Fosfatización

La fosfatización , o fosilización fosfática , se refiere al proceso de fosilización en el que la materia orgánica es reemplazada por abundantes minerales de fosfato de calcio . En circunstancias excepcionales, se ha dado lugar a la conservación de microfósiles de altísima resolución, en los que una preparación minuciosa permite incluso observar estructuras celulares preservadas. Estos fósiles microscópicos solo son visibles con un microscopio electrónico de barrido .

Se requieren grandes cantidades de fosfato , ya sea del agua de mar o de los tejidos del organismo en descomposición. En algunos casos, los microbios controlan la fosfatización, y los restos de los microbios que se alimentan del tejido preservado forman el fósil. En otros, el propio tejido es la fuente de fosfato y sus restos fosfatizados forman el fósil. En el caso intermedio, el tejido fosfatizado conserva las impresiones de los microbios fosfatizantes. ^{[ 1 ]}

Los fósiles de tejidos blandos, como los encontrados en la Formación Burgess Shale , son raros. En algunos casos, sus órganos internos se replican en fosfato. El fosfato proviene principalmente del propio tejido y posteriormente puede ser reemplazado por carbonato de calcio. ^{[ 2 ]} Un pH bajo hace que el CaCO ₃ sea menos propenso a precipitar, lo que facilita la deposición de fosfato. ^{[ 2 ]} Esto se ve favorecido por la ausencia de oxígeno en el tejido en descomposición. Por consiguiente, el fosfato (secundario) generalmente solo se conserva en espacios cerrados, como la concha hermética de un bivalvo . ^{[ 3 ]}

Las concentraciones más altas de fosfato en el agua de mar no mejoran la fosfatización, como podría parecer natural; más bien, aumentan la velocidad a la que el organismo se descompone, tal vez porque el mineral "fertiliza" los microorganismos de descomposición. ^{[ 2 ]}

La fosfatización puede ocurrir rápidamente: las estructuras quitinosas que sostienen las branquias de los bivalvos pueden ser reemplazadas por fosfato de calcio, ^{[ 4 ]} con un poco de ayuda de bacterias coexistentes, en solo dos a seis días. ^{[ 5 ]} Los ejes branquiales y la musculatura de los bivalvos también pueden conservarse en fosfato. ^{[ 4 ] [ 6 ]} Las estructuras que se conservan más famosamente en fosfato en Burgess Shale son las glándulas del intestino medio de Leanchoilia , ^{[ 7 ]} quizás debido a su posición central y plausiblemente a un pH bajo.

La fosfatización puede estar mediada por microorganismos, especialmente en grupos resistentes a la descomposición como los artrópodos ; o estar dominada por el sustrato, donde el tejido rico en fosfato lidera el proceso de mineralización (como en los peces). Los cefalópodos se sitúan en un punto intermedio entre estos dos extremos. ^{[ 1 ] [ 4 ] [ 6 ]}

En los fósiles fosfáticos, la preservación es tan fina que incluso se ha conservado parte de la estructura celular. Los microfósiles fosfáticos de la Formación Doushantuo , un yacimiento fósil rico del período Ediacárico , de aproximadamente 590-565 millones de años, muestran una de las preservaciones celulares más espectaculares conocidas en el registro geológico. Entre los fósiles se incluyen lo que podrían ser blástulas de metazoos , posiblemente embriones animales en una etapa temprana de división celular.

La Formación Doushantuo presenta un ejemplo clásico de fosilización fosfática:

Este lecho fósil de alta resolución tiene aproximadamente un 30 % de fosfato, presente como el mineral fluorapatita [Ca ₅ (PO ₄ ) ₃ F]. Los lechos fosfáticos dentro de este depósito son grainstones compuestos de fosfoclastos de 1 a 5 mm. Estos derivan de una superficie fosfática que se formó en el fondo marino, en el proceso de recristalización de sedimentos superficiales existentes. Además de reemplazar sedimentos carbonatados, los tejidos blandos de embriones, larvas, adultos y algas de metazoos también parecen haber sido mineralizados. La costra de sedimento fosfatizado fue luego rota en pequeños fragmentos por la intensa actividad de las corrientes y luego redepositada y mezclada con lodos calcáreos adyacentes. ^{[ 8 ]} Baños ácidos cuidadosos erosionan las matrices de piedra caliza, disolviendo lentamente los carbonatos, y revelan los fosfatos que han reemplazado estructuras orgánicas, de la manera que describe el Dr. Chen. También hay otros medios de fosilización representados en la Formación Doushantuo.

Una técnica para visualizar la estructura interna de embriones fosilizados utiliza tomografía computarizada de rayos X tridimensional microscópica especializada , un tipo de micro-TC. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

• Breve descripción general de los microfósiles fosfáticos de la formación Doushantuo.