Sedra
Kristijan Kovač
Zavod za opću i anorgansku kemiju
Kemijski odsjek PMF-a
Što je sedra?
Kalcijev karbonat vrlo je slabo topljiv
u vodi. Pri 25 °C jedna litra potpuno čiste vode otapa tek 14 miligrama
kalcita, minerala u obliku kojeg kalcijev karbonat najčešće nalazimo
u prirodi. Ali prirodna voda vrlo često sadrži ugljikov dioksid,
obično biogenog porijekla, a on povećava topljivost kalcita. Takva
je otopina relativno nestabilna. Ugljikov dioksid, budući da je
plin, izlazi iz otopine ako opadne njegov parcijalni tlak u okolnoj
atmosferi. Time se remeti ravnoteža u otopini, a, kako bi se ponovno
uspostavila, taloži se višak kalcijeva karbonata u obliku nekog
od njegovih kristalnih alotropa.
Takav, precipitirani kalcijev karbonat,
naziva se sedrom. Zapravo, sedra ne označava bilo kakav precipitat
kalcijeva karbonata. Pojam sedra vjerovatno se prvo odnosio
samo na poroznu stijenu koja gradi barijere, pragove i druge oblike
u našim krškim rijekama i potocima (Krka, Mrežnica, Plitvička jezera).
S vremenom, možemo reći s razvojem geoloških znanosti
u Hrvatskoj, značenje riječi sedra prošireno je neke druge
petrografske forme koje nastaju taloženjem kalcijeva karbonata iz
prezasićene prirodne vode. Pevalek 1958. predlaže da se sedrom
zove sav kalcijev karbonat istaložen na svjetlu iz slatke vode.
On je vjerovao da se kalcit taloži direktnim djelovanjem živih organizama
pa tako želi podijeliti onaj kojeg proizvode fotosintetske biljke
i cijanobakterije od u mraku nastalih siga (za koje smatra da u
njihovom postanku sudjeluju bakterije). Slično Herak (1984)
razlikuje sedru (na površini) i sigu (u podzemlju), bez obzira na
porijeklo. Marić (1951) smatra sedru (ili tuf) kalcijevim
karbonatom istaloženim na biljkama, a travertin sedimentom u koritima
krških rijeka i na slapovima. Za Tišljara (1987) travertin
je šupljikava, slojevita stijena koja nastaje anorganskim izlučivanjem
kalcita, na primjer na slapovima i u blizini vodopada (područje
prskanja vode), dok je sedra (tufa, vapnenački sinter) spužvaste
građe i predstavlja produkt izlučivanja na biljkama u vodi i cijanobakterijama.
Sedrom ili travertinom Stilinović ( ), Stilinović i
Plenković-Moraj (1999) i Horvatinčić (1999) nazivaju
i sedru barijera i jezerski sediment Plitvičkih jezera. Postoji
još nekoliko riječi u hrvatskom jeziku (iz stručne literature i
dijalekata) kao sinonima za sedru: bigar, vodeni kamen, lehnjak,
vodeni mačak.
Travertin je internacionalni termin za neke vrste karbonatnih sedimenata nastalih
precipitacijom iz vode koji se u hrvatskoj literaturi javlja često
kao sinonim za sedru, jednako kao i tufa. Obje riječi su
latinskog porijekla. Tiburtinus je latinski naziv za grad
Tivoli iz kojeg su bili nadzirani rudnici građevnog kamena Lapis
tiburtinus. Iz toga je izveden travertin, isprva označavajući
stijenu taloženu iz vrućih izvora u blizini Rima. Riječ thophus
nalazimo već kod Plinija Starijeg, za neke prirodne porozne materijale
(vjerovatno porozni vulkanski kamen).
Slično kao kod nas za sedru, tako u svjetskoj
literaturi razni autori pridaju različito značenje riječima travertin
i tufa. Pedley (1990) opisuje tufu kao depozit karbonata
iz hladne slatke vode, dok je travertin naziv za fosilne tufe ili
hidrotermalne depozite. Po Ramon (1983) i Pentecostu
(1993) tufa je visoko porozni, nekompaktan materijal, a travertin
čvrsta stijena, no pojam obuhvaća i tufe. Emeis, Richnow
i Kempe u svome radu iz 1987. koriste izraze tufa i travertin
kao sinonime označujući njima materijal sedrenih barijera i jezerski
mulj na Plitvičkim jezerima.
Od ostalih češće korištenih termina možemo
izdvojiti sinter koji se uglavnom odnosi na kompaktne abiogene
depozite, ne nužno iz slatke vode.
Postanak i morfologija
Bez obzira o kojoj se vrsti hidroprecipitata
radilo, zajedničko im je da nastaju iz vode prezasićene kalcijevim
karbonatom. Za samu supersaturaciju bitno je da otopina dođe u kontakt
sa atmosferom u kojoj je parcijalni tlak CO2 manji nego
u vodi. Čim se to dogodi dolazi do njegovog izlaženja čime se narušavaju
ravnoteže koje postoje u sustavu CaCO3H2O.
Slabo prezasićene otopine kalcijeva karbonata pokazuju veliku stabilnost
i, ako se ne postigne određeno kritično zasićenje, do precipitacije
neće doći.
Svim precipitatima postanak se može podijeliti
na više etapa. Minerale kalcijeva karbonata (kalcit, dolomit) otapa
voda sa većom količinom CO2. Ponekad su prisutne i značajne
koncentracije drugih iona, ako ih ima više u stijenama kroz koje
voda prolazi, npr. magnezijevih (posebno na dolomitnim podlogama),
natrijevih, sulfatnih, silikatnih, aluminijevih i drugih. Druga
etapa je oslobađanje CO2 i istovremeno zasićivanje i
prezasićivanje otopine s obzirom na kalcit i ostale modifikacije
CaCO3 (imaju sličnu topljivost). Ovi procesi mogu biti
potpomognuti višom temperaturom. Slijedi precipitacija kalcijeva
karbonata koja se obično odvija istovremeno s prethodnom fazom (dalje
izlaženje CO2 i održavanje prezasićenosti).
Rezultat su morfološki različiti, ali
kemijski vrlo bliski depoziti. Po sastavu i mineraloški radi se
gotovo isključivo o kalcitu, ponekad sa nešto magnezija udio kojeg
je uglavnom proporcionalan koncentraciji u vodi. Aragonitni precipitati
mnogo su rjeđi, a ostale mineralne vrste pravi su rariteti (npr.
Bischoff et al., 1993). Kalcijev karbonat onečišćen je, osim
magnezijevim karbonatom, malim primjesama drugih spojeva, detritusnog
materijala i organskom tvari iz podloge.
|
Slika1.
SEM snimaka recentne sedre nastale na
jetrenjerki. Raspadanjem organske tvari zaostala je šupljina
koju okružuju kristali kalcita.
(Ramon, 1983)
|
 |
Sami kristali izlučenog kalcita variraju
oblikom, veličinom i orjentacijom u odnosnu na susjedne kristale
i podlogu, no to su mikroskopska svojstva za proučavanje kojih je
potreban skenirajući elektronski mikroskop.
Vanjski izgled precipitata najviše je
odraz strukture podloge (supstrata). Taloženjem karbonata na vegetaciji
nastaje šupljikava stijena jer razgradnjom organske tvari zaostaju
praznine (sl. 1). Često se može iz oblika sedimenta razaznati o
kojoj se biljnoj vrsti radi. Kućice puževa i ličinki vodenih kukaca
i ostaci drugih organizama također mogu poslužiti kao supstrat (Matoničkin
et al., 1971).
Anorganska precipitacija ili biokemijska,
ako su u pitanju mikroorganizmi, daje kompaktnije stijene.
|
Slika 2.
Uzorak recentne sedre (Girona, Španjolska).
Gornji dio rezultat je precipitacije na listovima, a dinji
na peteljkama.
(Ramon, 1983)
|
 |
Rasprostranjenost CaCO3 precipitata u
prirodi
Vode u krškim predjelima obuhvaćaju većinu
nalazišta precipitatnih sedimenata CaCO3 na kopnu. Ostatak
(na kopnu) uglavnom su fosilni ostaci iz nekadašnjih morskih laguna.
Površina sedimenata obično ne prelaze nekoliko hektara, no pronađene
su pojedine akumulacije od nekoliko stotina kvadratnih kilometara
i debljine do 85 metara (Chafetz i Folk, 1984).
Slatkovodni sedimenti (Pedley,
1990) mogu se podijeliti na: izvorske, riječne, močvarne, jezerske
i sedimente na slapovima. Ovom podjelom obuhvaćeni su samo depoziti
prema Pedleyju klasificirani kao tufe. Dakle, nisu uključeni fosilni
precipitati i oni koji nastaju taloženjem CaCO3 u podzemlju
(sige) i na tlu (kalkrete).
Od morskih precipitata najbolje su proučeni lagunski.
Na takvim mjestima, sa plitkom vodom izloženom atmosferi, zagrijavanju
i udaranju valova, najlakše dolazi do takvog stupnja supersaturacije
da može kristalizirati kalcijev karbonat. U većim dubinama vlada
slaba zasićenost, pa i nezasićenost, karbonatom jer, zbog visokog
tlaka, topljivost CO2 je mnogo veća nego na površini
što povećava i topljivost CaCO3. Pojava je poznata pod
nazivom karbonatna kompenzacijska dubina.
ťSedraŤ u ovom radu
Svi izrazi navedeni u prvom dijelu ovog
poglavlja (sedra, travertin
) više su izraz morfološkog i geološkog
znamenovanja precipitata kalcijeva karbonata, a manje odražavaju
samu njegovu genezu.
S fizikalnog i kemijskog stanovišta neke
razlike u uvjetima nastanka pojedinih takvih depozita, kao na primjer
koncentracija određenih iona (razlikovanje slatkovodnih sedimenata
od morskih), ne opravdavaju takvu podjelu.
U ovom radu nastojalo se iznijeti rezultate
istraživanja fizikalnih i kemijskih čimbenika u procesima koji dovode
do supersaturacije i precipitacije kalcijeva karbonata bez obzira
na okoliš u kojem se oni odvijaju. Stoga treba izraz sedra
iz naslova (ťKemija sedreŤ) uzeti s rezervom prema kontekstu u kojem
se ta riječ inače javlja u našoj geološkoj literaturi. S druge strane
sadržaj je usmjeren prema zadnjem poglavlju, tema kojega su Plitvička
jezera (za čije kalcitne precipitate je uobičajen naziv sedra).
|
