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Processi di conservazione dei resti organici
MELANOIDE: composti insolubili ad alto peso molecolare, la cui presenza è stata osservata nella sostanza organica conservata in fossili di brachiopodi e molluschi con l'aumento della temperatura durante il seppellimento. Avviene una solfurazione alla formazione di ponti di solfuro attraverso un processo simile a quello portato dalla vulcanizzazione della gomma. Questo processo si è potuto spiegare la conservazione dei muscoli e attraverso il midollo osseo in resti di vertebrati ritrovati in laghi solfurei.
CORIFICAZIONE: avviene in presenza dei TANNINI (=composti polifenolici) che reagiscono al collagene e avviene con altre proteine animali, combinandosi a formare complessi insolubili non putrescibili. È un processo effimero alla scala del tempo geologico, ma permette la conservazione sulla scala di migliaia di anni.
MUMMIFICAZIONE NATURALE: disidratazione intensa dei tessuti in ambiente secco-caldo e secco-freddo. Questi ambienti...
MAMMUT DELLA SIBERIA e OTZI
La maggior parte delle sostanze organiche viene riciclata prima di essere sepolta nei sedimenti marini: ciò che riesce a depositarsi può subire processi di POLICONDENSAZIONE formando geopolimeri= materiali complessi ad elevato peso molecolare, che danno luogo a cherogene
2) FORMAZIONE DI MINERALI IN ASSOCIAZIONE A TESSUTI NON MINERALIZZATI
I tessuti non mineralizzati possono fossilizzare sotto forma di diverse tipologie di minerali, tra cui apatite, calcite, pirite, silice argillosi, minerali carbonatiche. Avviene attraverso due processi fondamentali: a. PERMINERALIZZAZIONE- b. PRECIPITAZIONE DI MINERALI AUTIGENI. Fosfatizzazione, concrezioni, piritizzazione.
Il grado di conservazione dei resti organici dipende dalla velocità dei processi di
decomposizione- Se lenta, si può avere un maggior dettaglio della mineralizzazione. Se veloce, si ha un minor dettaglio e la conservazione delle parti organiche più stabile. Questi processi dipendono dalla velocità a cui avvengono i processi di decomposizione.
a. PERMINERALIZZAZIONE: anche "PIETRIFICAZIONE". Chiamata l'infiltrazione precoce di soluzioni soprassature nei tessuti in decomposizione. Prevede si viene a creare una porosità in cui le soluzioni soprassature penetrano e formano dei legami con le materie organiche in decomposizione. Tratta di un processo chimico. Si consente la conservazione di una parte rilevante della materia organica originale. Può essere più comune nella fossilizzazione dei resti vegetali rispetto a quelli animali. È ciò principalmente è in relazione alla minore resistenza ai processi di decomposizione delle loro membrane cellulari. La maggior parte dei casi è dovuta alla PRECIPITAZIONE.
DEL SILICE nei tessuti Nella PERMINERALIZZAZIONE per SILICIZZAZIONE la formazione dei legami a idrogeno Coinvolge con acidi silicici durante le fasi iniziali delladecomposizione della cellulosa che è avvenuta la deposizione del silice Dopo sulla materia organica, si ha la polimerizzazionedegli acidi silicici Quindi continua a precipitare il silice che va a pietrificare completamente i resti organici si ha la conservazione di tessuti Raramente molli animali. Foresta Pietrificata (Arizona) Ci sono anche casi di PERMINERALIZZAZIONE CARBONATICA Es. Coal Balls = concrezioni carbonatiche, risalenti al Paleozoico superiore, che racchiudono resti vegetali all'interno di depositi di carbone b. PRECIPITAZIONE DI MINERALI AUTIGENI: si tratta di un processo esclusivamente chimico ma si tratta di un Non processo BIOLOGICO. Infatti, avviene per reazioni batteriche nelle prime fasi della decomposizione Quindi, è il prodotto dell'attività dellecomunità microbiche coinvolte nella decomposizione. I minerali autigeni tendono a formare una vera e propria replica della morfologia originale dell'organismo. I fattori di controllo nella precipitazione di questi minerali sono: il tasso di sedimentazione, il contenuto organico del sedimento e la salinità (che determina la precipitazione di pirite). PIRITIZZAZIONE: - Avviene quando i tassi di seppellimento sono moderati e quando il contenuto organico del sedimento è localizzato. - È raramente associata ai tessuti molli, ma quando si verifica permette la conservazione anche in 3D delle parti molli. - Avviene in sedimenti silicoclastici a granulometria fine con un contenuto molto basso di materia organica e con un cospicuo arricchimento in ferro da parte delle acque interstiziali. In tale contesto, nella carcassa in decomposizione si verifica la riduzione anaerobica del solfato con la produzione del solfuro e la rapida precipitazione di pirite nei tessuti stessi: la concentrazione di ferro disciolto.deve superare quella di solfuro generato dalla carcassa, affinché la piritizzazione sia confinata alla carcassa stessa. - Avviene dove c'è una salinità elevata (mare) - A volte la pirite precipita solo in alcune parti formando un film molto sottile di pirite solo sulle parti organiche - Un tasso di seppellimento basso, un elevato contenuto organico ed un pH basso favoriscono la fosfattizzazione - La fosfattizzazione permette un'ottima conservazione della struttura cellulare ed è associata all'ambiente marino - La fosfattizzazione privilegia la conservazione di pesci, artropodi, vermi, apparato digerente, apparato muscolare, tessuto e embrioni - Le concrezioni carbonatiche richiedono un seppellimento rapido, un grande contenuto organico ed è favorito da acque dolci (nelle quali si forma la siderite) - La formazione delle concrezioni carbonatiche è legata alla decomposizione anaerobica della materia organica - I carbonati possono precipitare come sottili pellicole che vanno arivestire i tessuti, replicandoli in grande dettaglio. Poi si accrescono a formare concrezioni. - I fossili possono essere calchi in calcite o siderite, a volte con cuticole organiche 3) DIAGENESI DELLE PARTI DURE INORGANICHE Le parti biomineralizzate (teca, esoscheletro, endoscheletro, conchiglia), che avevano una funzione strutturale e di supporto, - che non sono state distrutte dai processi biostratinomici e che sono state inglobate nel sedimento, vengono a trovarsi immerse in una sospensione acqua-sedimento con peculiari proprietà chimiche. Le acque con cui il biominerale entra in contatto sono le ACQUE DEPOSIZIONALI - Del contesto sedimentale in cui avviene la sedimentazione. Permeano i pori del sedimento e si mescolano alle ACQUE INTERSTIZIALI - Sono acque che occupano i pori tra i grani del sedimento. - Sono caratterizzate da un chimismo particolare che deriva soprattutto dalle sostanze prodotte dalla reazione di decomposizione dei batteri aerobici e anaerobici. A questi sistemi (acque) siaggiungono: ACQUE DOVUTE AL COSTIPAMENTO DEI SEDIMENTI Con l'aumento della profondità, aumenta anche la pressione: ciò causa l'avvicinamento dei granuli del sedimento (=costipamento) ACQUE ESPULSE DAI MINERALI in seguito alla disidratazione durante la diagenesi. ACQUE DI DERIVAZIONE PROFONDA, prodotta dal metamorfismo degli strati sottostanti al bacino sedimentario. In genere sono ricche in ioni che vanno a reagire con il minerale che costituisce le parti dure inorganiche ACQUE DI DERIVAZIONE METEORICA, in genere aggressive. importanti in ambiente continentale e marino, soprattutto in acque basse. Queste acque hanno una composizione chimica diversa e vengono a contatto con i biominerali sepolti, dunque potranno innescare reazioni molto diverse, che dipendono da caso a caso. I minerali potranno considerarsi in EQUILIBRIO con il chimismo delle acque e conservarsi alterati: in questo caso la porosità del sedimento deve essere molto bassa. Le acque, invece,potranno essere aggressive nei confronti del minerale e portarlo, dunque, alla dissoluzione. Oppure le acque potranno essere aggressive ma essere seguite subito da una precipitazione per il chimismo delle acque: in questo caso si possono avere impregnazioni e sostituzioni. I biominerali incontrano destini diversi a seconda del chimismo delle acque con cui entrano in contatto. a. CONSERVAZIONE DELLE PARTI ORIGINALI In questo caso i biominerali si trovano in equilibrio con il chimismo delle acque e dell'ambiente deposizionale, quindi si conserva INALTERATO. Esempio: BRACHIPODI PERMIANI conservati in arenarie Durante il seppellimento le parti organiche, che riempiono le porosità e le cavità dell'osso spugnoso, si decompongono e rimangono spazi vuoti che vengono riempiti dal MINERALE IMPREGNANTE. Precipitato da una soluzione presente nel sedimento in cui il resto viene sepolto. L'impregnazione è un processo che favorisce la conservazione della struttura deltessuto osseo, rende infatti- più stabile il biominerale.
COMPATTOSPUGNOSO IMPREGNATO
Per gli ECHINODERMI ogni piastra è costituita da un reticolo tridimensionale- molto elaborato di calcite, nel quale gli spazi possonorappresentare il 50% del volume e fornisconomicroambienti per il tessuto connettivo e gli scleroblastid.
ALTERAZIONE DEI BIOMINERALI IN DIFFERENTI FASI MINERALI (sostituzione)
Avviene tramite un processo di micro-dissoluzione seguito da una contemporanea precipitazione di un'altra fase- minerale e prende nomi diversi a seconda del minerale che va a sostituire il biominerale originario.
Si ha la sostituzione di un materiale ad opera di un altro.- Spesso interessa solo la parte superficiale dei tessuti scheletrici in quanto è un processo molto lento.- La sostituzione prende nomi diversi a seconda del minerale secondario (calcite)CALCITIZZAZIONE- (dolomite)DOLOMITIZZAZIONE(silice)SILICIZZAZIONE (pirite)PIRITIZZAZIONE
Generalmente
È necessario essere in presenza delle acque con un chimismo particolare: acque arricchite di ioni che possono dunque dar luogo alle precipitazioni di altri minerali.
CALCITIZZAZIONE
- Si verifica nelle fasi profonde del seppellimento o al variare dei fattori chimico-fisici dei liquidi interstiziali.
- I liquidi interstiziali possono diventare soprassaturi in carbonato di calcio con conseguente precipitazione della calcite per un processo di NEMORFISMO = micro-dissoluzione e precipitazione simultanea del carbonato di calcio secondario.
Il NEMORFISMO può avvenire con due modalità:
RICRISTILLAZIO
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