Večplastne (multi-proksi) raziskave dedolomitizacije in z njo povezane speleogeneze v osrednji Sloveniji ter njun pomen za razumevanje začetnih faz mineralizacije sulfidov v južni Poljski

V literaturi, ki obravnava diagenezo karbonatov ali nekoliko redkeje hidrogeologijo karbonatnih vodonosnikov, so opisi dedolomitizacije oziroma kalcitizacije ali re-kalcitizacije dolomita dokaj pogosti, vendar pa ostaja neposredna povezava med procesi dedolomitizacije in/ali njenimi produkti ter speleogenezo še vedno nerazjasnjena. Menimo, da bodo imeli rezultati prijavljenega projekta ne glede na to, da bo študija zajemala prostorsko razmeroma omejeno območje Rovt v osrednji Sloveniji, veliko širši vpliv in uporabnost. V projektu nameravamo opisati nove speleogene procese, ki so verjetno skupni mnogim okoljem, kjer regionalni podzemni vodotoki prečkajo mešana evaporitno-karbonatna sedimentna zaporedja. Tak mehanizem bi lahko bil odgovoren za visoko stopnjo poroznosti in nestabilnosti karbonatov globoko pod zemeljskim površjem, kar je zelo pomembno za razumevanje regionalnih tokov v kraških vodonosnikih. Območja z visoko stopnjo poroznosti so lahko primerna tudi kot rezervoarji ogljikovodikov in geotermalne vode, ali kot lokacije začetnih faz mineralizacije nekaterih rud. Ta študija bi lahko spodbudila raziskovalce, da ponovno ocenijo povezave med zabrečenimi in dedolomitnimi horizonti, ki so v nekaterih kraških regijah pogosti, ter z njimi povezanimi jamami, nastanek katerih je bil sicer tradicionalno razložen z "običajno" meteorno (epigeno) speleogenezo. Morda so nekatere od njih, vsaj v začetni fazi, nastale s podobnimi procesi kot jame , ki jih bomo raziskovali v predlaganem projektu, nato pa so bile, zlasti v humidnih območjih, ali pa kjer je dedolomit služil kot incepcijski horizont speleogeneze, preoblikovane. Mešana evaporitno-karbonatna zaporedja in z njimi povezana pojavljanja dedolomita so v številnih območjih Poljske pogosta. V južnem delu države se namreč v takšnih geoloških razmerah pojavljajo mineralizacije sulfidov (npr. Zn-Pb-Fe, Cu-Fe). Kot take bi morale predlagane raziskave v osrednji Sloveniji prispevati tudi k izboljšanju znanja o začetnih stopnjah nastajanja zgoraj omenjenih sulfidnih rud.

Predlagano raziskovano območje v osrednji Sloveniji nam ponuja edinstveno priložnost za izvedbo večplastnih (multi-proksi) študij procesov dedolomitizacije in z njo povezane speleogeneze. Rezultati predhodnih hidrogeokemijskih študij na območju Rovt so pokazali, da se raztapljanje kalcijevih sulfatov in dedolomitizacija globoko pod površjem še vedno dogajata. Tako naše izbrano študijsko območje predstavlja edinstven poligon za preučevanje neposredne povezave med še potekajočimi procesi raztapljanja Ca-sulfatov, dedolomitizacije in speleogeneze ter njihovimi fosiliziranimi produkti.

Testirali bomo dve osnovni hipotezi o speleogenezi, povezani z dedolomitom: (1) Dedolomitna telesa, ki sledijo razpoklinskim conam, so nastala s procesi, povezanimi z globoko pod površjem pretakajočimi se meteornimi vodami, ki so na svoji poti prečkale evaporitne horizonte in so nato, obogatene s kalcijem in sulfatom, povzročile dedolomitizacijo primarnega dolomita; taka območja dedolomita, so bila bolj prepustna in bolj nagnjena k raztapljanju ter tako najprimernejša za kasnejšo hipogeno in/ali epigeno speleogenezo; (2) del sulfatnih kamnin je bil raztopljen globoko pod površjem v redukcijskih pogojih, kjer je v prisotnosti organskih spojin nastajal vodikov sulfid (H2S), ki je bil višje proti površju oksidiran v močno žvepleno kislino (H2SO4). Zaradi raztapljanja dolomita z močno žveplovo kislino so nastale jame, kot stranski produkt pa skorje Ca-sulfata na njihovih stenah. Kasneje so se v pogojih »običajnega« meteornega hidrogeokemičnega okolja sulfatne skorje raztopile ali nadomestile s kalcitom, sočasno pa je bil dolomit na stiku z omenjenimi skorjami zaradi učinka t.i. skupnega iona (»common-ion effect«) nadomeščen s kalcitom (dedolomit).

Da bi razumeli pretekle procese, fosilizirane posledice katerih sedaj opazujemo na jamskih stenah, bodo potrebne obsežne hidrogeokemične raziskave, vključno s stabilnimi izotopi, raziskave globokih vrtin tega območja in večplastne (»multi-proksi«) študije jam in površja. Te študije bodo zajemale celovite mineraloške, petrografske, geokemične, vključno s stabilnimi izotopi, geološke, speleološke in geomorfološke, tako terenske kot laboratorijske, raziskave. Za preizkus verjetnosti predvidenega poteka z dedolomitom povezane speleogeneze, ki bo temeljil na tej raziskavi, bomo uporabili numerično modeliranje.

A cave passage entirely developed in yellowish-brown dedolomite; note remnants of secondary brownish infilling clayey deposit (left picture). The transition from dolostone (dark grey) over partly dedolomitized dolostone (pale grey) to dedolomite (yellowish-brown) (upper right picture). Preserved crinoide ossicles in dedolomite (lower right picture). All pictures were taken in Mravljetovo brezno v Gošarjevih Rupah cave (photo: B. Otoničar).