Kopenski karbonati: mineralni produkti geobioloških procesov v kritični coni

Predlagani projekt obravnava obsežno skupino kopenskih karbonatnih sedimentov, ki nastajajo v tleh in jamah z različnimi fizikalnimi, kemijskimi, biološkimi in geološkimi procesi, ki delujejo na presečišču litosfere, atmosfere, hidrosfere in biosfere. Ta okolja ustrezajo nenasičnemu (vadoznemu) podzemnemu delu kritične cone - sistema, ki je definiran od vrha kopenske vegetacije do spodnjih meja podzemne vode.
Raziskave bodo osredotočene na vlaknati mikrokristalni kalcit (FMC), ki je ena najizrazitejših in najbolj razširjenih oblik sekundarnega kalcijevega karbonata v vadoznih kopenskih okoljih (jamah, tleh, površinskih sedimentih). Za FMC so značilne neravnovesne kristalne oblike kalcita z nizko vsebnostjo Mg. Izvor FMC običajno pripisujejo izključno fizikalno-kemijskim procesom ali pa mikrobiološki biomineralizaciji. Biogene hipoteze v veliki meri temeljijo na sočasnem pojavljanju vlaknatega kalcita in mikrobnih oblik ter podobnosti oblik in dimenzij kalcitnih vlaken s hifami gliv in filamentoznih bakterij.
Namen projekta je preučiti mehanizme izločanja FMC z in situ in laboratorijskimi preiskavami speleotemov iz jamskega mleka, ki se aktivno izloča v kraških jam v Sloveniji, ter s komparativno analizo analognih terestričnih karbonatov iz drugačnega okolja, tj. iz sredozemskih apnenčastih tal in kalkret. Cilj raziskave je testirati hipotezo, da se FMC izloča z neklasičnimi mehanizmi kristalizacije. Glavni cilji projekta so: 1) opraviti komparativno mikromorfološko analizo FMC iz kar največjega razpona različnih okolij, 2) izolirati in analizirati organsko snov (EPS - zunajcelične polimerne substance) iz intersticijskih raztopin v akumulacijah FMC, 3) analizirati izotopsko sestavo C in O v vzorcih FMC iz različnih okolij, 4) opraviti mikrobiološke (tudi metagenomske) analize vzorcev talnih karbonatov in speleotemov ter 5) testirati morebitne možnosti in vitro kristalizacije FMC v prisotnosti polimerov, ugotovljenih v naravnih vzorcih.
Predvideni lokalitete raziskav v slovenskih jamah smo izbrali zato, ker vključujejo vsa mikrookolja, v katerih se izloča FMC. Vse jame so blizu laboratorijev in so lahko dostopne skozi celo leto, zato bomo v njih lahko izvajali redno vzorčenje vod in mineralnih izločkov ter izvajali monitoting mikroklime. Primerjalno gradivo bodo podobni talni karbonati iz sredozemskih regij, znanih po obsežnih nakopičenjih FMC v ekstenzivnih koreninskih sistemih.
Raziskave bodo prispevale k razumevanju osnovnih principov odlaganja kalcijevega karbonata v kopenskih okoljih. Raziskave so lahko primarno uvrstimo na področje sedimentologije, vendar pa bodo izrazito interdisciplinarne, saj segajo na znanstvena področja geomikrobiologije, krasoslovja, znanosti o tleh in kristalografije.