Wat zijn fossielen en hoe vormen ze?

Fossielen zijn kostbare geschenken uit het geologische verleden: tekenen en overblijfselen van oude levende wezens die bewaard zijn gebleven in het aardkorst. Het woord heeft een Latijnse oorsprong, van fossilis wat 'opgegraven' betekent, en dat blijft het belangrijkste kenmerk van wat we als fossielen bestempelen. De meeste mensen, als ze aan fossielen denken, stellen skeletten van dieren of bladeren en hout van planten voor, alles veranderde in steen. Maar geologen hebben een ingewikkelder beeld.

Fossielen kunnen bevatten oude overblijfselen, de eigenlijke lichamen van het oude leven. Deze kunnen bevroren voorkomen in gletsjers of polaire permafrost. Het kunnen droge, gemummificeerde overblijfselen zijn die te vinden zijn in grotten en zoutbedden. Ze kunnen gedurende geologische tijd worden bewaard in kiezelstenen van barnsteen. En ze kunnen worden verzegeld in dichte kleibedden. Ze zijn het ideale fossiel, bijna onveranderd ten opzichte van hun tijd als levend wezen. Maar ze zijn erg zeldzaam.

Lichaamsfossielen of gemineraliseerde organismen - dinosaurusbotten en versteend hout en al het andere - zijn het bekendste soort fossiel. Deze kunnen zelfs microben en stuifmeelkorrels bevatten (microfossielen, in tegenstelling tot macrofossielen) waar de omstandigheden juist waren. Ze vormen het grootste deel van de Fossil Picture Gallery. Lichaamsfossielen komen op veel plaatsen voor, maar op de aarde als geheel zijn ze vrij zeldzaam.

De sporen, nesten, holen en uitwerpselen van oude levende wezens zijn een andere categorie die sporenfossielen of ichnofossielen wordt genoemd. Ze zijn uitzonderlijk zeldzaam, maar sporenfossielen hebben een speciale waarde omdat ze overblijfselen zijn van een organisme gedrag.

Ten slotte zijn er chemische fossielen of chemofossielen, overblijfselen die bestaan ​​uit louter organische verbindingen of eiwitten die worden gevonden in een rotsblok. De meeste boeken zien dit over het hoofd, maar petroleum en steenkool, ook gekend als fossiele brandstoffen, zijn zeer grote en wijdverbreide voorbeelden van chemofossielen. Chemische fossielen zijn ook belangrijk in wetenschappelijk onderzoek naar goed bewaard gebleven sedimentgesteenten. Zo zijn de wasachtige verbindingen die op moderne bladeren worden aangetroffen, ontdekt in oude rotsen, wat helpt te laten zien wanneer deze organismen zijn geëvolueerd.

Als fossielen dingen zijn die zijn opgegraven, dan moeten ze beginnen zoals alles kan worden begraven. Als je echter rondkijkt, zal heel weinig dat begraven is, standhouden. De bodem is een actieve, levende mengeling waarin dode planten en dieren worden afgebroken en gerecycled. Om aan deze inzinkingsronde te ontsnappen, moet het schepsel kort na zijn dood worden begraven en van alle zuurstof worden verwijderd.

Als geologen echter 'binnenkort' zeggen, kan dat jaren betekenen. Harde delen zoals botten, schelpen en hout veranderen meestal in fossielen. Maar zelfs zij hebben uitzonderlijke omstandigheden nodig om behouden te blijven. Meestal moeten ze snel begraven worden in klei of een ander fijn sediment. Om de huid en andere zachte delen te behouden, zijn nog zeldzamere omstandigheden nodig, zoals een plotselinge verandering in de waterchemie of de ontbinding door mineraliserende bacteriën.

Ondanks dit alles zijn er enkele verbazingwekkende fossielen gevonden: 100 miljoen jaar oude ammonoïden met hun parelmoer paarlemoer intacte bladeren van Mioceen-rotsen die hun herfstkleuren laten zien, Cambrische kwallen, tweecellige embryo's van een half miljard jaren geleden. Er zijn een handvol uitzonderlijke plaatsen waar de aarde zacht genoeg is geweest om deze dingen in overvloed te bewaren; ze worden lagerstätten genoemd.

Eenmaal begraven, gaan organische resten een lang en complex proces in waardoor hun substantie wordt veranderd in fossiele vorm. De studie van dit proces wordt taphonomie genoemd. Het overlapt met de studie van diagenese, de reeks processen die sediment in gesteente veranderen.

Sommige fossielen worden bewaard als films van koolstof onder de hitte en druk van diepe begraving. Dit zorgt op grote schaal voor kolenbedden.

Veel fossielen, vooral schelpen in jonge rotsen, ondergaan enige herkristallisatie in het grondwater. In andere gevallen lost hun substantie op, waardoor er open ruimte (een mal) overblijft die wordt gevuld met mineralen uit hun omgeving of uit ondergrondse vloeistoffen (die een afgietsel vormen).

Echte verstening (of verstening) is wanneer de oorspronkelijke substantie van het fossiel voorzichtig en volledig wordt vervangen door een ander mineraal. Het resultaat kan levensecht zijn of, als de vervanging agaat of opaal is, spectaculair.

Zelfs na hun bewaring gedurende geologische tijd, kunnen fossielen moeilijk uit de grond te halen zijn. Natuurlijke processen vernietigen ze, voornamelijk de hitte en druk van metamorfose. Ze kunnen ook verdwijnen als hun gastgesteente herkristalliseert tijdens de zachtere diagenese. En het breken en vouwen dat veel sedimentaire gesteenten aantast, kan een groot deel van de fossielen die ze bevatten vernietigen.

Fossielen worden blootgelegd door de erosie van de rotsen die ze vasthouden. Maar gedurende de duizenden jaren kan het nodig zijn om een ​​fossiel skelet van het ene uiteinde naar het andere te onthullen, het eerste deel dat in zand brokkelt. De zeldzaamheid van complete exemplaren is de reden waarom het herstel van een groot fossiel achtig is Tyrannosaurus rex kan de krantenkoppen halen.

Naast het geluk dat nodig is om een ​​fossiel in het juiste stadium te ontdekken, zijn grote vaardigheid en oefening vereist. Er worden gereedschappen gebruikt, variërend van pneumatische hamers tot tandenstokers, om de steenachtige matrix te verwijderen uit de kostbare stukjes gefossiliseerd materiaal die het werk van het uitpakken van fossielen de moeite waard maken.