Geochemia przemian minerałów skałotwórczych pod wpływem wód lodowcowych na Spitsbergenie

Abstract

This study focused on characteristics of mechanisms of chemical weathering and mineral transformations in young polar soils of Spitsbergen (Arctic). The study area is located on the foreland of a retreating glacier. Mineral composition of the bottom moraine in the foreland of the glacier as well as chemical composition and physicochemical parameters of pore waters were determined. The dominating processes governing the system were inferred from characteristics and correlation of mineral surfaces in micro scale (scanning electron microscopy) with bulk chemistry of pore waters. Computer program PHREEQC was used to model the mechanisms of mineral-water interaction and weathering reactions. Soils from this area are in the initial stage of development and the dominant minerals in the skeleton are minerals from country rocks. Secondary minerals were determined mostly in the older sediment. The study shows a strong correlation between pore water chemistry and progress of mineral alterations with the distance from the front of the glacier. Celem pracy było określenie mechanizmów wietrzenia chemicznego, które wpływają na przemiany minerałów skałotwórczych obecnych w glebach polarnych na obszarze Spitsbergenu. Stanowiska badawcze znajdowały się na przedpolu cofającego się lodowca i obejmowały zarówno gleby, jak i wody porowe. Opróbowanie zostało wykonane w taki sposób, aby kolejne próbki różniły się wiekiem, czyli czasem odsłonięcia spod lodu (od 5 do ok. 70 lat). Badania obejmowały określenie składu mineralnego materiału na przedpolu lodowca oraz składu chemicznego i parametrów fizykochemicznych wód porowych przepływających przez osady oraz potwierdzenie obserwowanych zmian dzięki modelowaniu „wstecz” programem geochemicznym PHREEQC. Gleby znajdujące się w badanym obszarze są w początkowym stadium rozwoju a dominującymi składnikami szkieletu ziarnowego są minerały pochodzące z podłoża. Dopiero z czasem pojawiają się produkty ich przemian, czyli minerały wtórne. Przeprowadzone badania ukazują silną korelację przemian chemicznych wód porowych oraz zmian w składzie chemicznym i morfologii minerałów wraz ze zmianą odległości od czoła lodowca. Modelowanie geochemiczne pozwoliło na pełną charakterystykę mechanizmów wietrzenia w klimacie polarnym.