velikost textu

Study of fossil wood by modern analytical methods: case studies

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Study of fossil wood by modern analytical methods: case studies
Název v češtině:
Studium fosilních dřev pomocí moderních analytických metod: případové studie
Typ:
Disertační práce
Autor:
RNDr. Petra Matysová
Školitel:
RNDr. Jakub Sakala, Ph.D.
Oponenti:
doc. RNDr. Ján Soták, DrSc.
Dagmar Dietrich, Dr.
Id práce:
83878
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Ústav geologie a paleontologie (31-420)
Program studia:
Geologie (P1201)
Obor studia:
Geologie se zaměřeními (XGEOLV)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
7. 9. 2016
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Abstrakt:
Abstrakt Zkřemenělá dřeva, která se řadí mezi permineralizované rostliny v trojrozměrné podobě, jsou odjakživa předmětem studia paleobotaniků. V jiných vědních disciplínách je jejich význam obvykle podceňován, jejich mineralogie a geochemie je málo známá a tudíž není vztahována ani k dalším známým faktům z jiných oborů. Kamenný vzhled a vlastnosti zkřemenělého dřeva jsou ceněny hlavně na mineralogických burzách. Pokud chceme více pochopit tafonomii těchto dřev a mechanismus jejich vzniku a zachování a poznat paleoprostředí, ze kterého tyto fosílie pocházejí, je nutný celostní přístup. Tato disertační práce si klade za cíl odhalit možnosti instrumentálních analýz permineralizovaných dřev a navrhnout nevšední postupy zkoumání vzorků dřev. Petrograficky a geochemicky byly analyzovány a porovnávány vzorky pennsylvanského až pozdně triasového stáří z několika lokalit z České republiky, Německa, Brazílie, Ománu, Mongolska, USA – Arizony, Francie a Antarktidy. Vybrané vzorky, jež byly povětšinou taxonomicky určeny, byly zkoumány kvalitativně a kvantitativně s pomocí detailního zobrazování a analytických metod. Byly prováděny jejich objemové (XRD) a bodové analýzy. Vzhledem k tomu, že jsou studované vzorky vysokého stáří, krystalinita SiO2 v nich obsaženého je taktéž vysoká (podle výsledků z rentgenové difrakce byl α-křemen převažující složkou). Celkem neobvyklý metastabilní polymorf SiO2 – moganit – byl detekován v koncentracích do 20% a jeho výskyt pravděpodobně souvisí s vulkanismem či evaporitickým prostředím. Jako nejefektivnější technika studia se osvědčila horká katodoluminescence (CL), jež rychle zobrazila heterogenity uvnitř vzorků, zvýraznila různé fáze silicifikace, druhotné přetisky, přítomnost neobvyklých minerálních příměsí, částečné kalcifikace či fosfatizace a alochtonní sedimentární zrna. CL spektroskopie byla použita k identifikaci různých CL emisí a přesnějšimu popisu luminiscence. Katodoluminiscence se stala odrazovým můstkem pro další instrumentální bodová měření (SEM/EMPA, LA-ICP-MS, Ramanova spektroskopie), která probíhala již detailněji a pod větším zvětšením. Díky kombinaci různých analytických technik se v jednom vzorku podařilo identifikovat wakefieldit, vzácný vanadičnan, který byl tímto ve fosilním dřevě nalezen poprvé. Vzorek pochází z východních Čech, z oblasti s doloženým vulkanismem a výskytem menších rudních ložisek. Okolní křemenná hmota se zachovanou strukturou dřeva ve vzorku vykazovala výraznou geochemickou heterogenitu a dosvědčila migraci iontů vzácných zemin a vanadu během diageneze. Zde předložený analytický přístup k fosilním dřevům nám umožňuje rozlišit aluviální a vulkanický způsob prokřemenění (silicifikace). Mohl by být použit jako výchozí bod pro další výzkum v celosvětovém měřítku, jehož výsledkem by mohla být rozsáhlá databáze materiálových signatur takto permineralizovaných materiálů. Současně by mohla vzniknout databáze CL odstínů křemenné hmoty ve fosilních dřevech, jež by pomohla k hlubšímu porozumění procesu silicifikace dřeva probíhajícímu v různých (paleo-)environmentálních prostředích a po různě dlouhou dobu.
Abstract v angličtině:
Abstract Silicified woods belonging to the three-dimensional permineralised plants are thoroughly studied by palaeobotanists. Their importance is usually underestimated in other scientific disciplines, their mineralogy/geochemistry is poorly known in close relation to other known scientific data. Stone-like appearance and nature of silicified wood is valued mainly in mineralogical markets. Only a complex analytical view can reveal more about their taphonomic past, palaeoenvironments and mechanisms of their formation and preservation. This PhD thesis aims to uncover the potential of instrumental analyses of permineralised woods and design remarkable procedures of observing the wood samples. I have performed petrographical and geochemical analyses and comparison of samples of the Pennsylvanian (Carboniferous) to the Late Triassic age from several localities in the Czech Republic, Germany, Brazil, Sultanate of Oman, Mongolia, USA – Arizona, France, and Antarctica. The selected samples, in most cases taxonomically determined, were observed in qualitative and quantitative way by instrumental imaging and analytical tools. Bulk (XRD) and detailed point analyses were performed. As the samples are very old, the crystallinity of SiO2 was high (α-quartz was their main constituent according to XRD). A rather rare metastable SiO2 polymorph, moganite, was detected at concentration up to 20%; its presence seems to have a connection with volcanic settings or evaporitic environment. Hot cathodoluminescence (CL) visualised most effectively the heterogeneities within the samples, distinguished different phases of silicification, secondary overprints, uncommon mineral admixtures, partial calcification or phosphatisation, and allochthonous rock/mineral grains. CL spectroscopy enabled identification of distinct CL emissions and gave precision to spectra assignment. CL has become a springboard for other instrumental point analyses (SEM/EMPA, Raman spectroscopy, LA-ICP-MS), which then led to more detailed analyses under higher magnifications. Finally, such a combination of distinct analytical techniques led to an identification of wakefieldite, a rare vanadate mineral, described in fossil wood for the first time. It was detected in a sample from the Eastern Bohemia, from a field site affected by volcanism and abundantly occurring local ore deposits. Neighbouring silicified matter with the wood structure was geochemically heterogeneous and witnessed REE’s and V migration during multistep diagenetic evolution. The unconventional approach to fossil-wood analysis allows us to distinguish alluvial and volcanic modes of silicification. It might be used as a starting point for further research worldwide that could produce a comprehensive database of materials signatures of such permineralisations. Simultaneously, the database of CL shades of mineral mass might be created to better understand the process of fossil wood silicification under distinct past environments and varying duration.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce RNDr. Petra Matysová 3.93 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce RNDr. Petra Matysová 42 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky RNDr. Petra Matysová 41 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce RNDr. Petra Matysová 2.35 MB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Ján Soták, DrSc. 450 kB
Stáhnout Posudek oponenta Dagmar Dietrich, Dr. 176 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 682 kB