ไม้กลายเป็นหินเป็นชื่อที่ใช้เรียกไม้กลายเป็นฟอสซิล ชนิดพิเศษ ซึ่งเป็นซากพืชบนบกที่กลายเป็นฟอสซิลการกลายเป็นหิน (จากภาษากรีกโบราณπέτραหมายถึง 'หิน' หรือ 'ก้อนหิน') เป็นผลมาจากการที่ต้นไม้หรือพืชที่มีลักษณะคล้ายต้นไม้ถูกแทนที่ด้วยหินผ่านกระบวนการแร่ธาตุ ซึ่งมักรวมถึงการเกิดแร่ธาตุแทรกซ้อนและการแทนที่^{[ 1 ]}วัสดุอินทรีย์ที่ประกอบเป็นผนังเซลล์ได้ถูกจำลองขึ้นใหม่ด้วยแร่ธาตุ (ส่วนใหญ่เป็นซิลิกาในรูปของโอปอลแคลเซโดนีหรือควอตซ์ ) ในบางกรณี โครงสร้างดั้งเดิมของเนื้อเยื่อลำต้นอาจยังคงอยู่บางส่วน แตกต่างจากฟอสซิลพืชชนิดอื่น ๆ ซึ่งโดยทั่วไปเป็นรอยประทับหรือรอยอัด ไม้กลายเป็นหินเป็นภาพสามมิติของวัสดุอินทรีย์ดั้งเดิม

กระบวนการกลายเป็นหินเกิดขึ้นใต้ดิน เมื่อไม้ถูกฝังอยู่ในน้ำหรือเถ้าภูเขาไฟการมีน้ำจะลดปริมาณออกซิเจนซึ่งยับยั้งการย่อยสลายแบบใช้ออกซิเจนโดยแบคทีเรียและเชื้อรา น้ำที่มีแร่ธาตุไหลผ่านตะกอนอาจนำไปสู่การเกิดแร่ธาตุ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อแร่ธาตุตกตะกอนออกจากสารละลายและเติมเต็มภายในเซลล์และช่องว่างอื่นๆ ในระหว่างการทดแทน ผนัง เซลล์ ของพืช ทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับการเกิดแร่ธาตุ^{[ 2 ]}จำเป็นต้องมีความสมดุลระหว่างการสลายตัวของเซลลูโลสและลิกนินกับการสร้างแม่แบบแร่ธาตุเพื่อให้รายละเอียดของเซลล์ได้รับการรักษาไว้อย่างถูกต้อง สารอินทรีย์ส่วนใหญ่จะสลายตัวอย่างไรก็ตาม ลิกนินบางส่วนอาจยังคงอยู่^{[ 3 ]}ซิลิกาในรูปของโอปอล-เอ สามารถเกาะติดและแทรกซึมเข้าไปในไม้ได้อย่างรวดเร็วในสภาพแวดล้อมของน้ำพุร้อน^{[ 4 ]}อย่างไรก็ตาม ไม้กลายเป็นหินมักเกี่ยวข้องกับต้นไม้ที่ถูกฝังอยู่ในตะกอนละเอียดของดินดอนสามเหลี่ยมปากแม่น้ำและที่ราบน้ำท่วมถึง หรือลาฮาร์ ภูเขาไฟ และชั้นเถ้าถ่าน^{[ 5 ] [ 6 ]}ป่าที่วัสดุดังกล่าวกลายเป็นหินเรียกว่าป่าหิน

ไม้กลายเป็นหินเกิดขึ้นเมื่อลำต้นของพืชถูกฝังอยู่ในตะกอนเปียกที่อิ่มตัวด้วยแร่ธาตุที่ละลายอยู่ การขาดออกซิเจนทำให้การผุพังของไม้ช้าลง ทำให้แร่ธาตุเข้ามาแทนที่ผนังเซลล์และเติมเต็มช่องว่างในเนื้อไม้^{[ 2 ] [ 1 ]}

ไม้ส่วนใหญ่ประกอบด้วยโฮโลเซลลูโลส ( เซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลส ) และลิกนินสารเหล่านี้รวมกันคิดเป็น 95% ขององค์ประกอบแห้งของไม้ เกือบครึ่งหนึ่งของสารนี้คือเซลลูโลส ซึ่งเป็นส่วนสำคัญที่ทำให้ไม้มีความแข็งแรง เซลลูโลสประกอบด้วยโซ่ยาวของกลูโคส ที่เกิดจากการพอลิเมอไรเซชัน เรียงตัวเป็นไมโครไฟบริล ซึ่งช่วยเสริมความแข็งแรงให้กับผนังเซลล์ในเนื้อไม้ เฮมิเซลลูโลส ซึ่งเป็นพอลิเมอร์แบบกิ่งของน้ำตาลโมโนแซ็กคาไรด์ หลายชนิด ประกอบเป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่ที่เหลืออยู่ในไม้เนื้อแข็งในขณะที่ลิกนิน ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ของฟีนิลโพรเพนมีปริมาณมากกว่าในไม้เนื้ออ่อนเฮมิเซลลูโลสและลิกนินจะเคลือบและเสริมความแข็งแรงให้กับไมโครไฟบริลของเซลลูโลส^{[ 2 ]}

โดยปกติแล้วไม้ที่ตายแล้วจะถูกย่อยสลายอย่างรวดเร็วโดยจุลินทรีย์ โดยเริ่มจากโฮโลเซลลูโลส ลิกนินมีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ (ไม่ดูดซับน้ำ) และย่อยสลายได้ช้ากว่ามาก อัตราการย่อยสลายได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิและความชื้น แต่การไม่มีออกซิเจนเป็นปัจจัยสำคัญที่สุดในการรักษาเนื้อไม้ไว้ สิ่งมีชีวิตที่ย่อยสลายลิกนินจำเป็นต้องมีออกซิเจนสำหรับกระบวนการดำรงชีวิต ส่งผลให้ไม้ฟอสซิลที่มีอายุมากกว่ายุคอีโอซีน (ประมาณ 56 ล้านปีหรือมากกว่านั้น) สูญเสียโฮโลเซลลูโลสไปเกือบทั้งหมด และเหลือเพียงลิกนินเท่านั้น นอกจากการย่อยสลายโดยจุลินทรีย์แล้ว ไม้ที่ฝังอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างจะถูกย่อยสลายอย่างรวดเร็วโดยปฏิกิริยาอนินทรีย์กับด่าง^{[ 2 ]}

ไม้จะถูกเก็บรักษาไว้จากการเน่าเปื่อยโดยการฝังตัวอย่างรวดเร็วในโคลน โดยเฉพาะโคลนที่เกิดจากเถ้าภูเขาไฟ^{[ 7 ]}จากนั้นไม้จะกลายเป็นแร่ธาตุเพื่อเปลี่ยนเป็นหิน ไม้ที่ไม่กลายเป็นแร่ธาตุถูกค้นพบจาก ชั้นหิน ยุคพาลีโอโซอิกโดยเฉพาะCallixylonจากหินทราย Bereaแต่พบได้น้อยมาก ไม้กลายเป็นหินจะถูกเปิดเผยในภายหลังโดยการกัดเซาะของตะกอนโดยรอบ ไม้ฟอสซิลที่ไม่กลายเป็นแร่ธาตุจะถูกทำลายอย่างรวดเร็วเมื่อถูกเปิดเผยโดยการกัดเซาะ แต่ไม้กลายเป็นหินมีความทนทานมาก^{[ 2 ]}

มีการระบุแร่ธาตุประมาณ 40 ชนิดในไม้กลายเป็นหิน แต่แร่ซิลิกาถือเป็นแร่ที่สำคัญที่สุดแคลไซต์และไพไรต์พบได้น้อยกว่ามาก และแร่อื่นๆ ก็หายากมาก ซิลิกาจะจับกับเซลลูโลสในผนังเซลล์ผ่านพันธะไฮโดรเจนและสร้างแม่แบบชนิดหนึ่ง จากนั้นซิลิกาเพิ่มเติมจะเข้ามาแทนที่เซลลูโลสเมื่อมันสลายตัว ดังนั้นผนังเซลล์จึงมักได้รับการอนุรักษ์ไว้ในรายละเอียดที่ดี^{[ 2 ]}ดังนั้นการเกิดซิลิกาจึงเริ่มต้นภายในผนังเซลล์ และช่องว่างภายในและระหว่างเซลล์จะถูกเติมเต็มด้วยซิลิกาอย่างค่อยเป็นค่อยไป^{[ 1 ] [ 8 ] [ 9 ]}เมื่อเวลาผ่านไป วัสดุอินทรีย์ดั้งเดิมเกือบทั้งหมดจะสูญหายไป เหลือเพียงประมาณ 10% ในไม้กลายเป็นหิน^{[ 2 ] [ 1 ]}วัสดุที่เหลืออยู่เกือบทั้งหมดเป็นซิลิกาบริสุทธิ์ โดยมีเพียงเหล็ก อะลูมิเนียม และธาตุอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธที่มีอยู่ในปริมาณเล็กน้อย เหล็ก แคลเซียม อะลูมิเนียมเป็นธาตุที่พบได้บ่อยที่สุด และธาตุเหล่านี้อย่างน้อยหนึ่งชนิดอาจประกอบขึ้นเป็นองค์ประกอบมากกว่า 1% ^{[ 2 ]}

รูปแบบเริ่มต้นของซิลิกายังคงเป็นหัวข้อการวิจัย มีหลักฐานการตกตะกอนเริ่มต้นในรูปของโอปอลซึ่งต่อมาตกผลึกเป็นควอตซ์ในช่วงระยะเวลาที่ยาวนาน^{[ 2 ] [ 9 ]}ในทางกลับกัน มีหลักฐานบางอย่างที่แสดงว่าซิลิกาตกตะกอนโดยตรงในรูปของควอตซ์^{[ 8 ]}

ไม้สามารถกลายเป็นหินซิลิกาได้ภายในเวลาหลายร้อยปีในน้ำพุร้อนที่มีซิลิกาสูง^{[ 10 ]}แม้ว่าไม้ที่กลายเป็นหินในสภาพแวดล้อมนี้จะเป็นเพียงส่วนน้อยของบันทึกทางธรณีวิทยา^{[ 2 ]} แต่ แหล่งสะสมน้ำพุร้อนมีความสำคัญต่อนักบรรพชีวินวิทยาเนื่องจากแหล่งสะสมดังกล่าวบางครั้งสามารถรักษาชิ้นส่วนพืชที่บอบบางกว่าไว้ได้อย่างละเอียดประณีต แหล่งสะสม Lagerstätte เหล่านี้ รวมถึง ชั้นหิน เชิร์ต Rhynie ในยุคพาลีโอโซอิก และ ชั้น หินปูน East Kirktonซึ่งบันทึกขั้นตอนแรก ๆ ในวิวัฒนาการของพืชบก^{[ 11 ]}

สีส่วนใหญ่ในไม้กลายเป็นหินมาจากโลหะธาตุต่างๆ ในบรรดาโลหะเหล่านี้ เหล็กเป็นโลหะที่สำคัญที่สุด และสามารถสร้างเฉดสีได้หลากหลายขึ้นอยู่กับสถานะออกซิเดชันโครเมียมทำให้ไม้กลายเป็นหินมีสีเขียวสดใส ความแตกต่างของสีน่าจะสะท้อนถึงช่วงเวลาการเกิดแร่ธาตุที่แตกต่างกัน ในบางกรณี ความแตกต่างอาจเกิดจากการแยกโลหะธาตุ ต่างๆ ด้วยวิธีโครมาโทกราฟี ^{[ 12 ]}

ไม้ยังสามารถกลายเป็นหินได้ด้วยแคลไซต์ดังที่เกิดขึ้นในก้อนใน ชั้น ถ่านหินไม้ที่กลายเป็นหินด้วยแคลไซต์มักจะคงสารอินทรีย์ดั้งเดิมไว้ได้มากกว่า การกลายเป็นหินเริ่มต้นด้วยการสะสมของโกเอไทต์ในผนังเซลล์ ตามด้วยการสะสมของแคลไซต์ในช่องว่าง^{[ 13 ]}ไม้ที่กลายเป็นถ่านจะทนต่อการเกิดซิลิกาและมักจะกลายเป็นหินด้วยแร่ธาตุอื่นๆ^{[ 1 ]} ไม้ที่กลายเป็นหินด้วยแร่ธาตุอื่นๆ นอกเหนือ จากแร่ซิลิกา มักจะสะสมโลหะหนัก เช่นยูเรเนียมซีลีเนียมและเจอร์มาเนียมโดยยูเรเนียมพบมากที่สุดในไม้ที่มีลิกนินสูง และเจอร์มาเนียมพบมากที่สุดในไม้ที่ถูกเก็บรักษาไว้ในชั้นถ่านหินโบรอนสังกะสีและฟอสฟอรัส มี ปริมาณต่ำผิดปกติในไม้ฟอสซิล ซึ่งบ่งชี้ว่าถูกชะล้างออกไปหรือถูกจุลินทรีย์ดูดซับไป^{[ 2 ]}

โดยทั่วไป แร่ทดแทนในไม้กลายเป็นหินคือแร่แชลโคไซต์หรือแร่ซัลไฟด์ อื่นๆ แร่เหล่านี้ถูกขุดเป็นแร่ทองแดงในสถานที่ต่างๆ เช่น เหมืองนาซิเมียนโตใกล้ เมืองคิวบา รัฐนิวเม็กซิโก^{[ 14 ]}

ไม้กลายเป็นหินมีประโยชน์จำกัดในการทำเครื่องประดับ แต่ส่วนใหญ่ใช้สำหรับทำของตกแต่ง เช่น ที่คั่นหนังสือ โต๊ะ หน้าปัดนาฬิกา หรือวัตถุประดับอื่นๆ^{[ 16 ]}โครงสร้างของ ชาวปว ยโบลโบราณจำนวนหนึ่ง ใกล้กับ อุทยานแห่งชาติป่าหินกลายเป็นหินถูกสร้างขึ้นจากไม้กลายเป็นหิน รวมถึงบ้านอะเกตปวยโบล^{[ 17 ]}ไม้กลายเป็นหินยังใช้ใน การ บำบัดแบบยุคใหม่ ด้วย ^{[ 18 ] [ 19 ]}

ไม้กลายเป็นหินพบได้ทั่วโลกในชั้นตะกอนที่มีอายุตั้งแต่ยุคดีโวเนียน (ประมาณ 390 ล้านปีก่อน) ซึ่งเป็นช่วงที่พืชมีลำต้นปรากฏขึ้นบนพื้นดินแห้งเป็นครั้งแรก จนถึงปัจจุบัน ป่าหินมักจะเป็นระบบนิเวศทั้งหมดที่ถูกฝังอยู่ใต้ดินจากการระเบิดของภูเขาไฟ ซึ่งลำต้นมักจะยังคงอยู่ในตำแหน่งเดิม หรือเป็นการสะสมของไม้ลอยน้ำในสภาพแวดล้อมทางน้ำ สันเขาอะเมทิสต์ในอุทยานแห่งชาติเยลโลว์สโตนแสดงให้เห็นระบบนิเวศป่าไม้ 27 แห่งที่ถูกฝังอยู่ใต้ดินจากการระเบิดของภูเขาไฟ ในขณะที่อุทยานแห่งชาติป่าหินกลายเป็นหินเป็นตัวอย่างที่ดีของการสะสมของไม้ลอยน้ำในสภาพแวดล้อมทางน้ำ^{[ 2 ]}

เถ้าภูเขาไฟเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการรักษาเนื้อไม้ เนื่องจากมีการปล่อยซิลิกาออกมาในปริมาณมากเมื่อเถ้าผุพัง การพบไม้กลายเป็นหินในชั้นตะกอนมักเป็นตัวบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของเถ้าภูเขาไฟที่ผุพัง^{[ 5 ]}ไม้กลายเป็นหินยังสามารถก่อตัวขึ้นในตะกอนอาร์โคสิก ซึ่งอุดมไปด้วยเฟลด์สปาร์และแร่ธาตุอื่นๆ ที่ปล่อยซิลิกาออกมาเมื่อสลายตัว สภาพภูมิอากาศแบบมรสุมที่อบอุ่นใน ช่วงยุคคาร์บอนิ เฟอรัสถึง เพอร์ เมียนดูเหมือนจะเอื้อต่อกระบวนการนี้ การรักษาป่ากลายเป็นหินในชั้นเถ้าภูเขาไฟได้รับผลกระทบจากสภาพภูมิอากาศน้อยกว่าและรักษาความหลากหลายของสายพันธุ์ได้มากกว่า^{[ 20 ]}

พื้นที่ที่มีต้นไม้กลายเป็นหินจำนวนมาก ได้แก่:

แอฟริกา

• อียิปต์ – ป่าหินในถนนไคโร-สุเอซ ซึ่งได้รับการประกาศให้เป็นเขตคุ้มครองแห่งชาติโดยกระทรวงสิ่งแวดล้อม รวมถึงในพื้นที่นิวไคโรที่ส่วนขยายของเมืองนัสร์เอล กัตตามิยา ใกล้เขตเอลมาอาดีและโอเอซิสอัล ฟาราฟรา^{[ 21 ]}
• มาดากัสการ์ – ชายฝั่งตะวันตกเฉียงเหนือ^{[ 22 ]}
• นามิเบีย – ป่าหินแห่งดามาราแลนด์
• ซูดาน – ป่าหินทางเหนือของเอล-คุรุ^{[ 23 ]}

อเมริกาเหนือ

• แคนาดา – ในพื้นที่แห้งแล้งทางตอนใต้ของอัลเบอร์ตา ; ไม้กลายเป็นหินเป็นหินประจำจังหวัดของอัลเบอร์ตาเกาะแอ็กเซล ไฮเบิร์กในนูนาวุตมีป่าหินขนาดใหญ่ ในและรอบ ๆ แม่น้ำนอร์ทซัสแคตเชวัน บริเวณ พื้นที่ เอดมันตันบลานช์ บรู๊ค ในสตีเฟนวิลล์ นิวฟาวนด์แลนด์ มีตัวอย่างที่มีอายุ 305 ล้านปี^{[ 34 ]}
• สหรัฐอเมริกา
  • อุทยานไม้กลายเป็นหินในเมืองเลมมอน รัฐเซาท์ดาโคตา
  • อุทยานแห่งรัฐกิงโกะ/วานาพัมในรัฐวอชิงตัน
  • อุทยานแห่งชาติป่าหินกลายเป็นฟอสซิลในรัฐแอริโซนา
  • ป่าหินกลายเป็นฟอสซิลในแคลิฟอร์เนีย
  • ป่าหินกลายเป็นฟอสซิลมิสซิสซิปปีในเมืองฟลอร่า รัฐมิสซิสซิปปี
  • ป่าหินของไร่เชอโรคี^{[ 35 ]}
  • อุทยานแห่งชาติฟลอริสแซนต์ฟอสซิลเบดส์ใกล้เมืองฟลอริสแซนต์ รัฐโคโลราโด
  • ป่าหินกลายเป็นฟอสซิลเยลโลว์สโตนและป่าหินกลายเป็นฟอสซิลแกลลาตินอุทยานแห่งชาติเยลโลว์สโตนรัฐไวโอมิง
  • ส่วนทางใต้ของอุทยานแห่งชาติธีโอดอร์ รูสเวลต์นอกเมืองเมโดรา รัฐนอร์ทดาโคตา
  • ป่าฟอสซิลกิลโบอาในนิวยอร์ก
  • เอเธนส์เคาน์ตี้ , ซีซาร์ครีก , ฮิวสตันวูดส์ , โอไฮโอ^{[ 36 ]}
  • ป่าหินกลายเป็นฟอสซิลแบล็กฮิลส์ในรัฐเซาท์ดาโคตา
  • อุทยานแห่งรัฐป่าหินกลายเป็นฟอสซิลเอสคาลันเตในรัฐยูทาห์
  • ทะเลทรายอะเกตในหุบเขาแม่น้ำโร้กตอนบน ใกล้เมืองเมดฟอร์ด รัฐโอเรกอน
  • ป่าฟอสซิลใน ภูมิภาค แคทสกิลล์ใกล้กรุงไคโร รัฐนิวยอร์ก^{[ 37 ]}
  • อุทยานแห่งรัฐหุบเขาแห่งไฟในเนวาดา
  • บิสตี แบดแลนด์สในรัฐนิวเม็กซิโก
  • อุทยานป่าพรินซ์วิลเลียมในเวอร์จิเนีย^{[ 38 ]}

อเมริกาใต้

• อาร์เจนตินา – ป่าหินกลายเป็นฟอสซิล Sarmientoและป่าหินกลายเป็นฟอสซิล Jaramilloในจังหวัด Santa Cruz ใน Patagoniaของอาร์เจนตินา มีต้นไม้หลายต้นที่มี เส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า3 เมตร (9.8 ฟุต) และ ยาว30 เมตร (98 ฟุต) ^{[ 39 ]}    
• บราซิล:
  • ในอุทยานธรณีวิทยา Paleorrota มีพื้นที่กว้างใหญ่ที่มีต้นไม้กลายเป็นหิน^{[ 40 ]}
  • ในป่ามรดก
  • อนุสรณ์สถานธรรมชาติต้นไม้ฟอสซิล (Monumento Natural das Árvores Fossilizadas ) ในโตกันแตงส์: ป่าหินของพืชวงศ์ Dicksoniaceae(โดยเฉพาะ Psaroniusและ Tietea ) และ Arthropity
  • ป่าหินของดิกโซนีซี (โดยเฉพาะPsaroniusและTietea singularis ) และอาร์โทรพิตีส์สามารถพบได้ในรัฐเซาเปาโล เช่นกัน ^{[ 41 ]}
  • Floresta Fóssil de Teresinaใกล้ Rio Poti , Piauí , Permian (ประมาณ 280–270 ล้านปีก่อน)
• เอกวาดอร์ – ป่าหินปูยางโก – หนึ่งในแหล่งรวมไม้กลายเป็นหินที่ใหญ่ที่สุดในโลก^{[ 42 ]}

• แอมเบอร์
• ภูเขาอเมทิสต์
• อาราอูคาริโอไซลอน อาริโซนิคัม
• ไม้ฟอสซิล
• เจ็ต (อัญมณี)
• ปาล์ม็อกซิลอน (ไม้ปาล์มกลายเป็นหิน)
• ป่าที่จมอยู่ใต้น้ำ
• โอปอลไม้

• ป่าหินกลายเป็นฟอสซิลแห่งเลสบอส - อนุสรณ์สถานทางธรรมชาติที่ได้รับการคุ้มครอง
• พิพิธภัณฑ์เมืองโนวา ปากา
• ป่าหินกลายเป็นฟอสซิลแห่งมิสซิสซิปปี
• สารานุกรมเกี่ยวกับการพักผ่อนหย่อนใจและกิจกรรมยามว่างในอเมริกา