Vznik červeného zbarvení sedimentů v různých přírodních prostředích a jeho možnou souvislost s vývojem zemské atmosféry, hydrosféry či biosféry se pomocí analýzy vzorků odebraných z říčních koryt a pouštních oblastí snaží objasnit odborníci z katedry geologie přírodovědecké fakulty. Na tříletý výzkum geologických vrstev v České republice, Velké Británii a Spojených státech amerických získali grant nazvaný Raně diagenetická mobilita geochemických indikátorů redoxních podmínek a paleoklimatologický význam kontinentálních červených vrstev podpořený Grantovou agenturou České republiky.
„Budeme zkoumat triasové a jurské červeně zbarvené sedimenty (červené vrstvy /redbeds), které jsou produktem říční nebo pouštní větrné sedimentace. Chceme zjistit, jakými způsoby v nich dochází k červenání,“ uvedl Ondřej Bábek z katedry geologie. Vědci mají ambici zjistit, zda červené vrstvy sedimentů mají paleoklimatologický význam a zda indikují zvýšenou přítomnost kyslíku v dávné zemské atmosféře nebo příhodnější oxidační podmínky.
Pískovce a jiné sedimenty za výrazně červené zabarvení vděčí přítomnosti oxidu železa – hematitu, což je nejvyšší oxidační forma železa v přírodě. Železo, které je dostupné v běžných horninách a také například ve vyvřelých minerálech jako olivín či biotit, se postupně transformuje a nakonec zoxiduje na konečný hematit, který horninu zbarví do červena. Každý oxidační proces je podmíněn přítomností kyslíku, případně jiných elektronových akceptorů. Červené vrstvy v sedimentech, které souvisí s oxidací železa, mohou tedy být důležitým indikátorem přítomnosti kyslíku v atmosféře a hydrosféře.
Vzorky sedimentů různého stáří odborníci postupně odebírají v Česku i zahraničí, kvartérní říční sedimenty v nivě řeky Moravy a ledovcové sedimenty v okolí Hrádku nad Nisou nebo devonské říční sedimenty v jižním Walesu. „Chceme vytvořit časový průřez geologickou minulostí Země. Například z moravských profilů jsme díky datování pomocí radiokarbonové metody zjistili, že červenání těchto vrstev probíhalo v horizontu několika desetiletí až staletí,“ řekl Ondřej Bábek.
Geologové Ondřej Bábek, Daniel Šimíček a Jaroslav Kapusta se začátkem října vypraví také do města Moab v Utahu, kde budou zkoumat vzorky triasových a jurských červených vrstev v okolí národních parků Canyonlands a Arches. „V dobře přístupném terénu bez vegetace, ve kterém jsou vrstvy výborně odkryté, se zaměříme na vzorkování několika vrstevních profilů o mocnosti 200 a 300 metrů,“ řekl Ondřej Bábek. Terénní výzkum zahrnuje podrobnou dokumentaci každé vrstvy, terénní měření spekter záření gama a odběr stovek vzorků, díky kterým zjistí kompoziční a mineralogické změny napříč profilem.
Odebrané vzorky poputují na přírodovědeckou fakultu a Geologický ústav AV. Na katedře analytické chemie budou prozkoumány pomocí hmotnostní spektrometrie s laserovou ablací, na katedře geologie provedou měření difuzní odraznostní spektrometrie, magnetické susceptibility, prvkového složení pomocí RTG fluorescenční spektrometrie a provedou mineralogické rozbory pomocí různých metod optické mikroskopie a elektronové mikroskopie včetně mikrochemických analýz. Spoluřešitel projektu Lukáš Ackerman z Geologického ústavu AV bude zkoumat izotopy kovů jako je uran, železo a molybden.
„To jsou prvky citlivé právě na redoxní změny či prostředí. Zda prostředí, ve kterém daný minerál vznikal, bylo oxické, dysoxické nebo anoxické, případně jaký byl jeho redoxní potenciál. Vyhodnocení veškerého materiálu trvá zpravidla rok,“ podotkl Ondřej Bábek.
Práce olomouckých vědců může také vnést nové světlo i do výzkumu atmosféry na Marsu, kterému se pro jeho typicky červené zbarvení říká rudá planeta. „Data z roverů Pathfinder, Perseverance a Curiosity ukazují, že červená barva Marsu je způsobena hematitem. To znamená, že na Marsu mohlo v minulosti docházet k oxidačním reakcím primárního železa, i když ne nutně za přítomnosti kyslíku,“ upozornil Ondřej Bábek. Kromě toho se také postupně ukazuje, že některé vrstvy na Marsu mají například jezerní původ. „Nálezy bahenních prasklin v kráteru Gale ukazují, že na Marsu byla v minulosti jezera se stojatou vodou a relativně stabilním, cyklickým hydrologickým režimem. Mohlo tam docházet ke zvětrávání primárních minerálů, uvolňování železa a jeho postupné přeměně do sekundárního hematitu,“ dodal Ondřej Bábek.