Microbiological processes of silicification of the fossil trunks found in Liassic manganese ore

Summary

Investigation of the microbiological and chemical changes of waterlogged soils elucidated among others the process of silicification of remains of tree-trunks found in the bottom layer of Liassic-age manganese ore. The investigation has also shown that the formation of sedimentary manganese ore and silicification are the results of the same microbiological processes. In the first phase of the formation of sediments, the manganese went into solution in a high-lying morass, and it became precipitated in a lower lying bay with alkaline water. The tree-trunk was drifted from the morass by the manganese- containing water.

Fermentation had taken place in the interior of the driftwood at the bottom of the basin. The butyric, lactic and acetic acid had produced acidic conditions there. At the same time vigorous sulphate reduction occurred in the mud. This is proved by the pyrite found there. As a result of the sulphate reduction, i. e. of the biological formation of the soda, the water became alkaline, the soda dissolved silicic acid and so the Si0₂ content of the water increased. The silicic acid infiltrating into the tree-trunk became precipitated in the acidic medium and gradually took the place of the decomposing organic matter. Due to the reduction the amount of dissolved iron also increased. The constantly changing amount of iron gave different shades of brown to the infiltrating silicic acid. Thereby the histological examination of the remains, i. e. the silicified woods became possible.

Zusammenfassung

Die Erkennung der in wasserbedeckten Böden vor sich gehenden mikrobiologischen und chemischen Veränderungen hat wesentlich zur Klärung einiger Fragen im Bereich der Paläolimnologie beigetragen.

Die Forschungen auf diesem Gebiet haben u. a. ein Licht auf die Verkieselungsprozesse der in Manganerzen aus der Lias-Epoche gefundenen Baumreste geworfen. Nach den Untersuchungsergebnissen stellen die Bildung des Sedimentations-Manganerzes und die Verkieselung das Ergebnis analoger Prozesse dar. In der ersten Phase der Sedimentations-Manganbildung war das Mangan in einem höhergelegenen, ausgedehnten Sumpf in Lösung gegangen und dann in einem tiefer gelegenen Meerbusen mit alkalischem Wasser ausgeschieden. Der Baumstamm war von aus dem Sumpf kommenden, manganhaltigen Gewässern mitgeschleppt worden.

Im Innern des auf den Beckengrund geratenen Schwemmholz-Baumstammes haben sich anaerobe Fäulnisprozesse abgespielt, und die dabei entstandene Butter-, Milch- und Essigsäure hat einen sauren Zustand geschaffen. Im Schlamm fand gleichzeitig eine intensive Sulfatreduktion statt; ein Beweis dafür ist der bis heute erhalten gebliebene Pyrit. Als Ergebnis der Sulfatreduktion bzw. der biologischen Sodabildung war das Wasser alkalisch geworden, das Soda hatte Kieselsäure freigesetzt, und somit war der Gehalt des Wassers an gelöstem SiO₂ erhöht. Die in das Innere des Baumstammes sickernde Kieselsäure war in dem sauren Milieu ausgeschieden worden und allmählich an die Stelle der abgebauten organischen Stoffe getreten. Infolge der Sulfatreduktion wurde auch die Menge des gelösten Eisens größer, welch letzteres dann die eingebaute Kieselsäure in verschiedenen Schattierungen braun färbte. Auf diese Weise wurde die histologische Untersuchung der Holzreste, bzw. das genaue Studium der Verkieselung möglich.