Original paper
Microcracks and fossilization of Haversian bone
Pfretzschner, Hans-Ulrich
Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie - Abhandlungen Band 216 Heft 3 (2000), p. 413 - 432
11 references
published: Jun 21, 2000
DOI: 10.1127/njgpa/216/2000/413
ArtNo. ESP155021603002, Price: 29.00 €
Abstract
Diffusion in Haversian bone is restricted by the dense cement lines, which surround secondary osteons. This important buffer mechanism keeps out environmental influence on the chemical reactions in the bone. Microbial activity determines the chemical milieu in decaying bone in the initial phase of fossildiagenesis. Later in diagenesis of Haversian bone characteristic microcracks appear across the cement lines and connect adjacent osteons. These cracks open additional pathways for centripetal diffusion into Haversian bone, hence environmental influence becomes much more important to the further fossilization process. Therefore these cracks indicate the beginning of a second diagenetic phase. Microscopic analyses of fossil bones demonstrate the important role of these radial cracks in recrystallisation and permineralization of bone. Application of percolation theory proves, that the frequency and distribution of cracks are sufficient for rapid mineralisation of the whole bone volume.
Kurzfassung
Die Diffusionsgeschwindigkeit in Havers'schem Knochen wird durch die dichten Zementlinien, welche die sekundären Osteone umgeben, stark herabgesetzt. Dies ist ein wichtiger Puffermechanismus, durch den die Reaktionsräume im Knocheninneren in der ersten Phase der Fossildiagenese weitgehend von der Umwelt isoliert werden, so daß das chemische Milieu im Knochen weitgehend durch die mikrobielle Aktivität bestimmt wird. Im weiteren Verlauf der Frühdiagenese treten dann charakteristische Mikrorisse auf, welche die hochmineralisierten Zementlinien der sekundären Osteone durchbrechen und so die Osteone verbinden. Damit werden zusätzliche Diffusionswege in den Knochen geöffnet, und die Umwelteinflüsse gewinnen für die weitere Fossilisation stark an Bedeutung. Diese Rißbildungen leiten somit eine zweite Phase der Frühdiagenese des Knochens ein. Mikroskopische Untersuchungen fossiler Knochen zeigen, daß die Risse auf die Umkristallisation und Permineralisation des Knochens einen wesentlichen Einfluß haben. Mit Hilfe der Perkolationstheorie läßt sich nachweisen, daß die Rißhäufigkeit und Verteilung ausreicht, um den vollständigen Knochen schnell zu mineralisieren.
Keywords
Diffusion • Haversian bone • secondary osteons • fossildiagenesis • Microcracks • fossilization • percolation theory