Pracovní skupina sedimentologie a environmentální geologie

Ondřej Bábek
Martin Faměra
Jan Sedláček
Daniel Šimíček
Aleš Novák (PhD student)

Studium osudu antropogenních polutantů v prostředí a sedimentární archívy historické kontaminace.

Znečištění životního prostředí činností člověka je jedním z velkých problémů moderního světa. Antropogenní polutanty (těžké kovy, radionuklidy a persistentní organické látky) se do prostředí dostávají z mnoha zdrojů, například emisemi z dopravy, energetiky, průmyslu, zemědělství a odpadních vod. Tyto často silně toxické látky se často váží na drobné pevné částice a jejich další pohyb a konečné uložení tak souvisí s větrným a vodním transportem. Polutanty se často akumulují v přírodních „úložištích“ kolem řek a vytváří tak sekundární zdroje kontaminace a možná ekologická rizika (tzv. „časované chemické bomby“).

Skupina odborníků na katedře geologie se zabývá studium procesů transportu a sedimentace v říčním prostředí s důrazem na třídění kontaminovaného materiálu a jeho ukládání podél řek. Pro naše studium využíváme metod geologického a geofyzikálního výzkumu (stratigrafická analýza sedimentů z mělkých vrtů, geochemická, mikroskopická a petrofyzikální analýza vzorků, mělký geofyzikální průzkum lokalit). Katedra geologie je pro tyto výzkumy bohatě vybavena ve svých laboratořích optické a elektronové mikroskopie, chemické a petrofyzikální laboratoři a využívá rozsáhlého arzenálu geofyzikálních přístrojů. Úzce spolupracujeme s Ústavem anorganické chemie AV ČR v.v.i., Centrem pro výzkum toxických látek v prostředí Masarykovy univerzity v Brně a dalšími pracovišti.

Zvláštní pozornost věnujeme historickému vývoji kontaminace, který lze vyčíst ze sedimentárních archívů – uloženin přehradních nádrží, slepých ramen řek a povodňových sedimentů niv. Výsledky našeho výzkumu ukazují, že podél řeky Moravy existuje řada přírodních úložišť sedimentů silně znečištěných ropnými látkami a těžkými kovy. Publikace našich výsledků a součinnost se správními orgány mohou odhalovat tato nebezpečná místa a vést k plánování sanačních prací. Výsledky pravidelně publikujeme v prestižních zahraničních časopisech (Journal of Soils and Sediments, Science of the Total Environment, Environmental Earth Science, Catena, apod.).

Mobilizace arzenu v geologickém prostředí

Ondřej Šráček + studenti

Mobilizace arzenu v geologickém prostředí a jeho dopad na dostupnost vody v rozvojových zemích

Arzen je jedním z nejzávažnějších kontaminantů a Světová zdravotnická organizace (WHO) snížila jeho maximální přípustnou koncentraci ve vodě na 0,01 mg/l. Arzen má jak akutně toxické, tak karcinogenní účinky a jeho dlouhodobá konzumace má často fatální následky. Existují jak přírodní zdroje arzenu, tak i zdroje spojené s lidskou činností. U přírodních zdrojů arzenu jsou to (1) reduktivní rozpouštění oxidů a hydroxidů trojmocného železa a mobilizace arzenu, který byl na nich adsorbován, typickým příkladem je rozsáhlá kontaminace arzenem v Bangladéši, Západním Bengálsku v Indii a také na Tchaj-wanu; (2) desorpce adsorbovaného arzenu v oxidačním prostředí při vysokém pH (nad cca 8,2), typickým příkladem je podzemní voda ve sprašovém kolektoru na pampě v Argentině, (3) mobilizace arzenu v geotermálních systémech z důvodu interakcí vody o vysoké teplotě s horninou, příkladem jsou geotermální vrty v Mexiku a na Novém Zélandu. Dalším mechanismem mobilizace je (4) oxidace sulfidů nabohacených arzenem, která je typická pro důlní odpady a patří tedy hlavně mezi zdroje arzenu spojené s lidskou činností (příkladem jsou důlní odpady v Kalifornii v USA a na Slovensku). Důležitou součástí výzkumu kontaminace arzenem je také nalezení levných metod na odstranění arzenu z vody za použití místních zdrojů, jako je třeba aplikace lateritických půd při adsorpci arzenu.

Katedra geologie se účastnila výzkumu kontaminace arzenem v Bangladéši a v Západním Bengálsku v Indii (publikace v časopisech Applied Geochemistry, Journal of Hydrology, Nature Geoscience, Hydrogeology Journal, Journal of Contaminant Hydrology, Environmental Geochemistry and Health, Science of the Total Environment), v Argentině (publikace v časopisech Science of the Total Environment, Environmental Geology), v Mexiku (publikace v časopisech Water Research, Journal of Environmental Monitoring, Science of the Total Environment), na Tchaj-wanu (publikace v Journal of Environmental Science and Health, Part A, Journal of Geochemical Exploration) a v České a Slovenské republice (publikace v Journal of Geochemical Exploration, Environmental Earth Sciences). Tyto publikace vedly k určení mechanismu uvolňování arzenu a posouzení jeho mobility, ale také k navržení cenově přijatelných metod snižování koncentrace arzenu ve vodě.

Pracovní skupina genetické mineralogie a výzkumu fluidních inkluzí

Zdeněk Dolníček
Kamil Kropáč
Tomáš Urubek (PhD student)

Minerály jsou všudypřítomnými základními stavebními kameny, z nichž je tvořena naše Země jako planeta. Minerály tvořené nerostné suroviny jsou i v dnešní moderní době nepostradatelným hmotným základem fungování a dalšího rozvoje lidské společnosti. Genetická mineralogie studuje jednak procesy vedoucí ke vzniku minerálů, jednak příčiny vzniku jejich přirozených akumulací (tj. ložisek nerostných surovin).

Na katedře geologie se zabýváme studiem procesů vzniku minerálů v nejrůznějších genetických prostředích (horninách vyvřelých, metamorfovaných, sedimentárních, či v hydrotermálních žilách). Hlavní zájem se soustřeďuje na minerály vznikající z ohřátých vodných roztoků. Základní metodou je mikroskopické a mikrotermometrické studium plynokapalných uzavřenin, které umožňuje získat podrobné informace o chemickém složení, teplotě a tlaku roztoků, z nichž dané minerály vznikaly. Ve spolupráci s dalšími pracovišti v ČR i ve světě se věnujeme i dalším technikám, např. studiu Ramanovských spekter fluid (s LF UP Olomouc), chemismu rozpuštěných solí (s univerzitou v Leobenu), izotopovému složení uhlíku, kyslíku, síry a vodíku fluid (s univerzitami v Tübingen a Lausanne), či problematice radiometrického datování (PAN Kraków).

V poslední době jsme se zabývali např. problematikou geneze některých ekonomicky významných uranových, zlatých, polymetalických a cíno-wolframových ložisek v České republice, studiem fluid souvisejících se vznikem pegmatitů na Českomoravské vrchovině, fluidní historií ložisek železných rud v Jeseníkách, problematikou hydrotermálních přeměn těšínitů v Podbeskydí, či studiem procesů tvorby a degradace ropných uhlovodíků v Beskydech. Výzkumné aktivity v zahraničí byly orientovány např. na problémy kontaktní metamorfózy v Nikaragui či ložiskově významné karbonatity v Mongolsku. V současné době spolupracujeme např. na objasnění podmínek vzniku mandlí v indických bazaltech, studiu příčin vzniku velmi bohatých zlatých rud na Filipínách, či problematice vzniku kalcitových žil z Anglie.

Výsledky našich výzkumů průběžně publikujeme v uznávaných zahraničních časopisech (např. Mineralium Deposita, American Mineralogist, Marine and Petroleum Geology, Journal of Geochemical Exploration, Chemie der Erde).

Pracovní skupina geoarcheologie a petroarcheologie

Martin Moník
Daniel Šimíček
Jaroslav Kapusta (PhD student)
Zuzana Lenďáková (PhD studentka)

Tato nově vytvořená skupina praktikuje Geoarcheologii v širším smyslu, nejde zde jen o analýzu člověkem ovlivněných sedimentů, ale také petroarcheologii (výbrusy v kombinaci s XRF a SEM-WDX analýzami), výzkum kamenných materiálů a technolitů používaných pro výrobu artefaktů (mechanických vlastností, jejich změn s teplotou apod.), geofyzikální průzkum ( ERT, GPR, měření magnetické susceptibility) na archeologických nalezišťích atd. (viz též "laboratoře a zařízení"). Skupina částečně funguje na komerční bázi a nabízí služby tuzemským a zahraničním firmám. Kromě střední Moravy byla geofyzikální prospekce provedena např. v Polsku (Siedlnica a Olbrachcice – paleojezero ze svrchního pleistocénu) či v Jordánsku (Kharaysin (lokalita tzv. prekeramického neolitu) a Jebel al-Mutawwaq (lokalita časné doby bronzové). Výsledky analýz jednotlivých členů skupiny jsou pravidelně publikovány v mezinárodních (Quaternary International, Archaeometry, Archaeological and Anthropological Sciences) a tuzemských (Archeologické rozhledy, IANSA, Archaeologia Historica) časopisech.