Skip to main content

Veliki miocenski koralni greben južne Avstralije

Opis

 

Koralni grebeni so ene najpomembnejših geoloških formacij na Zemlji, ki hkrati delujejo kot naravni arhivi zgodovinskih podnebnih sprememb in kot pomembni habitati za ohranjanje biotske raznovrstnosti. Veliki koralni greben v Avstraliji, ki se razteza na več kot 2.300 km, je svetovno znan primer, kjer geomorfni procesi, biološke interakcije in ekološki dejavniki ustvarjajo kompleksen sistem grebenov, lagun in drugih struktur. Ključni gradniki teh grebenov so bioherme, vzpetine, ki jih gradijo organizmi, kot so korale, alge in bakterije. Bioherme prispevajo k stabilnosti koralnih grebenov, hkrati pa so ključne za njihovo evolucijo.

Raziskovalno območje je ravnina Nullarbor v južni Avstraliji – ena največjih apnenčastih ravnin na svetu, ki pokriva več kot 200.000 km², kar je približno desetkrat več od površine Slovenije. Nullarbor je nastal kot del miocenskega karbonatnega platformskega sistema. Zaradi svoje dolgotrajne izpostavljenosti vremenskim in geološkim procesom Nullarbor ohranja edinstvene geomorfološke značilnosti, ki ponujajo vpogled v pretekle okoljske razmere. Njegova izjemna ravnina in odsotnost vegetacije omogočata prepoznavanje subtilnih značilnosti, ki so pogosto zabrisane v bolj kompleksnih krajinah.


Paradoks bioherme

V letu 2022 smo na Nullarborju odkrili biohermo s premerom 1300 m in višino 10 m, ki predstavlja pomemben geomorfološki pojav na sicer ravni površini Nullarborja. Glede na to da se kot individualna oblika pojavlja sama, je paradoks, saj bioherme običajno nastajajo v skupinah. Na primer, Halimeda bioherme, ki jih danes najdemo v Velikem koralnem grebenu, se pojavljajo v velikih sklopih kjer jih je mnogo. Nadaljnje preliminarne raziskave leta 2024 pa so pokazale, da so bioherme na Nullarborju pravzaprav pogostejše, kot smo sprva domnevali. Uporaba inovativnega satelitskega kartiranja vlažnosti sedimentov in evaporacije, prilagojenega iz raziskav na Marsu, je razkrila skupino bioherm, ki jih običajni podatki digitalnih modelov reliefa niso zaznali. Rezultati potrjujejo, da miocenski pogoji na Nullarborju niso bili le ugodni za rast posameznih bioherm, temveč tudi za razvoj obsežnega grebenskega sistema.

 


 


Faze projekta

Delovni sklop 1: Kartiranje površinske in podzemne topografije

A - Kartiranje in prostorska analiza bioherm in drugih struktur
Celovito in strateško raziskovanje celotne regije z namenom izdelave podrobnega zemljevida potencialnih bioherm in drugih struktur koralnih grebenov. Ta analiza bo omogočila natančne morfometrične podatke (npr. dolžino, širino), kot tudi natančno določitev njihove distribucije in medsebojne razdalje. Te informacije bodo služile kot osnova za napovedovanje še neodkritih bioherm na bolj zapletenih delih ravnine.

Ker ima Nullarbor le minimalne reliefne razlike, in ker lahko eolski sedimenti zravnajo nekatere dele območja z zapolnjevanjem depresij, bo potrebno uporabiti kombinacijo prostorskih informacij. Osnova za analizo bodo podatki TandemX digitalnega modela nadmorske višine. Poleg teh bomo uporabili radiometrične slike kalija (K), urana (U) in torija (Th). Te slike bodo omogočile razlikovanje med glinasto bogatimi sedimenti in kamnitimi površinami, saj glinasti minerali bolje vežejo uran in torij zaradi svoje fine teksture in velike specifične površine.Ž

Hkrati pa se zavedamo omejitev radiometričnih slik, ki tipično prikazujejo le zgornje centimetre površja. To bomo rešili z integracijo satelitskega kartiranja vlažnosti sedimentov in evapotranspiracije, ki je še posebej uporabno za Nullarbor zaradi njegove redke vegetacije. Diferencialne razlike v vlažnosti bodo omogočile identifikacijo podzemnih struktur in značilnosti. Raziskovali bomo podatke iz različnih faz vlažnosti tal: po dežju so razlike najbolj očitne med kamnitimi površinami in sedimenti, medtem ko se pri daljši suši najbolj izrazijo razlike v debelejših slojih sedimentov. Tako bomo ustvarili prvo natančno karto podzemne topografije Nullarborja.

B - Terenske meritve površinske in podzemne morfometrije
Najbolj izrazite bioherme, ki so vidne tudi na digitalnih modelih nadmorske višine, bodo podrobno zabeležene z brezpilotnimi letalniki (droni). Posnetki bodo združeni z uporabo fotogrametričnih metod v programski opremi Agisoft Metashape za izdelavo natančnih tridimenzionalnih modelov.

Ker projekt temelji na primerjavi med digitalnimi modeli nadmorske višine in satelitskimi podatki o vlažnosti sedimentov, bomo za potrditev in dopolnitev teh podatkov uporabili tudi geofizikalne metode za raziskovanje podzemne morfologije. Te metode bodo omogočile oceno debeline sedimentov, natančne podatke o podzemni morfologiji bioherm ter določitev njihove prvotne globine. Glavni metodi bosta električna upornost tal (ERT) in seizmični radar, saj tla z visoko vsebnostjo gline otežujejo uporabo radarja za prodiranje v tla (GPR).

Delovni sklop 2: Litološke raziskave

A - Zbiranje vzorcev
Na terenu bomo vzorčili bioherme in nato analizirali njihove geološke značilnosti, s poudarkom na identifikaciji karbonatnih faciesov (boundstone), ki dokazujejo biogeni izvor. Vzorčenje bo izvedeno na različnih biohermah od juga proti severu, da bi preučili stratigrafske razlike v pojavu bioherm skozi čas.

B - Laboratorijske analize
Laboratorijske analize bodo izvedene v sodelovanju z laboratoriji na ZRC SAZU in Univerzi v Ljubljani. Uporabljene bodo metode rentgenske difrakcije in fluorescenčne analize za identifikacijo mineralnih faz in stratigrafskih trendov. Analizageoloških zbruskov bo omogočila vpogled v teksturo, strukturo in diagenetsko zgodovino karbonatnih kamnin.

Delovni sklop 3: Časovna določitev

A - U-Pb datiranje koralnih fragmentov
Za določitev starosti bioherm bomo uporabili U-Pb datiranje koralnih fragmentov. Ta metoda temelji na značilnostih koral, ki vsebujejo visoke koncentracije urana in ugodno razmerje med izotopi urana in svinca (238U/204Pb). Tradicionalno je ta tehnika veljala za skorajda neuporabno pri tako imenovanih »odprtih sistemih«, kjer lahko voda vstopa ali zapušča kamnino, kar povzroča kompleksne procese, kot je izpiranje urana. Vendar pa so novejši modeli za odprte sisteme že pokazali obetavne rezultate, zaradi česar je metoda postala uporabna tudi za korale.
Z datiranjem koral, povezanih z biohermami, bomo natančno določili čas njihovega nastanka. To bo omogočilo povezavo bioherm z njihovim paleookoljskim kontekstom in hkrati prispevalo k natančnejši stratigrafski interpretaciji Nullarbor apnenca. 

B - Metoda kozmogenih nuklidov za oceno hitrosti denudacije (36Cl)
Nullarbor je zaradi dolgoletne izpostavljenosti atmosferi doživel različno intenzivne procese denudacije, ki so močnejši na jugu in šibkejši na severu. Doslej so bile ocene denudacije omejene na posredne metode in zgolj eno numerično vrednost. Uporaba kozmičnih nuklidov, kot je 36Cl, omogoča neposredno oceno dolgotrajnih hitrosti denudacije. Ta metoda je še posebej primerna za Nullarbor, kjer ravna površina, odsotnost vegetacije in stalno sušno podnebje zagotavljajo idealne pogoje za zanesljivo analizo.

Delovni sklop 4: Sinteza

A - Celovita sinteza
Podatki, zbrani v prejšnjih delovnih sklopih, bodo združeni v celovito sintezo, ki bo omogočila interpretacijo razvoja bioherm v okviru miocenskega koralnega grebenskega sistema. Na podlagi morfometričnih, geofizikalnih in litoloških analiz bomo potrdili obstoj več bioherm na površju ravnine Nullarbor in vzpostavili njihovo povezavo s koralnim grebenom.

Posebna pozornost bo namenjena povezavi med morfologijo bioherm in paleookoljskimi razmerami. S primerjavo bioherm od juga proti severu bomo rekonstruirali časovno zaporedje njihovega nastanka in razlike v stratigrafskih pogojih. Hkrati bomo ovrednotili vlogo bioherm pri oblikovanju kraških procesov in njihov vpliv na razvoj pokrajine.

B - Vpliv raziskave
Rezultati bodo prispevali k razumevanju miocenskih koralnih grebenov, ki so pomembni arhivi paleookoljskih in paleoklimatskih sprememb. Nullarbor, zaradi svoje ohranjenosti in specifičnih pogojev, ponuja edinstveno priložnost za preučevanje bioherm v kontroliranem okolju, brez motenj, ki jih povzročajo kasnejši geomorfološki procesi, kot so na primer tektonika ali glaciacija.

Raziskava bo imela tudi globalni pomen, saj bo razširila znanje o starodavnih biohermah in njihovi distribuciji po svetu. Poleg tega bodo metode in pristopi, uporabljeni v tej raziskavi, služili kot model za prihodnje študije karbonatnih platform in koralnih grebenov.
 


Raziskovalni projekt