Skurril verkieselt

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Titel und Bild könnten interessierte Leser abschrecken oder neugierig machen, denn was man hier in der Luftwurzel eines permzeitlichen Baumfarnes sieht, hat eher mit Chemie und Physik als mit Fossilien zu tun. Mineralische Plättchen, wahrscheinlich Barytkristalle, neben einer auffälligen mehrfach geknickten Linie angeordnet, können zur Annahme eines versteckten Wirkprinzips verleiten, sind aber hier rein zufällig vorhanden (Abb.1).
Es scheint eine nützliche Idee zu sein, die Plättchen einfach zu ignorieren. Weitere nützliche Ideen bestehen in den Annahmen ...
(1) ein schmaler Riss habe die gel-artig versteifte Luftwurzel geradewegs durchquert,
(2) im Spalt des Risses habe sich Kieselgel gebildet, das schneller zu harter Substanz (Chalzedon, Quarz) verkieselte als die Umgebung,
(3) die harte Füllung des Spaltes habe auf Druck von oben mit seitlichem Ausknicken reagiert, besonders in einem kleinen Bereich noch vorhandener Duktilität der Umgebung (Abb.1,2).

Abb.1: Seltsame anorganische Struktur in einem Fossil.   Bildbreite 2.2mm.

Abb.2: Äußere Luftwurzel des Baumfarns Scolecopteris, schwach deformiert, mit geknickter Rissfüllung, sichtbar als dünne dunkle Linie. Bildbreite 11mm.
Genauer betrachtet ist die Entstehung geknickter Risswege mit Problemen der Kontinuumsmechanik befrachtet. Der im Querschnitt als dünne Linie sichtbare Riss muss in einem weichen elastischen Material entstanden sein, wahrscheinlich Kieselgel. Der Spalt des Risses füllte sich mit sprödem silikatischem Material, während die teilweise verkieselte Umgebung noch einen Rest an Duktilität behalten hatte. Eine rein elastische Umgebung würde an den Knickstellen sekundäre Risse aufweisen. Die geknickte Linie in Abb.1,2, also der Querschnitt einer geknickten flächenhaften Rissfüllung, ist demnach das nicht-triviale Ergebnis einer gemeinsamen Wirkung von Elastizität und Duktilität.
Nach dieser Abschweifung in die Bruchmechanik sei nun eine andere Luftwurzel im gleichen Fundstück aus paläobotanischer Sicht betrachtet (Abb.3). Anders als der besondere Riss in Abb.1,2 entstanden die Risse in Abb.3 im völlig harten Material und sind deshalb hier uninteressant. Die großen Aerenchymzellen, bis 0.5mm, waren mit Luft gefüllt und haben vermutlich den Baum schwimmfähig gemacht. Viele sind hier gut erhalten, aber die vergleichsweise winzigen Tracheiden im Leitbündel sind alle zusammengedrückt.


Abb.3 (rechts): Äußere Luftwurzel des Baumfarns Scolecopteris mit Aerenchym. Image width 11mm.

Weniger verwunderlich als die gefaltete harte Füllung im permischen Hornstein (Abb.1) ist der geknickte steife Stab im devonischen Hornstein (Abb.4), hier zum Vergleich. Es ist das Xylem von Rhynia , das sich wie ein dünner Stab unter senkrechter Belastung verhält.
Während die übrigen Pflanzenreste von der Last des Sediments sich ein wenig duktil zusammendrücken ließen, wurde das steife Xylem mechanisch instabil und entlud die Spannungsenergie mit einem seitlichen Ausbruch, wobei zwei Kinks entstanden.

Abb.4 (links): Zwei Rhynia im Längsschnitt, mit und ohne Kinks im Xylem.Bildbreite 5mm.

Fundstücke: Bu13/35 (0.15kg) Teil1,2 , 1999 gefunden an der klassischen Scolecopteris- Fundstelle : Abb.1-3.    Rh4/57 (0.51kg) Teil2, 2009 gefundenbei Rhynie: Abb.4.

H.-J. Weiss     2021

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