Quả cầu than

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm


Coal ball
Hình ảnh của Coal ball
Một quả cầu than
Thành phần
Chính canxit
Phụ Các sinh vật bị hóa đá

Quả cầu than là dạng hóa thạch của những sinh vật có chứa nhiều canxi. Vật thể này thường hình cầu. Cầu than hình thành cách đây khoảng 300 triệu năm, trong kỷ Cacbon. Chúng là dạng đặc biệt của các vật chất hữu cơ được bảo tồn, những dạng này giúp các nhà khoa học nghiên cứu các điều kiện địa chất trong quá khứ của Trái Đất.

Năm 1855, hai nhà khoa học Anh là Joseph Dalton HookerEdward William Binney đã phát hiện ra các quả cầu than ở Anh Quốc, và nghiên cứu đầu tiên về các quả cầu than này đã được tiến hành ở châu Âu. Mãi đến năm 1922 các quả cầu than được phát hiện và nhận dạng ở Bắc Mỹ. Từ đó, các quả cầu than đã được phát hiện ở những quốc gia khác và giúp các nhà khoa học phát hiện ra hơn 300 loài và 130 chi.

Các quả cầu than có thể được tìm thấy trong các vỉa than khắp Bắc Mỹ và Á-Âu. Ở Bắc Mỹ, chúng tương đối phổ biến về mặt địa tầng và địa chất so với ở châu Âu. Các quả cầu than được tìm thấy lâu đời nhất là ở ĐứcTiệp Khắc trước đây.

Phát hiện và thành tạo[sửa | sửa mã nguồn]

Portrait of Sir Joseph Dalton Hooker
Sir Joseph Dalton Hooker, người cùng với Edward William Binney đã đưa ra báo cáo đầu tiên về các quả cầu than.

Năm 1855, Joseph Dalton HookerEdward William Binney là những người phát hiện đầu tiên về quả cầu than trong các vỉa than của YorkshireLancashire, Anh. Các nhà khoa học châu Âu đã tiến hành nhiều công trình nghiên cứu trước đây về vấn đề này.[1][2] Các quả cầu than ở Bắc Mỹ được tìm thấy trong các mỏ than từ thập niên 1890,[3] mặc dù sự liên hệ với các quả cầu than ở châu Âu không được tiến hành mãi cho đến khi Adolph Carl Noé (quả cầu của ông thực chất được Gilbert Cady tìm thấy[3]) thực hiện việc này vào năm 1922.[2][4]

Hooker và Binney tin rằng các quả cầu than được hình thành tại chỗ (in situ) – các vật chất hữu cơ tích tụ chầm chậm gần một peat bogbị hóa thạch, là một quá trình hóa thạch trong đó các tích tụ khoáng vật thành tạo thành phần bên trong (phôi)của sinh vật.[5][6] Nước chứa hàm lượng khoáng vật hòa tan cao bị chôn vùi cùng với các vật chất thực vật trong đầm lầy than bùn. Khi các ion hòa tan kết tinh, vật chất khoáng vật cũng kết tủa. Quá trình này tạo ra các kết hạch chứa các vật liệu thực vật để hình thành và bảo tồn ở dạng đá có hình tròn. Quá trình than hóa bị ngăn cản, do đó than bùn đã được bảo tồn và cuối cùng trở thành những quả cầu than.[7] Phần lớn các quả cầu than được tìm thấy trong các vỉa than có thành phần bituminousanthracite,[8][9] ở những nơi mà than bùn không bị né ép đủ để tạo thành than đá.[7][10]

Bên cạnh các phân tích của Besides Hooker và Binney, Marie StopesDavid Watson cũng đã phân tích các mẫu quả cầu than của họ. Họ cũng kết luận rằng các quả cầu than được hình thành tại chỗ, nhưng cần có thêm sự tương tác với môi trường biển.[11]

Thành phần[sửa | sửa mã nguồn]

Plate-like entities relatively larger than surrounding structures that resemble small bubbles.
Calcite and microdolomites are common materials found in coal balls

Mặc dù nó có tên là than nhưng các quả cầu này không phải được hình thành từ than (chúng không thể cháy và không thể dùng làm nhiên liệu),[12][13] thay vào đó là các sinh vật bị hóa thạch giàu canxi,[10] hầu hết chúng chứa canxi cacbonatmagne cacbonat, pyrit sắt, silica, và cacbonat của vôi.[14][15] Các quả cầu than thường có kích thước bằng bàn tay của người đàn ông,[16] mặc dù kích thước của chúng có phạm vi khá rộng từ kích thước của walnut đến dạng khối khoảng 3 feet.[17]

Các quả cầu than thường chứa microdolomit, một sản phẩm của aragonit,[10] và khối vật chất hữu cơ ở nhiều giai đoạn phân hủy khác nhau.[7][18][19] Hooker và Binney đã phân tích một mẫu quả cầu than thấy rằng "thiếu gỗ tùng bách;... và lá dương xỉ", và vật liệu thực vật được phát hiện "thể hiện như chúng rơi từ các thực vật tạo ra chúng".[5]

Năm 1962, Sergius Mamay và Ellis Yochelson phát hiện ra các dấu vết của các động vật biển còn sót lại trong các quả cầu than ở Bắc Mỹ.[20][21]

Bảo tồn[sửa | sửa mã nguồn]

Chất lượng bảo tồn các quả cầu than thay đổi từ không có bảo tồn đến điểm có thể phân tích cấu trúc tế bào.[6] Một số quả cầu than được tìm thấy chứa các lông tơ của rễ được bảo tồn,[13] và được miêu tả là "ít nhiều được bảo tồn tốt"[22] và chứa "không phải những gì từng là thực vật - và là thực vật",[23] trong khi những mẫu khác đã được miêu tả là "chứa hầu hết các vật chất còn sót lại của thực vật không được bảo tồn.[10] Các quả cầu than với hàm lượng được bảo tồn tốt đã được sử dụng để phân tích sự phân bố địa lý của thảm thực vật chứa trong nó, cung cấp bằng chứng rằng thực vật UkrainaOklahoma của vành đai nhiệt đới là như nhau.[24]

Ba yếu tố quyết định nên chất lượng vật chất được bảo tồn trong một quả cầu than là: thành phần khoáng vật, tốc độ của quá trình chôn vùi, và mức độ nén ép trước khi trải qua quá trình hóa thạch.[13] Nhìn chung, các quả cầu than tạo ra từ những vật liệu còn sót lại bị chôn vùi nhanh ít phân hủy và áp suất thì được bảo tồn tốt hơn, mặc dù thực vật còn sót lại trong hầu hết các quả cầu than luôn thể hiện các dấu hiệu khác nhau về sự phân rã và phát hủy.[7] Các quả cầu than chứng một lượng sắt sulphidecó sự bảo tồn thấp hơn các quả cầu than bị hóa thạch thay thế bằng magne hay canxi cacbonat.[7]

Phân bố[sửa | sửa mã nguồn]

Các quả cầu than được tìm thấy đầu tiên ở Anh,[5] và sau đó là những nơi khác của Á-Âu, bao gồm Bỉ, Hà Lan, Czechoslovakia cũ, Đức, Liên Xô, và gần đây là Trung Quốc.[1][10] Chúng cũng được phát hiện ở Bắc Mỹ, so với châu Âu thì chúng tương đối rộng rãi;[1] ở Bắc Mỹ, các quả cầu than được tìm thấy trong bồn trũng Illinois[25] qua Ohio đến vùng Appalachian,[7] với tuổi biến đổi từ tầng Stephanian muộn (khoảng 304-299) đến cuối tầng Westphalian muộn (313 - 304 triệu năm). Các quả cầu than ở châu Âu thường có tuổi cuối tầng Westphalian muộn.[1] Nhìn chung tuổi của các quả cầu than nằm trong khoảng từ kỷ Permi (299-251 triệu năm) đến Carbon muộn (Kasimov-Gzhel),[26] mặc dù các quả cầu than cổ nhất có tuổi Namurian sớm (326-313 triệu năm) và được phát hiện ở Đức và Czechoslovakia cũ.[1]

Phân tích[sửa | sửa mã nguồn]

Mẫu lát mỏng đầu tiên đã được dùng để phân tích vật liệu hóa thạch của quả cầu than do Hooker và Binney thực hiện[3][5][22][27].

Nhiễu xạ bột tia X cũng đã được dùng để phân tích các quả cầu than.[10] Trong phương pháp này, các tia X có bước sóng cho trước được chiếu vào mẫu để xem xét cấu trúc của nó. Kết quả thông tin nhận được là cấu trúc tinh thể, thành phần hóa học, và tính chất vật lý của mẫu xét nghiệm. Cường độ tán xạ tia X được quan sát và phân tích để thu thập các thông tin về góc tới và tán xạ, sự phân cực, và bước sóng hay năng lượng.[28]

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ a ă â b c Scott, Andrew C.; Rex, G (1985). “The formation and significance of Carboniferous coal balls”. Philosophical Transactions of the Royal Society. B 311 (1148): 123–137. JSTOR 2396976. Truy cập ngày 15 tháng 7 năm 2011. 
  2. ^ a ă Noé, Adolph C. (30 tháng 3 năm 1923). “Coal Balls”. Science (American Association for the Advancement of Science) 57 (1474): 385. doi:10.1126/science.57.1474.385. JSTOR 1648633. PMID 17748916. 
  3. ^ a ă â Darrah, William Culp; Lyons, Paul C (1995). Historical Perspective of Early Twentieth Century Carboniferous Paleobotany in North America. United States of America: Geological Society of America. ISBN 0813711851. 
  4. ^ Noé, Adolph C. (tháng 6 năm 1923). “A Paleozoic Angiosperm”. The Journal of Geology 31 (4): 344–347. Bibcode:1923JG.....31..344N. doi:10.1086/623025. JSTOR 30078443. 
  5. ^ a ă â b Hooker, Joseph Dalton; Edward William Binney (1855). “On the structure of certain limestone nodules enclosed in seams of bituminous coal, with a description of some trigonocarpons contained in them”. Philosophical Transactions of the Royal Society of London (Britain: Royal Society) 145: 149–156. doi:10.1098/rstl.1855.0006. JSTOR 108514. 
  6. ^ a ă Perkins, Thomas (1976). “Textures and Conditions of Formation of Middle Pennsylvanian Coal Balls, Central United States”. University of Kansas. Truy cập ngày 16 tháng 7 năm 2011. 
  7. ^ a ă â b c d Phillips, Tom; Matthew J. Avcin, Dwain Berggren. “Fossil Peats from the Illinois Basin: A guide to the study of coal balls of Pennsylvanian age”. University of Illinois. Truy cập ngày 16 tháng 7 năm 2011. 
  8. ^ “coal ball (paleontology) – Britannica Online Encyclopedia”. Britannica.com Inc. Bản gốc lưu trữ ngày 28 tháng 7 năm 2011. Truy cập ngày 8 tháng 7 năm 2011. 
  9. ^ “Paleobotany”. Cleveland Museum of Natural History. Truy cập ngày 10 tháng 9 năm 2011. 
  10. ^ a ă â b c d Barwood, Henry L (1995). “Mineralogy and origin of coal balls”. Geological Society of America North Central and South Central Section: 37. 
  11. ^ Stopes, Marie C.; Watson, David M. S. (1908). “On the Present Distribution and Origin of the Calcareous Concretions in Coal Seams, Known as 'Coal Balls'”. Philosophical Transactions of the Royal Society of London (Britain: Royal Society) 200: 167–218. Bibcode:1909RSPTB.200..167S. JSTOR 91931. 
  12. ^ “a photo gallery of meteorwrongs”. Bản gốc lưu trữ ngày 28 tháng 7 năm 2011. Truy cập ngày 9 tháng 7 năm 2011. 
  13. ^ a ă â Andrews, Henry N. (tháng 4 năm 1946). “Coal Balls - A Key to the Past”. The Scientific Monthly 62 (4): 327–334. JSTOR 18958. 
  14. ^ Lomax, James (1903). “On the occurrence of the nodular concretions (coal balls) in the lower coal measures”. Report of the annual meeting (British Association for the Advancement of Science) 72: 811–812. 
  15. ^ Gabel, Mark L.; Steven E. Dyche (tháng 2 năm 1986). “Making Coal Ball Peels to Study Fossil Plants”. The American Biology Teacher (University of California Press) 48 (2): 99–101. JSTOR 4448216. 
  16. ^ “Ore Deposits Under Study – Chicago University professor to engage in research work”. Evening Independent. 19 tháng 6 năm 1923. tr. 13. Truy cập ngày 1 tháng 9 năm 2011. 
  17. ^ Feliciano, José Maria (1 tháng 5 năm 1924). “The Relation of Concretions to Coal Seams”. The Journal of Geology (The University of Chicago Press) 32 (3): 230–239. Bibcode:1924JG.....32..230F. doi:10.1086/623086. JSTOR 30059936. 
  18. ^ “PBIO 460/560 Paleobotany; Cutting a Coal Ball”. Bản gốc lưu trữ ngày 28 tháng 7 năm 2011. Truy cập ngày 9 tháng 7 năm 2011. 
  19. ^ “Fossils – Window To The Past (Permineralisation)”. Bản gốc lưu trữ ngày 28 tháng 7 năm 2011. Truy cập ngày 8 tháng 7 năm 2011. 
  20. ^ Holmes, J; Scott A.C. (1981). “A note on the occurrence of marine animal remains in a Lancashire coal ball (Westphalian A)”. Geological Magazine 118 (3): 307–308. doi:10.1017/S0016756800035809. 
  21. ^ Mamay, Sergius H.; Ellis L. Yochelson (1962). “Occurrence and significance of marine animal remains in American coal balls”. Geological Survey: 193–224.  Occurrence and significance of marine animal remains in American coal balls tại Google Books
  22. ^ a ă Seward, Albert Charles (1898). Fossil plants: a text-book for students of botany and geology. Cambridge University Press. tr. 84–87. 
  23. ^ Phillips, Tom L. “T L 'Tommy' Phillips, Department of Plant Biology, University of Illinois”. University of Illinois. Bản gốc lưu trữ ngày 31 tháng 7 năm 2011. Truy cập ngày 31 tháng 7 năm 2011. 
  24. ^ Phillips, Tom L.; Russel A. Peppers (tháng 2 năm 1984). “Changing patterns of Pennsylvanian coal-swamp vegetation and implications of climatic control on coal occurrence”. International Journal of Coal Geology 3 (3): 205–255. doi:10.1016/0166-5162(84)90019-3. 
  25. ^ DiMichele, William A; Tom L Phillips (1988). “Paleoecology of the Middle Pennsylvanian-Age Herrin Coal Swamp (Illinois) Near a Contemporaneous River System, the Walshville Paleochannel”. Review of Paleobotany and Palyntology (Elsevier Science Publishers BV Amsterdam) 56: 151–176. doi:10.1016/0034-6667(88)90080-2. 
  26. ^ Jones, T. P.; Rowe, N. P. (1999). Fossil plants and spores: modern techniques. London: Geological Society. ISBN 9781862390355. 
  27. ^ Phillips, Tom L.; Herman L. Pfefferkorn, Russel A. Peppers (1973). “Development of Paleobotany in the Illinois Basin” (PDF). Illinois State Geological Survey. Truy cập ngày 15 tháng 9 năm 2011. 
  28. ^ “Materials Research Lab – Introduction to X-ray Diffraction”. Materials Research Lab. University of Santa Barbara, California. 2011. Bản gốc lưu trữ ngày 25 tháng 8 năm 2011. Truy cập ngày 25 tháng 8 năm 2011.