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.