Raziskovanje potencialne uporabnosti speleotemov jamskega mleka kot paleookoljskih arhivov

Jamsko mleko (ang. moonmilk) je nenavadna, a razmeroma pogosta oblika jamskih sedimentov z mehko in plastično strukturo, ko jo največkrat sestavljata dve vrsti vlaknatih kristalov kalcita: igličasti vlaknati kalcit (ang. needle fibre calcite) in kalcitna nanovlakna. Kristalni obliki tvorita 3D teksturo z izjemno visoko poroznostjo, ki jo pri hidrirani obliki jamskega mleka lahko sestavlja do 95% vode. Natančen mehanizem nastanka jamskega mleka še ni znan; prevladuje mnenje, da vlaknate kalcitne tvorbe nastajajo kot posledica mikrobioloških procesov. V naših predhodnih raziskavah smo ugotovili, da je jamsko mleko dejansko bogato z mikrobno biomaso in hranili, vendar pa ima voda, ki se izceja iz sedimenta, zelo nizke ravni ATP, kar kaže na omejeno mikrobno aktivnost. Poleg tega smo ugotovili, da je voda, ki zapolnjuje pore med kalcitnimi vlakni, nasičena ali blizu nasičenosti glede na kalcit (SIC ≈ 0), kar še povečuje kompleksnost vprašanja o nastanku jamskega mleka. Aktivna in fosilna nakopičenja jamskega mleka se pojavljajo v različnih oblikah: kot akrecijske obloge na stenah jam, stalaktiti z ravno spodnjo stranjo, terasaste forme in ponvice ter kot sprimki, ki nastajajo v jamskih bazenih. Klasične oblike sige, na primer stalagmiti, so znani kot prvovrsten arhiv različnih paleoklimatskih indikatorjev (ang. palaeoclimate proxies). Siga za svojo rast potrebuje vodo, ki pronica skozi dobro razvita tla in karbonatno kamnino, iz vode pa se v jamskih okoljih postopoma, tipično v laminah izločajo karbonatni minerali. Podobno kot klasični karbonatni speleotemi ima tudi jamsko mleko potencial ohranitve paleookoljskih indikatorjev v mineralnih tvorbah. Pri tem je pomembno poudariti, da se jamsko mleko izloča v posebnih okoljskih razmerah – pogosto v mrzlih, alpskih območjih, kjer za izločanje običajnih sig ni ustreznih pogojev, zato bi paleookoljski podatki iz jamskega mleka lahko izboljšali prostorsko-časovno pokritost, zlasti za gorske regije, ki so zelo občutljive na okoljske spremembe. Vendar pa je potrebno potencial jamskega mleka kot morebitnega paleookoljskega arhiva šele proečiti, saj načini precipitacije kacita v jamskem mleku in mehanizmi ohranitve paleookoljskega zapisa v njem še niso raziskani. Petrografske, geokemične in mikrobiološke analize bodo opravljene na vzorcih jamskega mleka iz dveh jam: Snežne jame na Raduhi (1556 m n.v., ~ 70 km N od Ljubljane) in Košelevke (634 m n.v., 25 km WSW od Ljubljane). Vzorčevali bomo različne vrste jamskega mleka, v jedrih pa bomo v več plasteh odvzeli tudi vzorce za radiokarbonsko datiranje ter analize stabilnih izotopov (δ13C in δ18O) in elementne sestave. Poleg tega bomo vzorčevali preniklo in ekstrahirali intersticijsko vodo iz jamskega mleka in v njej analizirali stabilne izotope (δD in δ18O). Naša nova prilagojena metoda kriogene vrstične elektronske mikroskopije bo omogočila vizualizacijo prvotne strukture jamskega mleka, pri čemer se bomo izognili posledicam deformacije pri dehidraciji vzorcev; na ta način bomo lahko rekonstruirali zgradbo jamskega mleka, razmerje med mineralnimi tvorbami in mikrobi ter posledično mehanizme tvorbe in kasnejših diagenetskih procesov. Za opredelitev okoljskih razmer, v katerih nastaja jamsko mleko, bomo v obeh jamah izvajali podroben monitoring zraka in vode. Da bi ocenili, kako so okoljski parametri zapisani v jamskem mleku, bomo podatke monitoringa korelirali z indikatorji, pridobljenimi iz trenutno nastajajočega jamskega mleka. Pridobljene geokemične podatke bomo primerjali s tistimi iz starejšega (fosilnega) jamskega mleka, kar bo skupaj s petrografskimi preiskavami in rekonstrukcijo diageneze omogočilo opredelitev jamskega mleka kot novega paleoklimatskega arhiva. Predvidevamo, da bodo rezultati pomenili velik napredek na področju raziskav paleoklimatolskega zapisa v karbonatnih speleotemih.