Projekti / Programi
Biogenost vlaknatih mikrokristalnih oblik kalcita v vadoznih terestričnih okoljih
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.06.03 |
Naravoslovje |
Geologija |
Sedimentologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| P005 |
Naravoslovno-matematične vede |
Geologija, fizična geografija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.05 |
Naravoslovne vede |
Zemlja in okolje |
Kalcijev karbonat, kopenska okolja, speleotemi, jamsko mleko, biomineralizacija, EPS
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
36049 |
dr. Andrea Martin Perez |
Geologija |
Vodja |
2016 - 2017 |
99 |
Organizacije (1)
Povzetek
Vlaknati mikrokristalni kalcit (ang. fibrous microcrystalline calcite – FMC) je ena od najbolj razširjenih oblik sekundarnega kalcijevega karbonata v vadoznih terestričnih okoljih (jamah, tleh, površinskih kalkretah itd.). Vlaknati mikrokristalni kalcit se pojavlja v dveh značilnih oblikah: kot igličasti vlaknati kacit (ang. needle fiber calcite – NFC) in v obliki nanovlaken. Obe obliki sta iz nizko magnezijevega kalcita. Izvor FMC v splošnem pripisujejo bodisi čisto fizikalno-kemijskim procesom bodisi procesom mikrobne biomineralizacije. V prvem primeru pojave vlaknatega kalcita v vadoznih okoljih povezujejo z evaporativnimi pogoji, ki pogosto vladajo v takih okoljih, zaradi česar lahko pride do prenasičenosti in hitre rasti kristalov iz raztopine v porah. Hipoteze o biogenem izvoru pa temeljijo na dejstvu, da se FMC pogosto pojavlja skupaj z mikroorganizmi, poleg tega pa naj bi na mikroben izvor kazala morfološka podobnost glivnih hif in FMC ter njihove podobne dimenzije. V podporo argumentom za biogen izvor navajajo tudi nekatere geokemične in petrografske značilnosti FMC.
Kljub števinim študijam, ki kažejo, da nakopičenja FMC tvorijo specifične mikrobne ekosisteme v vadozni coni, kar je še posebej izrazito pri jamskem mleku, so mnenja o vlogi mikroorganizmov pri izločanju in samih mehanizmih izločanja kacita še vedno deljena.
Namen predlaganega projekta je preveriti veljavnost hipoteze o biogenem izločanju FMC na podlagi terenskega spremljanja in laboratorijskih raziskav materiala iz štirih jam v Sloveniji, kjer se FMC aktivno izloča. Pri tem nameravamo ovrednotiti različne hipoteze o mikrobno induciranem, organskomineralnem ali anorganskem mehanizmu nastanka vlaknatega mikrokristalnega kalcita na podlagi spremljanja naravnih procesov izločanja jamskega mleka v kraških jamah. Specifični cilji projekta so:
1) definirati fizikalno-kemijske parametre v mikrookoljih v jamah, v katerih se izloča FMC na podlagi rednih, sistematičnih meritev, vzorčevanja in analiz (predvidoma v obdobju enega leta); 2) določiti organsko in anorgansko sestavo vode v jamskem mleku; 3) ekstrahirati in determinirati sestavo EPS v vodi v jamskem mleku; 4) ugotoviti, kako so zgrajena mikrookolja, v katerih se izloča FMC; 5) opraviti in situ poskuse izločanja kalcita iz vod v naravnem jamskem okolju, vendar pod kontroliranimi pogoji.
Raziskave v slovenskih jamah bodo omogočile spremljanje procesov izločanja vlaknatega mikrokristalnega kalcita v zelo raznolikih mikrookoljih. Ena od izbranih jam je zelo blizu Ljubljane, zato bo služila kot terenska laboratorijska postaja, v kateri bomo redno opravljali meritve fizikalno-kemijskih parametrov jamskega okolja in vode ter vzorčevanje mineralnih precipitatov in vode.
Projekt bo prispeval k razumevanju temeljnih principov izločanja karbonatov v vadoznih terestričnih okoljih. Poleg sedimentološkega prispevka bodo rezultati pomembni tudi na področjih geomikrobiologije in znanosti o materialih.
Pomen za razvoj znanosti
Izvedene raziskave prispevajo k razumevanju temeljnih procesov izločanja kalcijevega karbonata v kopenskih okoljih blizu zemeljskega površja. Osnovni pripevek raziskav je na področju sedimentologije, projekt pa je posegel tudi na področja geomikrobiologije, speleologije in krasoslovja, pedologije in kristalografije. Pristop v predlaganem projektu je bil specifičen, saj je posegel na pretežno neraziskano področje raziskav izločanja karbonatnih mineralov s procesi, ki niso ne čisto anorganski niti biološko inducirani. Eden od ciljev projekta je bil okrepiti zavedanje o pomenu neklasičnih mehanizmov kristalizacije v naravnih, geoloških okoljih, kar smo dosegli z vrsto predavanj na to temo. Metodološko je projekt uporabil integriran geobiološki pristop k raziskavam speleotemov iz jamskega mleka. Del projekta je bil namenjen razvoju tehnik preparacije zbruskov za optično mikroskopijo in modificiranih kriogenih tehnik, ki smo jih uspešno uporabili za posebej problematične geobiološke materiale, kakršno je hidrirano kalcitno jamsko mleko, ki je večinoma sestavljeno iz vode in le v manjši meri iz anorganskih trdnih delcev in organskih snovi.
Pomen za razvoj Slovenije
Rezultati so osnova za evalvacijo geoloških naravnih vrednot v smislu njihovega ohranjanja, varovanja in pomena za izobraževanje. V projektu smo evidentirali lokalitete jamskih sedimentov posebnega pomena za znanost, vse raziskane jame pa že imajo status naravne dediščine. Med rednimi obiski jam smo opazili sveže poškodbe na speleotemih (ppaske, izkopane dele), kar kaže na nujno potrebo po določitvi fizičnih ukrepov varovanja jam. Rezultati projekta bodo uporabljeni za izobraževalne namene. Snežna jama na Raduhi je opremljena za organizirane turistične obiske, obišče jo veliko ljudi. Pri vodenih ogledih in publikacijah, ki so na voljo v jami, sicer omenjajo jamsko mleko, vendar le bežno. Čeprav je način nastajanja jamskega mleka zelo specifična in kompleksna tema, jo lahko s pridom uporabimo za ilustracijo fascinantnega področja narovoslovja, kjer se prekrivajo procesi geosfere, hidrosfere in mikrobne biosfere.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
