Vuursteen

De vorming van vuursteen is een complex proces dat miljoenen jaren geleden in de krijtzeeën begon en hieronder wordt samengevat:

Organismen zoals sponzen (op macroschaal) en radiolaria/diatomeeën (op microschaal) gebruiken silica uit zeewater om het biogene opaal te vervaardigen dat hun skeletten vormt. Wanneer de organismen afsterven en de organische delen vergaan, wordt het microscopisch kleine silica op de zeebodem verspreid en opgenomen in het zich ophopende sediment.

Op een diepte van 1 tot 5 meter in dit sediment wordt het biogene opaal afgebroken, waardoor het water tussen de sedimentdeeltjes (sedimentporiewater) wordt verrijkt met silica.

Op sedimentdiepten van minder dan 10 meter is er een oxisch-anoxische grens waar waterstofsulfide dat opstijgt uit het ontbindende organische materiaal in het sediment naar boven diffundeert en zuurstof ontmoet die naar beneden diffundeert vanuit de waterkolom erboven. Op dit grensvlak wordt het waterstofsulfide geoxideerd tot sulfaat met waterstofionen als bijproduct. De waterstofionen verlagen de lokale pH, waardoor het krijt oplost en daardoor de concentratie van carbonaationen toeneemt. Deze fungeren als entmiddel voor de precipitatie van silica.

Silica slaat neer door de molecuul-voor-molecuul vervanging van krijt. Het silica heeft aanvankelijk de vorm van kristallijn opaal, maar verandert geleidelijk in kwarts (vuursteen) tijdens latere begrafenis en met de tijd.

De krijtzeebodem is diep ingegraven door veel verschillende organismen, zoals schelpen, zeeëgels en wormen enz. Sommige van deze holen zijn behoorlijk diep of vertakkend, of hebben open woonruimtes. De holen vullen zich met sediment nadat het organisme is gestorven, dit is iets ander materiaal dan het sediment eromheen. Deze gevulde holen fungeren als preferentiële routes (kanalen) waar de chemische reacties kunnen plaatsvinden. Vuursteen gevormd in deze oude holen heeft vaak een nodulaire vorm die de gehele of een deel van de overwoekerde overblijfselen van dergelijke holensystemen weerspiegelt.

Er zijn twee mogelijke verklaringen waarom vuursteen zich in banden of lagen vormt. Ten eerste omdat krijtsedimentatie in cycli plaatsvindt en ten tweede omdat het bovenstaande proces de silica binnen een bepaalde sedimentdiepte uitput en vuursteenvorming pas kan hervatten als er voldoende silica is om het proces opnieuw te starten.