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.