Mineraldannende prosesser, biosignaturer og finkornede sedimenter i karstgrotter ved Reingardslivatnet, Mo i Rana

Abstract

Reingardslisystemet er et grottesystem utviklet i en marmorsone som strekker seg 2,5 km i øst-vestlig retning i Reingardslia (Mo i Rana). Systemet regnes i dag som et av de lengste grottesystemene i Norge med en total lengde på 9053 meter og en vertikal utstrekning på 400 meter. Grottesystemet ligger sør for Reingarslivatnet og består av totalt fire grotter (Lapphullet, Larshullet, Olavsgrotta og Persgrotta) som er koblet sammen i kombinasjoner av labyrint- og lineærgeometri. Denne oppgaven har 1) kartlagt grottene Olavsgrotta og Persgrotta i samarbeid med medstudenter; 2) gjort feltundersøkelse av finkornete sedimenter avsatt i grottene; 3) tatt prøver av sekundære mineraler funnet i disse grottene. Dette har blitt gjort for å undersøke dannelseshistorie i forhold til de andre grottene i systemet (Lapphullet og Larshullet), og for å undersøke hva som styrer de mineraldannende prosessene i grottene. De finkornede sedimentene er undersøkt med visuelle og taktile metoder og avsetningene finnes flere steder i Olavsgrotten. Avsetningen av sedimentene kan skyldes enten perkolerende grunnvann rikt på finkornede sedimenter, og/eller en delvis til fullstendig oppdemming med stagnerende forhold som følge av en bre. De sekundære mineralene i Olavsgrotta og Persgrotta har blitt undersøkt med skanning elektronmikroskop (SEM) og XRD. Mineralene identifisert er kalsitt (CaCO_3), jarositt ((K, Na, H_3O)Fe_3(SO_4)_2(OH)_6), gips (CaCO_3), og jernoksid (Fe_xO_y+nH_2O). Mineralforekomstene i Olavsgrotta og Persgrotta er et resultat av berggrunns litologien (vekslende lag av marmor og glimmerskifer), sprekketetthet, og geometrien til grottene. Alle mineralforekomstene har kilder fra de omkringliggende bergartene som er blitt løst opp av perkolerende regnvann/grunnvann gjennom sprekker og felt ut i grottene når den har vært tørrlagt. Karbonat mineraler i marmor er kilde til kalsitt utfellinger av botryoider, stalagmitter, stalaktitter, krystalldammer og månemelk. Pyritt i glimmerskiferen er kilde til Fe^2+ og S^1-, som går til jernoksidutfellinger og sulfatutfellinger av jarositt og gips ved reaksjoner. Mikroorganismer spiller også en viktig rolle i den sekundære grottemineraliseringen. De kan være med på å katalysere prosessene enten ved biologisk indusert mineralisering eller biologisk kontrollert mineralisering. Funn av biosiganturer i månemelk (celler, etsemerker, EPS) og i jernoksidene (hule stilker) gir en god indikasjon på dette. I tillegg viser en prøve av månemelk ekstrahert for 16S rRNA tilstedeværelse av Actinobacterier, Firmicutes, og Proteobacteria som er bakterier knyttet til mikrobiell dannelse av månemelk i hulesystemer. Grottens geometri er ikke bare avgjørende for de mineraldannede prosessene, men også for de finkornede avsetningene. For mineraler er det avgjørende for luftfuktigheten, mens for de finkornede sedimentene er det avgjørende for potensielle sedimentplugger. Flere passasjer i grottene er trange og små og det kan dermed lett oppstå sedimentplugger når grotten er fylt med vann. Forholdene kan da være lagt til rette for avsetting av finkornede sedimenter. Dateringer fra speleothemer og grottenes geometriske form gir en indikasjon på at grottene er dannet gjennom flere glasiasjoner. Tilstedeværelsen av sulfatmineraler (jarositt og gips) gir en indikasjon på at svovelsyrespeleogenese kan ha vært tilstede ved protogrottestadium for alle grottene ettersom kilden til sulfat er pyritt fra glimmerskifer i berggrunnen over. Det er derfor også trolig at svovelsyrespeleogenese fremdeles er en aktiv prosess i grottene. Majoriteten av finkornede sedimenter og mineraler har sannsynligvis blitt avsatt i siste del av grottens dannelseshistorie. Unntaket er de daterte speleothemene, som viser tegn til dannelse gjennom flere glasiasjoner.