Ferlið gæti innihaldið að dýfa sneiðarnar í sítrónusafa og sykurvatn áður en þær eru settar í þurrkara. Þetta hjálpar að viðhalda litnum og innsiglar efnið þannig að það hrörnar ekki í nokkur ár. Ef hins vegar vatni sé bætt í bananaflögurnar, þá byrja þær að hrörna samstundis og missa útlit sitt sem bananasneiðar. Bananaflögur eru klárlega ekki steingervingar. UM skilgreiningin á steingervingi er að hluturinn verður að verið varðveittur náttúrulega í allsherjar flóðinu (venjulega myndast steindir) áður en hægt sé að líta á hann sem ‚steingerving‘. Til að skýra þetta enn frekar, þá getur lífvera steinrunnið í vaþrývarma á hafsbotni í dag (eða eins og við munum sjá brátt, í rannsóknarstofu), en til þess að verða að raunverulegum ‚steingervingi‘ eins og það er notað í UM, verður það að vera fornt. Þess vegna eru náttúrulegir steingervingar þau eintök sem eru tengd tímabili allsherjar flóðsins.

Myndin hér að ofan sýnir tvær myndir af gervisteingervingum sem mynduðust í nútíma steinsteypu. Laufblaðið og fuglasporin mynduðust á gangstétt og sýnir hvernig gervisteingervingar myndast. Gervisteingervingur er far eftir lífveru sem umbreyttist í stein á ónáttúrulegan hátt. Að sjálfsögðu er steinsteypan sem þessir gervisteingervingar mynduðust í, ekki að finna í náttúrunni. Þetta er ástæðan fyrir því að við finnum ekki slík fuglaspor eða far eftir laufblað varðveitast á náttúrulegan hátt í dag.

Til að skilja réttan uppruna á náttúrlegum steingervingum, þá verðum við að snúa okkur að dæmum í náttúrunni þar sem varðveisla hefur átt sér stað, og fylgja því síðan eftir hvernig hin varðveitta lífvera umbreyttist í steind.