Procesy powstawania jaskiń bada polsko-słoweński zespół naukowców. Celem projektu jest m.in. poznanie wczesnych etapów mineralizacji siarczkowej w południowej Polsce, które doprowadziły do rozwoju bogatych złóż rud metali nieżelaznych w przeszłości geologicznej.
W realizację badań zaangażowani są naukowcy z Polski i Słowenii. Swoje hipotezy oparli na założeniu, że pewne procesy prowadzące do powstania jaskiń powtarzają się w różnych miejscach i w różnym czasie na Ziemi, o ile wystąpią podobne warunki. Ta myśl pozwoliła przyjąć, że obserwowane obecnie zjawiska dedolomityzacji w jaskini Mravljetovo Brezno v Gošarjevih Rupah może dostarczyć informacji potrzebnych do zrozumienia wczesnych etapów mineralizacji siarczkowej w południowej Polsce. Projekt finansowany jest w ramach konkursu OPUS LAP Narodowego Centrum Nauki.
Aby zrozumieć proces dedolomityzacji, trzeba zacząć od skał węglanowych – powszechnie występujących na Ziemi skał osadowych. Podstawowe skały węglanowe to wapień i dolomit. Wapień jest zbudowany głównie z kalcytu lub aragonitu, węglanów wapnia. Z kolei dolomit tworzy minerał o tej samej nazwie. Proces dedolomityzacji, zwany także kalcytyzacją dolomitu, polega na wymianie minerału dolomitu w skale dolomitowej na kalcyt, rzadziej aragonit.
W tym miejscu pojawia się drugi ważny termin, czyli speleogeneza. Zastanawialiśmy się nad rolą, jaką dedolomityzacja, zaobserwowana w podziemnym słoweńskim obiekcie, odegrała w procesie powstawania jaskiń, owej speleogenezy – wyjaśnia dr Andrzej Tyc z Uniwersytetu Śląskiego.
Naukowcy wiedzieli, że w Polsce południowej jest sporo obszarów występowania złóż siarczkowych: cynku, ołowiu, srebra i miedzi. Jak podkreśla dr Tyc, z opracowań dotyczących genezy tych złóż wynikało, że jakąś bliżej nieokreśloną rolę w ich rozwoju odegrał proces dedolomityzacji.
Nas zainteresował właśnie ten problem. Dosyć mgliste określenie roli dedolomityzacji było niewystarczające. W procesie tym ogólna porowatość skały wzrasta, ponieważ dedolomit (kalcyt) zajmuje mniej niż jedną trzecią objętości pierwotnego dolomitu. Postanowiliśmy przyjrzeć się dokładniej tym procesom, spróbować je zrozumieć i opisać, a danych, co ciekawe, dostarczyć ma właśnie jaskinia znajdująca się w środkowej Słowenii – wyjaśnia speleolog z Uniwersytetu Śląskiego.
Analizy zebranego materiału dotyczą więc pewnego etapu rozwoju jaskiń, w którym masyw skalny został przygotowany w taki sposób, aby z krążących roztworów mogły się tam wytrącić siarczki metali. Naukowcy liczą, że analogia zaobserwowana w obiektach słoweńskich i polskich pozwoli rzucić nieco światła na interesujący ich temat.
Gdybyśmy spojrzeli na proces speleogenezy podręcznikowo, wówczas dowiedzielibyśmy się, że jaskinie powstają w wyniku rozpuszczania skał węglanowych przez wodę zawierającą dwutlenek węgla, który może pochodzić z atmosfery lub z procesów geologicznych zachodzących w skalnym wnętrzu. W Słowenii rozpatrujemy jednak nie tylko ten klasyczny model, lecz również bierzemy pod uwagę inne hipotezy zakładające m.in., że siarkowodór migrujący ku powierzchni mógł doprowadzić do rozwoju krasu w obecności kwasu siarkowego – tłumaczy naukowiec.
W badaniach uczestniczy także dr hab. Justyna Ciesielczuk z Wydziału Nauk Przyrodniczych UŚ. Jest geologiem o specjalizacji mineralogia. Jej zadaniem było znalezienie w jaskini wszelkich oznak, które pozwoliłyby zmierzyć się z postawionymi hipotezami z punktu widzenia mineralogicznego. Jak przyznaje, procesy te mogą tak naprawdę zachodzić gdziekolwiek na Ziemi, o ile sprzyjać im będą podobne warunki środowiskowe. Mówiąc o warunkach, ma na myśli przede wszystkim skałę dolomitową. Badane skały węglanowe, zarówno w Słowenii, jak i w Polsce, tworzyły się w triasie, w dolnym mezozoiku, a więc wiele milionów lat temu, w przeszłości geologicznej. W Słowenii, w przeciwieństwie do Polski, procesy dedolomityzacji w skałach triasowych zachodzą… obecnie. Teraz są też najprawdopodobniej na etapie inicjalnym procesy mineralizacji siarczkowej.
Zastanawiam się, czy uda nam się zdobyć dowody na działanie tych procesów w skałach tu i teraz. Na dalszym etapie analiz laboratoryjnych chcemy spróbować także odpowiedzieć na pytanie, czy są to te same procesy, które w przeszłości geologicznej doprowadziły do powstania dużych złóż cynku, ołowiu, miedzi i srebra eksploatowanych w naszym kraju – wyjaśnia Ciesielczuk.
Dodaje, że badania procesów inicjalnych, które zachodzą teraz w Słowenii, nie są już możliwe w polskich obiektach, ponieważ na naszym terenie zaszły wiele milionów lat temu, w dolnej kredzie. Dlatego naukowcy szukają podobieństw i na tej podstawie będą weryfikować swoje hipotezy.
Badania mają charakter interdyscyplinarny. Ważnych informacji dostarczyły analizy tektoniczne, które pokazują kierunki zachodzących procesów dedolomityzacji i speleogenezy oraz ich wzajemne przestrzenne powiązania. Istotne są wspomniane analizy mineralogiczne i geochemiczne. Wszystkie te trzy zagadnienia są prowadzone przez zespół z Uniwersytetu Śląskiego. Szerokie badania składu izotopowego wód, osadów i faz mineralnych prowadzi grono ekspertów z Instytutu Nauk Geologicznych Polskiej Akademii Nauk w Warszawie. Osobny zespół bada wieloaspektowo wody w obszarze, w którym zlokalizowana jest jaskinia Mravljetovo Brezno.
Obecnie realizowane są prace laboratoryjne. Kolejne wyprawy do Słowenii będą możliwe dopiero na wiosnę, gdy w jaskiniach skończy się okres zimowania nietoperzy.
Małgorzata Kłoskowicz, źródło: UŚ