Delo, Znanost - Matevž Novak: Kakšna je zveza med ledvicami dalmatincev in dolomitom?
Dolomit je poleg apnenca najbolj značilna kamnina v Sloveniji, hkrati pa bi lahko rekli, da je, vsaj po videzu, najbolj dolgočasna. Velik del slovenskega goratega in hribovitega sveta gradi enoličen, krušljiv, svetlosiv, masiven dolomit mezozojske starosti brez fosilov in zanimivih struktur, kakršne najdemo v apnencih. Marsikje pa dolomiti, navadno bolj pisani in temneje sivi, nastopajo v obliki plasti, ki se menjavajo s plastmi drugih kamnin, najpogosteje apnencev, laporovcev, glinavcev in meljevcev. Na zemljevidu razširjenosti dolomitov v Sloveniji tako vidimo, da jih lahko najdemo skoraj povsod, razen na severovzhodu države in na Primorskem.
Francoski mineralog Déodat de Dolomieu je leta 1791 prvi natančno opisal kamnino v italijanskih Alpah, ki jo je Nicolas-Dénédict de Saussure leto zatem poimenoval »dolomie« oziroma dolomit. Istoimenski mineral s kemijsko formulo CaMg(CO3)2, iz katerega je dolomitna kamnina sestavljena, je bil prepoznan šele nekaj let kasneje. Ker kamnina dolomit nastaja s kemičnim izločanjem tega kalcijevomagnezijevega karbonatnega minerala iz nasičene morske vode in usedanjem na zemeljskem površju v normalnih razmerah, jo imenujemo kemična karbonatna usedlinska ali sedimentna kamnina. Izločanje ali obarjanje karbonatnih mineralov iz morske vode opišemo s kemijsko reakcijo Ca2+ + Mg2+ + 2(CO3)2 je enakovredno CaMg(CO3)2. Kadar je razmerje med magnezijevimi in kalcijevimi ioni višje od 0,67, reakcija poteka v desno smer in izloča se dolomit, pri nižjem razmerju pa se izločata minerala kalcit ali aragonit (oba s kemijsko formulo CaCO3), iz katerih nastaja apnenec. V resnici je povprečno razmerje Mg2+/Ca2+ v morski vodi približno 5,2, kar pomeni, da je za nekaj velikostnih redov prenasičena z »dolomitom«, vendar se dolomit danes v normalnih razmerah na zemeljskem površju tako rekoč ne izloča! Težava je v kristalni rešetki dolomita, ki je ravno dovolj zapletena, da se pri veliki hitrosti izločanja ne more zgraditi. Poleg tega se zaradi hidratacije ionov Mg2+ z molekulami vode ioni Ca2+ hitreje vključujejo v kristalno rešetko in namesto dolomita se tvorita kalcit ali aragonit. Zanimivo je, da je tudi umetna sinteza dolomitnih kristalov v laboratoriju uspela samo pri temperaturah, višjih od 100 stopinj Celzija. Visoke temperature, ki ustrezajo razmeram pod debelim pokrovom sedimentnih kamnin, pospešujejo gibanje ionov Mg2+ in Ca2+ in njihovo urejanje v kristalne rešetke.
Če se torej danes dolomit pri normalnih temperaturah in tlakih ne izloča, se nam seveda postavlja vprašanje, kako so potem v geološki zgodovini nastale tako ogromne debeline dolomita, kakršne gradijo na primer italijanske Dolomite ali pa velik del slovenskih Julijcev. To vprašanje že dolgo muči tudi znanstvenike in je glavni del tako imenovanega »dolomitnega problema«, ene največjih še do danes ne povsem pojasnjenih ugank geološke vede.
Najstarejši »slovenski« dolomiti
Pa poglejmo, iz katerih geoloških obdobij so dolomiti v Sloveniji, kakšni so in v kakšnih okoljih so nastali. Najstarejše dolomite velikih debelin iz starega zemeljskega veka (paleozoika) najdemo v Karavankah, v Škofjeloškem in Polhograjskem hribovju, na Cerkljanskem, Idrijskem in v Posavskih gubah. Najbolj značilni in lahko prepoznavni so rumenkasto sivi, izrazito luknjičasti različki, ki jih zaradi podobnosti čebeljemu satovju imenujemo satasti dolomiti. Plasti teh dolomitov so vsebovale kristale sadre, vendar je sadra slabo obstojna in je bila iz dolomitov izprana, pri tem pa je zapustila precej velike prazne celice z ostrorobimi pregradami. Sadra nastaja v zelo vročem in suhem puščavskem podnebnem pasu pri hitrem izhlapevanju morske vode na slanih plimskih ravnicah. V takem okolju, imenovanem tudi sabkha, ki je prevladovalo v obdobju poznega perma pred približno 255 milijoni let, so nastali satasti dolomiti. Že kmalu je morje zalilo plimske ravnice in na dnu obsežne plitve kontinentalne police so v zgodnjem triasu, najstarejšem delu srednjega zemeljskega veka (mezozoika), nastale plasti pisanih rumeno, rjavo, rožnato in zeleno sivih dolomitov v menjavanju s plastmi laporovcev in glinavcev. Ti dolomiti so zelo razširjeni in jih najdemo skoraj povsod v Sloveniji (glej zemljevid).
Srednji trias je v geološkem razvoju ozemlja današnje Slovenije prinesel velike spremembe. Dolgi in globoki prelomi so ozemlje razkosali na velike tektonske bloke in ves osrednji del do tedaj enotne obsežne plitve kontinentalne police se je pogreznil več sto metrov globoko pod morsko gladino. Na obeh robovih tega globokega jarka, imenovanega tudi Slovenski bazen, sta zaživeli plitvomorski karbonatni polici. Na severni so nastale kamnine, ki gradijo Julijske in Kamniško-Savinjske Alpe ter Karavanke, na južni pa tiste, ki gradijo karbonatne masive južne Slovenije, od Banjščic in Trnovskega gozda prek Idrijsko-Cerkljanskega in Škofjeloško-Polhograjskega hribovja, Notranjske in Dolenjske do Gorjancev. V začetku poznega triasa pred približno 220 milijoni let je na teh plitvih morskih policah nastal masiven (neplastnat) svetlo siv apnenec s pogostimi fosilnimi ostanki kalcitnih alg. Velik del tega apnenca pa se je pozneje spremenil v dolomit. Dolomit namreč lahko nastaja iz apnenca v diagenezi, to je v procesu, s katerim opisujemo spremembe, ki potekajo v usedlini (sedimentu) od njene odložitve do strditve (litifikacije) v sedimentno kamnino, in tudi vse poznejše spremembe, ki jih doživlja že trdna kamnina zaradi sprememb temperature in/ali tlaka. Diagenetsko spremembo apnenca v dolomit imenujemo dolomitizacija. Pri tej pride do nadomeščanja ionov Ca2+ z ioni Mg2+ in do prekristalizacije kalcita ali aragonita v dolomit. Nastopi lahko že takoj po odložitvi sedimenta ali pa veliko pozneje v trdni kamnini. Med poznodiagenetsko prekristalizacijo v drobnozrnatem apnencu začnejo rasti ostrorobi romboedrični dolomitni kristali, ki močno spremenijo strukturo kamnine in večinoma uničijo fosilne ostanke. Iz opisanega apnenca z algami je tako nastal krušljiv bel »kristalast« debelozrnat dolomit, ki ga zaradi podobnosti kristalnemu sladkorju imenujemo tudi saharoidni dolomit. Fosilni ostanki alg so v njem redko vidni in komaj prepoznavni.
Do 1200 metrov dolomitnih skladov
Najdebelejša skladovnica dolomita v Sloveniji je nastala v najpoznejšem triasu. Na obeh opisanih plitvih karbonatnih policah se je v nekaj več kot 16 milijonih let odložilo kar do 1200 metrov dolomitnih skladov. Nastajali so v medplimskem in nadplimskem pasu, vendar tudi ti večinoma v zgodnjediagenetski dolomitizaciji apnenca. Zanje so značilne debele plasti, v katerih se menjavajo svetlo in temno sivi pasovi. Svetli pasovi so iz drobnozrnatega dolomita, v temnih pa so med dolomitom gosto naložene zelo tanke lamele fosilnih modrozelenih cepljivk, ki jih imenujemo stromatoliti, ki so najstarejši množični fosilni ostanki na Zemlji in so v fosilnih zapisih prisotni že 3,5 milijarde let. Najverjetneje so prav modro zelene cepljivke s fotosintezo najbolj prispevale k močnemu povečanju vsebnosti kisika v prvotni Zemljini atmosferi. Še danes tvorijo stromatolite, na primer v plimskem pasu Zaliva morskega psa (Shark Bay) na zahodni obali Avstralije.
Popolnoma drugačni dolomiti od plitvovodnih stromatolitnih pa so sočasno nastali v Slovenskem bazenu. Ker je izločanje karbonata v globokem morju precej počasnejše, se jih je v enakem obdobju tam odložilo samo do 350 metrov. Najbolj značilen je siv ploščast in plastnat dolomit z velikimi gomolji ali lečami črne kremenične kamnine –roženca. Najdemo ga v pasu, ki se od Kobarida na zahodu razteza po sredini Slovenije prek Kranja in Škofje Loke do Celja in na Kozjansko na vzhodu. Po lepih profilih v Baški grapi ga imenujemo baški dolomit.
Del rešitve »dolomitnega problema « zdaj že poznamo. Mnogi dolomiti so nastali pri dolomitizaciji iz apnenca. Šele pred nedavnim so našli tudi nekaj krajev, kjer se danes izloča dolomit, in sicer v zelo slanih jezerih v južni Avstraliji, nato v zelo slanih lagunah pri anaerobnih pogojih vzdolž obale Ria de Janeira, v globokih morjih z veliko vsebnostjo organskih snovi–in v ledvicah psov dalmatincev.
Matevž Novak