Kupferschiefer to skała osadowa, która występuje na terenie Polski

Nr wniosku: 202485, nr raportu: 19368. Kierownik (z rap.): dr hab. Renata Matlakowska
Kupferschiefer to skała osadowa, która występuje na terenie Polski
południowo zachodniej. Powstała ona 256 mln lat temu (Górny Perm)
i jest zbudowana z materii organicznej złożonej przede wszystkim
z węglowodorów alifatycznych i aromatycznych, a także licznych
minerałów – m.in. kwarcu, krzemianów, glinokrzemianów, węglanów
i siarczków. W skale tej występuje kilkadziesiąt pierwiastków –
najważniejsze to miedź i srebro – Kupferschiefer jest jednym
z największych złóż tych metali na świecie, ale także metale ziem
rzadkich (m.in. samar, gadolin, europ) i metale ciężkie (m.in. arsen,
rtęć, ołów, kadm). Złoże to jest eksploatowane przez KGHM Polska
Miedź S.A. na terenie Lubińsko-Głogowskiego Okręgu Miedziowego,
gdzie znajdują się trzy kopalnie – Lubin, Rudna i PolkowiceSieroszowice.
W wyniku działalności górniczej powstało setki tysięcy
kilometrów korytarzy, które stanowią unikalne środowisko podziemne
(Ryc. 1). W środowisku tym żyją mikroorganizmy - bakterie,
archeony i grzyby (Ryc. 2 i 3). Są to tzw. litobionty, dla których skała
Kupferschiefer jest źródłem węgla i energii oraz makro
i mikroelementów.
Wśród
mikroorganizmów
zasiedlających
podziemne kopalnie wykryto wiele ciekawych rodzajów i gatunków,
wykazujących przystosowanie do tego unikalnego środowiska.
Szczególnie ciekawe są zespoły mikroorganizmów, które reprezentują
różnorodne strategie metaboliczne. Są to m.in. mikroorganizmy, które
wykorzystują związki organiczne (organoheterotrofy), ale także takie,
które mogą żyć korzystając jedynie ze związków mineralnych
(chemolitoautotrofy). Wśród mikroorganizmów litobiontycznych
zasiedlających podziemne kopalnie są również mikroorganizmy
produkujące metan (metanogeny), a także takie, które metan
rozkładają (matanotrofy). Ponadto w kopalniach miedzi występują
mikroorganizmy oporne na metale ciężkie oraz tolerujące duże
zasolenie.
Mikroorganizmy poprzez swój metabolizm powodują
rozpuszczanie (wietrzenie) Kupferschiefer (Ryc. 4). Efektem tego
procesu jest rozkład pierwotnych związków organicznych
i mineralnych. Z drugiej strony w wyniku wspomnianego metabolizmu
powstaje szereg nowych związków organicznych i nieorganicznych.
Wśród nich są produkty degradacji materii organicznej, takie jak
alkohole, kwasy, ketony, aldehydy, oraz wtórne związki nieorganiczne,
w tym liczne biominerały (siarczany, siarczki i węglany) (Ryc. 5, 6).
Wyżej opisane procesy przebiegają przy udziale różnorodnych
enzymów produkowanych przez mikroorganizmy, które odgrywają
rolę przede wszystkim w procesach utleniania i redukcji skał. Ważną
rolę w tych procesach pełnią także metabolity, a więc związki
organiczne i nieorganiczne, które są produkowane w wyniku
metabolizmu mikroorganizmów. Najważniejsze z nich to kwasy, takie
jak kwas siarkowy, powstający w wyniku utleniania siarczków czy
kwasy tłuszczowe będące produktami degradacji węglowodorów.
Podsumowując, mikroorganizmy odgrywają ważną rolę w
przeobrażaniu podziemnej skały Kupferschiefer, wpływają na jej skład
geochemiczny i właściwości fizykochemiczne, a także mają ogromny
wpływ na chemię wód podziemnych.
Ryciny:. (1) Kopalnia miedzi Lubin; (2) Biofilm naskalny; (3) Grzyb
naskalny; (4) Częściowo rozpuszczona skała; (5-6) Minerały biogeniczne.
1
2
3
1
4
5
6