Biogenost vlaknatih mikrokristalnih oblik kalcita v vadoznih terestričnih okoljih

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 inducranem, 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.