Clay Ground Collectiven Savimineralogian neuvonantaja Javier Cuadros kertoo tuoreimmat havainnot saven koostumuksesta.
savi on silikaattikivien ja veden välisen kemiallisen reaktion tuote. Erilaiset savilajit ja niiden erilaiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet määräytyvät niiden yksilöllisen kemiallisen koostumuksen ja rakenteen perusteella. Kaksi tunnettua savea ovat kaoliini ja”ekspansiivinen savi”. Kaoliinia käytetään lukuisissa teollisissa sovelluksissa, mutta se tunnetaan parhaiten posliinisaven pääkomponenttina. Ekspansiivinen savi on ryhmä mineraaleja, joista käytämme nimitystä ”smektiitti”, joka laajenee veden imeytymisen kautta rakenteensa sisällä. Smectitellä on myös monia teollisia sovelluksia, mutta se aiheuttaa suuria ongelmia rakentamisessa, koska se imee ja vapauttaa vettä ympäristöolosuhteista riippuen. Tämä voi aiheuttaa maan liikehdintää, jolla on katastrofaalisia vaikutuksia rakennuksiin.
miten nämä hyvin erilaiset savilajit sitten muodostuvat? Miksi joskus muodostuu kaoliinia ja joskus smektiittiä tai oikeastaan mitään monista muista savimineraaleista? Useimmat tämän kysymyksen tutkimukset ovat keskittyneet epäorgaanisiin tekijöihin, kuten: alkuperäisen silikaattikiven koostumus, kiven kemiallista hyökkäystä tuottavien vesien kemia, lämpötila, veden pH jne. Lämpötila voi viitata ympäristön olosuhteisiin, kalliota vastaan hyökkäävän sadeveden lämpötilaan tai tietystä lähteestä kuten kuumasta lähteestä tulevien vesien hyökkäykseen. Nykyään tunnetaan kohtuullisen hyvin eri savilajeja tuottavat epäorgaaniset olosuhteet.
yksi asia kuitenkin puuttuu: elämä. Eläviä organismeja, erityisesti pieneliöitä, on ollut olemassa suurimman osan maapallon elinajasta. Kuinka tärkeitä ne ovat savea synnyttävissä prosesseissa? Kuinka suuri osa ympärillämme olevasta savesta on sellaista, koska elämä ”häiritsee” sitä? Kuvitelkaamme esimerkiksi, että bakteerit kirjaimellisesti peittävät jokaisen maan kiviaineksen tai mineraalijyvän pinnan pinnasta jopa 3 kilometrin syvyyteen. Elämänmuodot ovat niin erilaisia ja niiden toiminta niin monimutkaista, että tätä tietoa on hyvin vaikea kerätä ja systematisoida. Edistymme hitaasti.
minun ja muiden yhteistyökumppaneiden viimeaikaiset tutkimukset ovat selvittäneet hyvin erilaisten kemia-ja mikrobipopulaatioiden vesien reaktiota vulkaaniseen lasiin. Mikrobit menestyivät kokeissa onnellisesti, kuten alla olevasta kuvasta näkyy: siinä missä musta hiekka näyttää vulkaanista lasia ja vaalea pörröinen aine ovat mikrobiyhdyskuntia.
elektronimikroskoopilla voitiin nähdä, miten mikro-organismit kiinnittyivät lasirakeisiin, kuten alla olevissa kuvissa, joissa näkyy soluja ja biologista kudosta lasilla (kuvan hyvin sileä pinta vasemmalla) ja muilla mineraalipinnoilla (monikulmaiset muodot oikeassa kuvassa). Kaikki näissä kuvissa on mikrometrejä kooltaan (1 mikrometri on 1 miljoonasosa metristä).
oliko tämän yhteydenotolla jotain vaikutusta? Ei aina, mutta toisinaan oli. Suurin havaittu vaikutus oli mikrobeilla, jotka synnyttivät ”biofilmin”, joka lopulta sulki kaikki pintavärikuvassa osittain kehittyneet lasirakeet. Kokeiden lopussa koko lasirakeiden massa muodosti yhden kappaleen mikro-organismien aiheuttaman Ansan vuoksi. Joissakin tapauksissa biofilmin kemialliset olosuhteet olivat melko erilaiset kuin veden ulkopuolella, ja muodostunut savi oli myös erilainen kuin kontrollikokeissa muodostunut savi, jossa ei ollut mikrobeja, vain lasi ja vesi.
millainen savi muodostui? Tämä oli pääasiassa smektiittiä, mutta kemialliselta koostumukseltaan erilaista, ja jonkin verran kaoliinia siellä täällä. Smektiitin erityinen koostumus on erittäin tärkeä kivien elinkaaren ymmärtämiseksi. Sen vaikutus, että smektitillä on paljon alumiinia, on hyvin erilainen kuin sillä, että smektitillä on paljon magnesiumia. Tämä on juuri se ero, jonka mikro-organismit tekivät kokeissa. Luonnossa koostumukseltaan erilaisten smektiittisaven oletetaan tulevan erilaisista ympäristöistä. Mutta tämä koe osoittaa, että mikro-organismit voivat luoda erilaisen ympäristön hyvin pienessä mittakaavassa, kemiallisesti hyökätyn kiven viereen, ja ne voivat tehokkaasti ohittaa laajamittaiset ympäristöolosuhteet.
voit iloksesi tietää, että sekä alumiinia että magnesiumia sisältävät savet soveltuvat mallintamiseen, vaikka ne eivät käyttäydy täsmälleen samalla tavalla poltettaessa.
varo lähikuukausina uutisia savesta elämän indikaattorina Marsissa.