Јаглена топка

Јаглена топка — вид на конкреција, која варира по форма и може да биде неправилна топка или рамна плоча. Јаглените топки се формирале во мочуриштата од карбонскиот период, кога тресетот не можел да се претвори во јаглен поради големата количина калцит што го опкружувал тресетот, калцитот предизвикал тресетот да се претвори во камен. Како таква, и покрај тоа што всушност не е направена од јаглен, јагленовата топка го должи своето име на сличното потекло, како и на сличната форма со вистинскиот јаглен.
Јаглените топки често зачувуваат извонреден запис за микроскопската ткивна структура на карбонските мочуришни и калливи растенија, кои инаку би биле целосно уништени. Нивното уникатно зачувување на карбонските растенија ги прави вредни за научниците, кои манипулираат со јагленовите топки за да го истражат геолошкото минато.
Во 1855 година, двајца англиски научници, Џозеф Далтон Хукер и Едвард Вилијам Бини, го направиле првиот научен опис на јагленовите топки во Англија, а првичното истражување за јагленовите топки било спроведено во Европа. Северноамериканските јагленови топки биле откриени и идентификувани во 1922 година. Оттогаш јагленови топки се пронајдени и во други земји, што доведе до откривање на стотици видови и родови.
Јаглени топки може да се најдат во јаглени слоеви низ Северна Америка и Евроазија. Северноамериканските јаглени топки се пораспространети, и стратиграфски и геолошки, од оние во Европа. Најстарите познати јагленови топки датираат од Намурската фаза на карбонот; тие се пронајдени во Германија и на територијата на поранешна Чехословачка.
1 Вовед во научниот свет и формирање
Првиот научен опис на јагленовите топки е направен во 1855 година од Сер Џозеф Далтон Хукер и Едвард Вилијам Бини, кои пронашле за примери во јаглени слоеви на Јоркшир и Ланкашир, Англија. Европските научници го направиле поголемиот дел од раните истражувања.
Јагленовите топки во Северна Америка за прв пат биле пронајдени во јагленовите слоеви во Ајова во 1894 година, иако поврзувањето со европските јагленови топки не било направено сè додека Адолф Карл Ное (чија јагленова топка ја пронашол Гилберт Кеди) не ја направил споредбата во 1922 година. Работата на Ное го обновила интересот за јагленовите топки и до 1930-тите ги привлекла палеоботанистите од Европа во басенот на Илиноис во потрага по нив.
Постојат две теории – автохтоната (''in situ'') теорија и алохтоната (дрифт) теорија – тој обид да се објасни формирањето на јагленови топки, иако темата е претежно шпекулација.
Поддржувачите на теоријата ''in situ'' веруваат дека близу до сегашната локација органската материја се акумулирала во близина на тресетчиште и, кратко по закопувањето, претрпела перминерализација – минералите се впивале во органската материја и формирале внатрешен талог. Вода со висока содржина на растворени минерали била закопана заедно со растителната материја во тресетно мочуриште. Како што растворените јони кристализирале, минералната материја се таложила. Ова предизвикало формирање на конкреции што содржат растителен материјал и нивно зачувување како заоблени грутки од камен. На тој начин била спречена јагленификацијата, а тресетот бил зачуван и на крајот станал јагленова топка. Поголемиот дел од јагленовите топки се наоѓаат во битуменозни и антрацитни јагленови слоеви, на места каде што тресетот не бил доволно компресиран за да го претвори материјалот во јаглен.
Мари Стоупс и Дејвид Вотсон анализирале примероци од јагленови топки и заклучиле дека јагленовите топки се формирале ''in situ''. Тие ја нагласиле важноста на интеракцијата со морската вода, верувајќи дека таа е неопходна за формирање на јагленови топки. Некои поддржувачи на теоријата ''in situ'' веруваат дека откритието на Стоупс и Вотсон за растително стебло кое се протега низ повеќе јагленови топки покажува дека јагленовите топки се формирале ''in situ'', наведувајќи дека теоријата за дрифт не успева да го објасни набљудувањето на Стоупс и Вотсон. Тие исто така наведуваат парчиња органски материјал што се испакнати надвор од некои јагленови топки, тврдејќи дека ако теоријата за дрифт била точна, испакнатините би биле уништени, а некои големи јагленови топки се доволно големи за никогаш да не можеле да бидат транспортирани на прво место.
Теоријата за дрифт тврди дека органскиот материјал не се формирал на или во близина на неговата сегашна локација. Наместо тоа, таа тврди дека материјалот што ќе стане јагленова топка бил транспортиран од друга локација преку поплава или бура. Некои поддржувачи на теоријата за дрифт, како што се Сергиус Мамај и Елис Јохелсон, верувале дека присуството на морски животни во јагленовите топки докажува дека материјалот е транспортиран од морска во неморска средина. Едвард Ц. Џефри, наведувајќи дека теоријата ''in situ'' „нема добри докази“, верувал дека формирањето на јагленови топки од транспортиран материјал е веројатно затоа што јагленовите топки често содржеле материјал формиран со транспорт и седиментација во вода.
1.1 Содржина
Јагленовите топки не се направени од јаглен; тие се незапаливи и бескорисни за гориво. Јагленовите топки се богати со калциум перминерализирани форми на живот, кои најчесто содржат калциум и магнезиум карбонати, пирит и кварц. Други минерали, вклучувајќи гипс, илит, каолинит и лепидокроцит, исто така се појавуваат во јагленовите топки, иако во помали количини. Иако јагленовите топки обично се со големина на тупаница на човек, нивните големини варираат во голема мера, почнувајќи од онаа на орев до 1 метар во дијаметар. Пронајдени се топчиња од јаглен кои биле помали од напрсток.
Во 1962 година, Сергиус Мамај и Елис Јохелсон анализирале северноамерикански јагленови топки. Нивното откривање на морски организми довело до класификација на јагленовите топки, сортирани во три вида: нормални (понекогаш познати како цветни), кои содржат само растителна материја; фаунски, кои содржат само животински фосили; и мешани, кои содржат и растителен и животински материјал. Мешаните јагленови топки се понатаму поделени на хетерогени, каде што растителниот и животинскиот материјал се јасно одвоени; и хомогени, без таа одвоеност.
2 Зачувување
Квалитетот на зачувување кај јагленовите топки варира од бескорисно до степен каде може да се анализираат клеточните структури. Некои јагленови топки содржат зачувани коренски влакна, полен, и спори, и се опишани како „повеќе или помалку совршено зачувани“, и содржат „не она што порано било растение“, туку целото растение. Други се покажале како „ботанички безвредни“, при што органската материја се влошила пред да стане јагленова топка. Јагленовите топки со добро зачувана содржина се корисни за палеоботанистите. Тие се користеле за анализа на географската дистрибуција на вегетацијата: на пример, обезбедувајќи докази дека украинските и оклахомските растенија од тропскиот појас некогаш биле исти. Истражувањето на јагленовите топки, исто така, довело до откривање на повеќе од 130 родови и 350 видови.
Три главни фактори го одредуваат квалитетот на зачуваниот материјал во јаглената топка: минералните состојки, брзината на процесот на закопување и степенот на компресија пред да настане перминерализацијата. Општо земено, јаглените топки што потекнуваат од остатоци кои биле брзо закопани со мала количина на распаѓање и притисок се подобро зачувани, иако растителните остатоци во повеќето јаглени топки речиси секогаш покажуваат различни знаци на распаѓање и колапс. Јаглените топки што содржат значителни количини на железен сулфид имаат многу послаб степен на зачуваност од оние перминерализирани со магнезиумов или калциумов карбонат, поради што железниот сулфид ја добил титулата „главна клетва на ловецот на јаглени топки“.
3 Дистрибуција
Јагленовите топки за прв пат биле пронајдени во Англија, а подоцна и во други делови од светот, вклучувајќи Австралија, Белгија, Холандија, поранешна Чехословачка, Германија, Украина, Кина, и Шпанија. Тие се среќаваат и во Северна Америка, каде што се географски широко распространети во споредба со Европа; во Соединетите Американски Држави, јагленови топки се пронајдени од Канзас до басенот на Илиноис до Апалачкиот регион.
Најстарите јагленови топки биле од раниот крај на Намурската фаза (326 до 313 милиони години пред тоа) и биле откриени во Германија и поранешна Чехословачка, но нивната возраст генерално се движи од пермската (299 до 251 милиони години пред тоа) до горниот карбон. Некои јагленови топки од САД варираат во возраста од подоцнежниот крај на Вестфалскиот (приближно 313 до 304 милиони години пред тоа) до подоцнежниот Стефански период (приближно 304 до 299 милиони години пред тоа). Европските јагленови топки генерално се од раниот крај на Вестфалската фаза.
Во јагленовите слоеви, јагленовите топки се целосно опкружени со јаглен. Тие често се наоѓаат случајно расфрлани низ целиот слој во изолирани групи, обично во горната половина од слојот. Нивното појавување во јагленовите слоеви може да биде или спорадично или често; многу јагленови слоеви не содржат јагленови топки, додека други содржат толку многу јагленови топки што рударите целосно ја избегнуваат областа.
4 Аналитички методи
Тенкото сечење била рана постапка што се користело за анализа на фосилизиран материјал содржан во јагленови топчиња. Процесот вклучувал сечење на јагленова топка со дијамантска пила, а потоа сплеснување и полирање на тенкиот дел со абразив. Тој потоа се лепел на стакленце и се ставал под петрографски микроскоп за испитување. Иако процесот можел да се изврши со машина, потребното време и лошиот квалитет на примероците добиени со тенко сечење отстапиле место на попрактичен метод.
Техниката на тенок пресек била заменета со денешната техника на течно лупење во 1928 година. Во оваа техника, лушпите се добиваат со сечење на површината на јагленова топка со дијамантска пила, брусење на исечената површина на стаклена плоча со силициум карбид до измазнување на површината и гравирање на исечокот и површината со хлороводородна киселина. Киселината ја раствора минералната материја од јагленовата топка, оставајќи испакнат слој од растителни клетки. По нанесувањето на ацетон, парче целулозен ацетат се става на јагленовата топка. Ова ги вградува клетките од јагленовата топка во целулозниот ацетат. По сушењето, целулозниот ацетат може да се отстрани од јагленовата топка со брич, а добиената лушпа може да се обои со боја со ниска киселост и да се набљудува под микроскоп. До 50 лушпи може да се извлечат од 2мм од јагленова топка со овој метод.
Сепак, лушпите ќе се деградираат со текот на времето ако содржат железен сулфид (пирит или марказит). Шаја Читалеј се справила со овој проблем со ревидирање на техниката на течно лупење за да се одвои органскиот материјал зачуван од јагленовата топка од неорганските минерали, вклучувајќи го и железниот сулфид. Ова ѝ овозможува на лушпата да го задржи својот квалитет подолго време. Ревизиите на Читалеј започнуваат по мелењето на површината на јагленовата топка до мазна завршница. Нејзиниот процес во суштина вклучува загревање, а потоа и повеќекратно нанесување на раствори од парафин во ксилен на јагленовата топка. Секоја следна апликација има поголема концентрација на парафин во ксилен за да се овозможи восокот целосно да ја проникне јагленовата топка. Азотната киселина, а потоа и ацетон, се нанесуваат на јагленовата топка. После тоа, процесот се спојува со техниката на течно лупење.
Прашочна дифракција од Х-зраци исто така се користи за анализа на топки од јаглен. Х-зраците со однапред одредена бранова должина се испраќаат низ примерок за да се испита неговата структура. Ова открива информации за кристалографската структура, хемискиот состав и физичките својства на испитуваниот материјал. Расеаниот интензитет на шемата на Х-зраците се набљудува и анализира, при што мерењата се состојат од инцидентен и расеан агол, поларизација и бранова должина или енергија.