Kolkulor (även kallade kolbollar) är permineraliserade växtfossil — hårda, oftast runda eller oregelbundna konkretioner som bildats inne i torvlagren som senare blev kol. De består vanligen av mineral som innehåller kalcium och magnesium (vanligtvis i form av karbonater såsom kalcit eller dolomit) och kan dessutom innehålla järnsulfid (pyrit). Trots namnet är kolkulor inte gjorda av kol; det som bevarats är permineraliserade växtdelar inbäddade i en mineralsubstans.

Vad är permineralisering och hur bevaras växtdelar?

Permineralisering innebär att mineralrika vatten tränger in i dött organisk material och utfäller mineral i cellernas porer och håligheter. Processen kan bevara mycket fina detaljer i växtvävnader — cellstrukturer, sporangier, kärl och ibland mikroskopiska cellinnehåll — eftersom mineralutfällningen hindrar normalt sönderfall och kollaps. I kolkulor sker detta tidigt i diagenesen (de första stadierna av begravning och omvandling), vilket gör att tredimensionell anatomi ofta bevaras bättre än i vanligt kol.

Bildning och miljö

De vanligaste förutsättningarna för att kolkulor ska bildas är:

  • snabbt täckande av växtmaterial i vattenmättade torvmarker så att nedbrytningen begränsas,
  • tillgång på mineralrika (särskilt karbonatrika) vatten — ofta kopplat till marina inflöden eller grundvatten som för med sig lösta joner,
  • tidig mineralisering som sker innan växtvävnader utsatts för omfattande kompression eller biologisk nedbrytning.

Forskning visar att interaktion med en marin miljö ofta varit viktig, eftersom salter och lösta mineraler från havsvatten eller marina översvämningar kan bidra med de joner som krävs för karbonatfällning.

Upptäckt och historik

De första vetenskapligt beskrivna kolkullarna upptäcktes i England 1855 av Joseph Dalton Hooker och Edward William Binney, vilket gav upphov till de första studierna i Europa. Kolkulor identifierades i Nordamerika först 1922 och har sedan dess påträffats i flera andra regioner. Kolkulor är vanliga i kolfält i Nordamerika och Eurasien, där mer lokaler finns i Nordamerika än i Europa. De äldsta kända exemplaren har hittats i Tyskland och i det som tidigare var Tjeckoslovakien.

Marie Stopes och D.M.S. Watson undersökte också prover från kolkulor och drog slutsatsen att de i allmänhet bildats in situ (på plats i torvmiljön) och att marin påverkan ofta varit nödvändig för bildningen. 1962 rapporterade Sergius Mamay och Ellis Yochelson tecken på marina djurrester i nordamerikanska kolkullar, vilket stödjer teorin om marinpåverkan.

Bevaringsgrad och analysmetoder

Kvaliteten på bevarandet i en kolkula beror på hur snabbt materialet begravts och hur mycket det komprimerats innan permineraliseringen. Snabb begravning med liten nedbrytning och låg kompression ger vanligen bättre bevarade strukturer. Trots detta visar många kolkulor varierande grad av nedbrytning eller kollaps i växtresterna, beroende på lokala förhållanden.

Vanliga metoder för att studera kolkulor inkluderar tunnslipning under mikroskop, syra- eller kemisk behandling för att avlägsna matrismaterial (så att de permineraliserade delarna blir synliga), samt moderna icke-destruktiva tekniker som datortomografi (CT) för att se tredimensionella strukturer. Genom dessa metoder har paleobotaniker kunnat återskapa detaljerade anatomiska strukturer hos forna växter.

Betydelse för paleobotanik och kolbildning

Kolkulor är av stort vetenskapligt värde eftersom de bevarar detaljerade anatomiska restmaterial från växter som ingick i forna torvmossar. De ger viktig information om:

  • vilka växter (t.ex. lycopsider, ormbunksväxter, cordaites) som fanns i kolbildande miljöer,
  • växternas anatomi och reproduktionsorgan, vilket hjälper till att förstå evolutionära förhållanden,
  • det paleoecologiska och paleoklimatiska sammanhanget kring kolbildning.

Studier av kolkulor bidrar därmed både till kunskap om forna ekosystem under exempelvis karbonperioden och till förståelsen av hur kol och andra fossila bränsleresurser bildats.

Sammanfattningsvis är kolkulor mineralrika, permineraliserade klot eller konkretioner som bevarar växtmaterial från forna torvmiljöer. De ger unika insikter i paleoanatomi, paleoekologi och processer kring tidig diagenes i kolfält.