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