Combien de temps faut-il pour fabriquer du bois pétrifié ?
Le parc national de la forêt pétrifiée, dans le nord-est de l’Arizona, est connu pour – et nommé en l’honneur de – ses vastes gisements de bois pétrifié. La forêt est si impressionnante et pittoresque qu’elle a servi de toile de fond au thriller romantique de 1936 « La forêt pétrifiée », avec Bette Davis et Humphrey Bogart.
Mais qu’est-ce, exactement, que le bois pétrifié ? Comment est-il fabriqué et combien de temps faut-il pour se former ?
« Le bois pétrifié est essentiellement du bois minéralisé », a déclaré David Sunderlin, professeur de géologie spécialisé en paléontologie et paléoécologie au Lafayette College en Pennsylvanie.
Comment se forme le bois pétrifié ?
Pour que le bois devienne pétrifié, il doit être enfoui rapidement sous la boue, le limon ou les cendres volcaniques avant que la pourriture ne puisse s’installer. Il doit être enfoui dans ce sédiment pendant une longue période de temps – généralement, des millions d’années – et si le le sol dans lequel le bois est enfoui est particulièrement bien compacté, il ne pourra pas interagir avec l’oxygène ou les organismes, donc ne pourra pas se décomposer. Dans de tels cas, la matière organique se fossilise. Au cours de ce processus, appelé minéralisation, l’eau souterraine riche en minéraux s’écoule à travers les sédiments et l’arbre mort, dont les restes ligneux sont remplacés au fil du temps par les minéraux de l’eau. Dans le cas du bois pétrifié, ces minéraux ont tendance à être de la silice, de la calcite, de la pyrite ou un autre matériau inorganique, comme l’opale, selon le Quekett Microscopical Club, l’une des plus anciennes organisations mondiales dédiées à la microscopie.
Ainsi, bien que le matériau soit appelé « bois » pétrifié, ce n’est en fait pas du tout du bois ; au contraire, les minéraux ont remplacé et pris l’apparence du bois qui était autrefois là.
« La minéralisation peut provenir soit – ou, beaucoup plus souvent, des deux – de la précipitation minérale dans ou entre les structures cellulaires du bois, ou du remplacement minéral de la matière organique réelle qui constituait autrefois les parois cellulaires du bois », a déclaré Sunderlin. « Le premier processus est appelé perminéralisation, tandis que le second est simplement appelé remplacement. »
Combien de temps faut-il pour que le bois se pétrifie ?
« Peut prendre très longtemps à l’échelle humaine, mais parfois nous voyons des cas de préservation du bois incroyablement rapide grâce à ces processus de minéralisation », a déclaré Sunderlin. comme ceux du parc national de Yellowstone. Celles-ci accumulent d’importants dépôts minéraux dans leurs tissus ligneux année après année. Une grande partie du bois pétrifié que nous voyons dans les archives rocheuses s’est cependant formée sur des échelles de temps plus longues de milliers à des millions d’années et, parfois, de reminéralisation en plusieurs étapes. »
Le temps exact nécessaire pour que le bois se pétrifie dépend des conditions – la principale étant la richesse des eaux souterraines en minéraux tels que la silice – mais varie généralement de centaines de milliers d’années à des millions d’années.
Où se forme le bois pétrifié ?
Ces longues échelles de temps signifient que le bois pétrifié se forme mieux dans certains environnements et endroits que dans d’autres.
« Beaucoup des localités de bois pétrifié les plus célèbres au monde se trouvent dans des roches sédimentaires exposées qui ont été déposées dans des conditions paléoenvironnementales fluvio-lacustres », a déclaré Sunderlin. Ce sont des zones qui étaient autrefois d’anciennes plaines inondables ou des systèmes lacustres où de faibles niveaux d’oxygène dissous empêchaient la décomposition microbienne. Une fois le bois enterré à ces endroits, les eaux souterraines ont fourni les sédiments nécessaires pour pétrifier le bois et éventuellement éliminer toute la matière organique d’origine de l’arbre.
« Nous avons du bois pétrifié dans les archives fossiles de ces paramètres paléoenvironnementaux et d’autres depuis la période dévonienne, il y a plus de 350 millions d’années », a déclaré Sunderlin.
Alors, qu’en est-il de la valeur scientifique du bois pétrifié ? L’étudier peut-il fournir des informations précieuses?
« Tout comme l’étude des anneaux de croissance dans le bois moderne, le bois pétrifié peut être très utile pour connaître les conditions de croissance d’un arbre dans le passé ancien », a déclaré Sunderlin. « Lorsque la préservation est bonne, le bois pétrifié peut révéler les conditions écologiques et climatologiques d’un environnement d’il y a longtemps. »
Les scientifiques peuvent rechercher des signatures de précipitations abondantes ou de sécheresse reflétées dans les caractéristiques des anneaux de bois et peuvent même être en mesure de repérer des preuves d’incendies de forêt ou d’infestation d’insectes, a déclaré Sunderlin. Dans certains cas, l’anatomie du bois est si bien préservée qu’en la comparant à des exemples modernes, les chercheurs peuvent en apprendre davantage sur « des aspects particuliers de l’évolution, de la biogéographie et de l’écologie de cette lignée », a-t-il ajouté.
Alors qu’il faut généralement des millions d’années pour que le bois pétrifié se forme dans le monde naturel, les scientifiques ont trouvé des moyens de reproduire les processus nécessaires en laboratoire et peuvent désormais créer artificiellement du bois pétrifié en quelques jours.
Des scientifiques du Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) ont recréé, dans des conditions de laboratoire, la conversion du bois en céramique. Le processus consistait à couper le bois en petits cubes, à tremper les morceaux dans de l’acide chlorhydrique pendant deux jours, puis à les immerger dans une solution de silice pendant encore deux jours. Une fois séchées à l’air, les pièces ont été placées dans un four rempli d’argon, chauffées à environ 1 550 degrés Fahrenheit (1 400 degrés Celsius) et cuites pendant deux heures.
