Versteende fossielen zijn het resultaat van permineralisatie, de vervanging van eens levende materie door mineralen. Oplossingen die silicaten, carbonaten, ijzer of andere mineralen bevatten, sijpelen in de openingen en ruimtes tussen de cellen, waarbij ze eerst de cellen omhullen en uiteindelijk de cellen zelf vervangen. Na verloop van tijd vervangen mineralen het organische materiaal volledig, waardoor een versteend fossiel ontstaat.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Versteende fossielen ontstaan wanneer mineralen de structuur van een organisme vervangen. Dit proces, permineralisatie genaamd, vindt plaats wanneer grondwateroplossingen de overblijfselen van begraven planten of dieren verzadigen. Terwijl het water verdampt, blijven de mineralen achter, die uiteindelijk de resterende ruimtes opvullen terwijl het organisme langzaam vergaat. De meeste versteende fossielen worden gevormd uit kwartsmineralen, calciet of ijzerverbindingen.
In steen veranderen
Verstening begint met het snel begraven van plantaardig of dierlijk materiaal. Begraven vertraagt de ontbindingssnelheid voldoende om de vervanging mogelijk te maken. Door de sedimenten circuleert water met daarin opgeloste mineralen. Na verloop van tijd sijpelen deze mineraalrijke oplossingen in en verzadigen ze de begraven overblijfselen. Terwijl het water verdampt, blijven de mineralen achter. De opgeloste mineralen in de oplossing kristalliseren tussen de cellen van het organisme. Terwijl de cellen langzaam vervallen, vult de oplossing de achtergebleven gaten op. Uiteindelijk vervangen de afgezette mineralen al het organische materiaal. Schelpen, botten en planten, vooral bomen, zijn bijzonder geschikt voor permineralisatie omdat de natuurlijke structuren van de cellen hun vorm behouden tijdens het begraven en het vervangingsproces.
Mineralen kopiëren het leven
De meeste versteende fossielen worden gevormd uit silicaten, carbonaten of ijzer. Het type materiaal dat wordt afgezet, bepaalt het detailniveau in het resulterende fossiel. Wanneer silica-oplossingen de celstructuur vullen, vormt zich extreem fijnkorrelig cryptokristallijn kwarts. De microscopisch kleine kwartskristallen vervangen beetje bij beetje het celmateriaal, waardoor vaak een duplicaat in steen ontstaat van het oorspronkelijke organisme, zelfs in sommige gevallen tot gedetailleerde replicatie van de interne structuur van cellen. Carbonaatoplossingen zetten zich ook af als zeer fijnkorrelige kristallen die de oorspronkelijke celstructuren van het organisme nabootsen. De kristallen van ijzeroplossingen hebben de neiging groter te worden, waardoor de belangrijkste structuren van het organisme worden getoond, maar niet de fijnere details.
Mineralogie van fossielen
Omgevingsomstandigheden bepalen het type mineraal dat fossielen versteent. Met silica verrijkt water ontwikkelt zich in gebieden met stollingsgesteenten zoals graniet, basalt en vooral vulkanische as. Carbonaatoplossingen kunnen zich ontwikkelen in mariene en niet-mariene omgevingen, maar ze komen het meest voor in mariene omgevingen omdat calciumcarbonaat zich gemakkelijker vormt in mariene omgevingen. IJzerrijke oplossingen vereisen zwavel om fossielen te vormen, dus met ijzer versteende fossielen komen het meest voor in mariene omgevingen, met enkele zeldzamere voorbeelden in klei.
Versteend leven
De bekendste versteende fossielen kunnen versteende bossen zijn. Veel van deze fossielen behouden zo veel van het uiterlijk van de bomen dat de oorspronkelijke soorten en groeigewoonten kunnen worden geïdentificeerd. Bomen zijn echter niet het enige versteende leven. Voorbeelden van kiezelhoudende fossielen zijn diepzee-zeefossielen gemaakt van opaal, een amorf silica en terrestrische fossielen, met name plantenfossielen, gemaakt van hoornkiezel, jaspis en andere kiezelhoudende mineralen. Walvisbotten versteend door calciet, zanddollars versteend door ijzerpyrietkristallen, dinosauruseieren en zelfs oude mest die als steen is bewaard, zijn over de hele wereld gevonden.