Nowe badania przynoszą cenną wiedzę na temat krzemu
Badania prowadzone przez naukowców z Akademii Górniczo-Hutniczej pozwoliły lepiej zrozumieć, w jaki sposób miliony lat temu krzem przemieszczał się z obszarów aktywności wulkanicznej do mórz i oceanów oraz jak był tam wiązany w skałach.
Kluczową rolę w tych analizach odegrała opoka, charakterystyczna skała występująca między innymi na terenie Polski, która przez długi czas była niedokładnie rozpoznana i często mylona z innymi skałami wapiennymi. Dzięki nowoczesnym metodom badawczym udało się dokładnie określić jej właściwości i uznać ją za odrębny typ skały, co otworzyło nowe możliwości interpretacji dawnych środowisk morskich.
Opoka zawiera specyficzną formę krzemionki zwaną opalem-CT, która powstaje tylko w określonych warunkach geochemicznych. Jej obecność wskazuje, że w wodach morskich w czasie tworzenia się osadów występowały bardzo duże ilości rozpuszczonego krzemu. Analizy wykazały, że krzemionka ta pojawiała się już na bardzo wczesnym etapie powstawania osadów, a nie dopiero w wyniku późniejszych przemian skał. Dzięki temu opoka stała się cennym zapisem dawnych procesów zachodzących w morzach okresu kredowego.
Badania udowodniły, że w pradawnym europejskim morzu występowały obszary silnie zróżnicowane pod względem dostępności krzemu. W jednych regionach powstawała opoka bogata w krzemionkę, w innych natomiast tworzyła się kreda niemal jej pozbawiona. Oznacza to, że rozpuszczony krzem był transportowany przez prądy morskie z odległych stref aktywności wulkanicznej i hydrotermalnej. W miejscach o dużym stężeniu krzemu rozwijały się liczne organizmy morskie wykorzystujące go do budowy szkieletów, zwłaszcza gąbki krzemionkowe.
Uzyskane wyniki zmieniły dotychczasowe poglądy na temat źródeł krzemionki w dawnych oceanach. Wcześniej sądzono, że głównym źródłem krzemu były szczątki organizmów morskich, które po śmierci uwalniały go do osadów. Analizy wykonane przez zespół z AGH wykazały jednak, że zasadniczą rolę odgrywała krzemionka dostarczana z wód morskich wzbogaconych przez procesy wulkaniczne i hydrotermalne. Organizmy krzemionkowe wykorzystywały po prostu warunki sprzyjające ich rozwojowi, a nie były głównym źródłem tego pierwiastka.
Lepiej zrozumieć funkcjonowanie całego systemu klimatycznego Ziemi
Badacze wykazali również, że opoka nie jest produktem późniejszych przemian innych skał krzemionkowych, lecz powstała bezpośrednio w trakcie sedymentacji. Potwierdziły to szczegółowe analizy mineralogiczne, teksturalne i izotopowe, które pozwoliły odtworzyć kolejne etapy obiegu krzemu – od jego dopływu do wody morskiej, przez wykorzystanie przez organizmy, aż po trwałe związanie w skałach.
Znaczenie tych badań wykracza poza samą geologię. Odtworzenie dawnego cyklu krzemu pomaga lepiej zrozumieć funkcjonowanie całego systemu klimatycznego Ziemi w odległej przeszłości. Cykl krzemu jest bowiem powiązany z procesami wietrzenia skał i pochłanianiem dwutlenku węgla z atmosfery, które w długich skalach czasu wpływają na ochładzanie klimatu po okresach globalnego ocieplenia. Dzięki analizom skał możliwe jest więc odtworzenie naturalnych mechanizmów regulujących klimat planety.
Praktyczne znaczenie tych badań polega na tym, że umożliwiają one dokładniejszą rekonstrukcję dawnych środowisk oraz lepsze przewidywanie zmian zachodzących w systemie Ziemi. Opoka staje się przy tym ważnym wskaźnikiem geologicznym, który pozwala rozpoznawać obszary dawnej aktywności wulkanicznej i kierunki przepływu prądów morskich sprzed milionów lat. Wyniki badań pokazują również, jak wiele informacji można odczytać z jednej skały przy użyciu nowoczesnych metod analitycznych i interdyscyplinarnego podejścia, łączącego geologię, geochemię i nauki o klimacie.
Źródło: AGH w Krakowie
Czytaj też: Naukowcy na tropie poważnych chorób. Odkrywanie sekretów białek
Grafika tytułowa: Anton Maksimov 5642.su / Unsplash
