Akadēmiskais centrs
Latvijas Universitātes (LU) Muzeja Ģeoloģijas ekspozīcijā ikviens var apskatīt īpatnēju un savdabīgu iežu paraugu – Latvijas porcelānveida kaļķakmens ieapaļi elipsoidālu konkrēciju, tā saucamo kukuli. Tas veidojies ļoti sen – vēlā perma periodā vairāk nekā pirms 250 miljoniem gadu, kad daļu Latvijas - Dienvidkurzemi klāja sekla jūra, kas kļuva dziļāka dienvidrietumu virzienā un pletās arī mūsdienu Lietuvas un Polijas teritorijā. Mikrokristāliskā ieža nozīmīgais kukulis ir Latvijas ģeologu dāvinājums LU Muzejam (kukulim gan nav nekādas saistības ar sabiedrībā zināmo negatīvo parādību!).
Vēsturisks atskats
Visi Latvijas ģeologi ir vienisprātis, ka perma perioda kaļķakmens ir viens no mūsu valsts nozīmīgākajiem, vērtīgākajiem un perspektīvākajiem dabas resursiem.
Kaļķakmens Latvijā ir tā Zemes dzīļu bagātība, kas cilvēkiem bija noderīga jau senatnē. Ir droši zināms, ka tos izmantoja jau no 13. gadsimta. Kurzemes mūra piļu javu pētījumi pierādīja, ka tās būvējot izmantoti tieši no perma kaļķakmeņiem dedzināti kaļķi [3, 12].
Būvējot Saldus, Embūtes, Valtaiķu pilis, dabīgo akmeņu vai ķieģeļu sastiprināšanai javās izmantoti kaļķi. No 16. gadsimta Kurzemes hercogistē Nīgrandes apkārtnē jau darbojās četri kaļķu cepļi, kur nelielās kaļķu dedzināšanas krāsnīs lietoja turpat netālu iegūto iezi – kaļķakmeni, kas sastāv galvenokārt no minerāla kalcīta CaCO3. Mūra celtnēs nepieciešamā saistvielu sastāvdaļa tika vesta uz Pilteni, Kuldīgu, Ventspili. Savukārt 19. gadsimta literatūras avotos tika minēti jau vairākas šī derīgā izrakteņa ieguves vietas. Daudzi autori min 1841. gadu, kad Nīgrandes tuvumā esošais Alšu karjers ticis atzīts par vislielāko Kurzemes guberņā [6, 8].
Zīmīgi, ka kaļķi bija ne tikai galvenā saistvielu sastāvdaļa, bet senatnē tos izmantoja arī ādminībā, stikla ieguves un metāla kausēšanas procesā, no 20. gadsimta 30-iem gadiem – arī Latvijas cukurrūpniecībā [9].
Īpaši aktīvi kaļķakmeni sāka iegūt 20. gadsimtā, kad pirmie pamatīgākie tā pētījumi pierādīja, ka iezis derīgs cementa saistvielu ražošanai arī lielā apmērā un 1929. gadā tieši to sāka izmantot Rīgas cementa fabrikā, aizvietojot iepriekš izmantotos importēto krītu no Dānijas un nelielās Latvijas atradnēs iegūto saldūdens kaļķiezi [3].
Latvijā pirms 1936. gada, kad nodibināja Zemes bagātību pētīšanas komiteju (vēlāk reorganizējot par Zemes bagātību pētīšanas institūtu), vienīgās institūcijas kas pētīja derīgos izrakteņus bija Latvijas Minerālvielu pētīšanas biedrība, vēlāk Ģeoloģijas biedrība. 20. gadsimta 30-50o gados ģeologi un ķīmiķi M. Glāzenaps [4], E. Rozenšteins [7, 14], Z. Lancmanis [15], N. Delle, K. Bambergs, J. Gailītis, J. Eiduks atklāja gan perspektīvākās kaļķakmens iegulas, gan raksturoja izrakteņa derīgās īpašības [3].
Savukārt detālus zinātniskos pētījumus 1980. - 1986. gadā realizēja Latvijas ģeoloģijas pētnieku grupa L. Savvaitovas un V. Kurša vadībā. Bija nepieciešams noskaidrot perma perioda jūras, vai pat lagūnas baseina īpatnības, paleoģeogrāfiskos apstākļus, kā arī ap 250 miljonu gadus senās dzīvības izpausmes pēc pārakmeņojumiem kaļķakmens paraugos. Tie tika ievākti ne tikai Latvijā, bet arī dažus desmitus kilometru uz dienvidiem no Auces, Lietuvas teritorijā analoģiskajā perma iežu slāņkopā atradņu Karpenai un Akmene (Menčiai) karjeros [11].
Perma kaļķakmens slāņkopas griezums
Pēc jaunākajiem pētniecības datiem precizēts, ka Zemes ģeoloģiskās vēstures (attīstības) perma periods ildzis 298,9 līdz 252,17 miljonus gadu atpakaļ. Lai gan Latvijā atklāta un sastopama ir tikai minētajā laika periodā veidojušos nogulumiežu slāņkopas daļa, kas radās pirms 259,8 līdz 251,14 miljoniem gadu [13] un kura ģeoloģiskajā literatūrā tiek apzīmēta kā vēlā perma (daudzos literatūras avotos: cehšteina) perioda Naujoji Akmenes svīta. Tā nosaukta pēc apdzīvotas vietas Lietuvā un tai ir īpaša praktiska nozīme mūsdienās.
Dabā tos var vērot atsegumos Kurzemes upju – Ventas, Vārtajas, Virgas, Cieceres un Cieceres ezera krastos. Pamatīgi izpētītie slāņi zemes virspusē atsedzas arī senajos un mūsdienu aktīvas darbības vietās – atklātos karjeros [10].
Griezuma senākajā daļā sastopami smilšaini vai mālaini kaļķakmeņi, augstāk – zemjaini ieža paveidi ar blīva, mikrokristāliska porcelānam līdzīga jeb porcelānveida kaļķakmens kukuļiem (1., 2.att.), tiem uzguļ organogēnu (radušos dzīvo organismu darbības rezultātā) kaļķakmeņu rida. Īpaši interesanti ir senie koraļļu rifi, kurus atklājuši pētnieki slāņkopā netālu no Nīgrandes. Jaunākie un visaugstāk griezumā sastopamie ir dolomitizēti kaļķakmeņi vai dolomīti, kuri dažviet ir poraini ar tukšumiem izšķīdušo nelielo ieapaļo veidojumu vietā, kas rada ieža īpatnību, ko var nosaukt par negatīvu oolītu struktūru. Tādus var ieraudzīt karbonātiežu atsegumos netālu no Paplakas [20].
Porcelānveida kaļķakmens minerāli
Perma periodā minerāla kalcīta, magneziālā kalcīta, kā arī aragonīta veidošanās pasaules okeānā uzkrātajās karbonātiskajās nogulsnēs bija diezgan intensīvs process, kura laikā uz mūsu planētas liels daudzums CO2 dabīgā veidā tika saistīts (šodien teiktu: ekoloģiski noglabāts!) iezī droši uz daudziem miljoniem gadu.
Akmens pakļauts minerālveidošanās procesiem vidē. Tas laika gaitā nepārtraukti mainās un pārveidojas – dolomitizējas, sadēd, tiek izskalots, rodas pulverveida viela – kaļķakmens milti. Iezī var veidoties nestabils minerāls kalcija dolomīts, arī tukšumi, kuros atklāj jaunveidojumus – lielas kalcīta kristālu žeodas, dzelzs, mangāna retāk citu metālu minerālus, kā arī seno dzīvnieku pārakmeņojumus. Ļoti uzskatāma ir karbonātiežu iekrāsošanas metode ar ķīmiskajiem reaģentiem, kuru izmanto minerālā sastāva diagnosticēšanai jau sen. Šādā eksperimentā var noteikt minerālu kalcīta un dolomīta attiecības iezī [25].
Speciālisti atklājuši, ka slāņkopu veido galvenokārt kaļķakmens un tā paveidi, kuri sastāv pārsvarā no kalcīta un ir derīgi cementa ražošanā. Turpretī par ļoti nevēlamiem cementa un stikla izejvielu piemaisījumiem uzskata jebkādus dzelzs savienojumus. Dabā tie ir izteikti krāsaini, bet muzeja ekspozīcijā var novērot, ka tur plaši pārstāvēto ļoti gaišo, gandrīz balto nogulumiezi iekrāso dzeltenīgu, tumši brūnu vai pat melnu.
Iezī daudz ko var atklāt izpētot tā caurspīdīgos plānslīpējumus [10]– speciāli apstrādātus iežu preparātus, kuru biezums visā pasaulē tiek veidots vienāds un tas ir 0.03 mm. Arī LU Ģeogrāfijas un Zemes zinātņu fakultātes (ĢZZF) studentu pētnieciskajos darbos porcelānveida kaļķakmens konkrēcijas jeb tā dēvētie kukuļi tiek uzmanīgi pētīti, izmantojot mikroskopijas un citas mūsdienu iežu un minerālu analītiskās pētniecības metodes. Zinātniskais skaidrojums šādam fenomenam, absolūti dabiskiem veidojumiem, neizpaliek. Un tas ir: lai gan kaļķakmens kukuļi atgādina ne tikai maizes klaipus, bet arī bumbas, vai pat veidojumus, ko saista ar citām planētām, to izcelsme ir absolūti dabīga - tie radušies kalcīta pārkristalizācijas rezultātā.
Ieža tipu daudzveidība un īpatnības derīgajā slānī
Perma nogulumu biezums Latvijā ir 15-35 m. Tos pētot detalizēti Latvijas ģeologi, arī LU zinātnieki atklājuši, ka slāņkopu veido atšķirīgu kaļķakmens paveidu ridas. Noskaidrojot visnoderīgākos kaļķakmeņus, tika akcentēta ieža tipu un paveidu dažādība gan pēc minerālā un ķīmiskā sastāva, gan pēc mehāniskām īpašībām [20, 22, 23].
Sistematizētās zinātniskās paraugu kolekcijas LU Ģeoloģijas institūta vadošie pētnieki Ludmila Savvaitova un Visvaldis Kuršs 20. gadsimta beigās nodeva LU Ģeoloģijas muzejam. Vērtīgākie paraugi no tiem šobrīd apskatāmi LU Muzeja jaunatklātajā ekspozīcijā “Zemes dzīļu bagātības Latvijā: kaļķakmens” LU Akadēmiskā centra Dabas mājā.
Iežos vērojama tāda īpatnība, kuru speciālisti apzīmē ar terminu “stilolīti” (3.att.). To veidošanās parādībai vēl nav rasts pilnīgs zinātnisks pamatojums. Īpatnējo, izteikti sīki rievaino virsmu rašanās iemeslus skaidro arī LU ĢZZF pētnieki. Un viens no secinājums ir, ka vietās, kur saskaras mehāniski izturīgāki un mazāk izturīgi ieža paveidi, spiediena rezultātā veidojas ieraugāmas slīdes virsmas. Paraugus no LU Muzeja Ģeoloģijas kolekciju ekspozīcijas iespējams apskatīt, kā arī to vēstījumu var uzzināt videostāstā YouTube kanālā ŠEIT.
Kaļķakmens noderība
Gan dolomīti, gan kaļķakmeņi ir Zemes dzīļu resursi, ko iegūst jau gadsimtiem ilgi un plaši izmanto arī mūsdienu būvmateriālu ražotāji.
Lai gan pašlaik Latvijā ir tikai viena kaļķakmens atradne ar valsts nozīmes statusu – Kūmas, Saldus novadā (iepriekš tāda bija arī atradne Auce), tās detāli izpētītie un novērtētie derīgā izrakteņa krājumi ir pat lielāki nekā sešās valsts nozīmes dolomīta atradnēs kopā.
Jau 20. gadsimtā daudzās Kurzemes iegulās tika veikta lietišķā ģeoloģiskā izpēte (Čurnasovs un citi 1975, 1979; Rutka 2003, 2004, 2006) un aplēsti kaļķakmens krājumi atradnēs [16, 17, 18, 21].
Ģeologi un zinātnieki perma slāņkopu pētīja, lai noskaidrotu cementa ražošanai nepieciešamās izejvielas daudzumus Latvijā. Kā arī tika noskaidroti tīrākie, ar kalcija karbonātu jeb minerālu kalcītu bagātākie, praktiski izmantojamie paveidi cukura un stikla rūpniecībā, metalurģijā, arī augsnes kaļķošanai [24]. Latvijas zinātnieki šodien no kaļķakmens iegūtos neveldzētos un veldzētos būvkaļķus iesaka izmantot specializētām mūrjavām vai citu perspektīvu mūsdienu celtniecības materiālu iegūšanai, kā arī sorbentu ražošanā vides aizsardzības vajadzībām dzeramā ūdens vai rūpniecisko notekūdeņu attīrīšanai [20].
Vērtīgākie, protams, ir tīri kaļķakmeņi – bez piemaisījumiem un ar augstāko kalcija karbonāta CaCO3 saturu. Piemēram, ražošanas uzņēmumi piedāvājot patērētājiem frakcionētu kaļķakmeni augsnes skābuma regulēšanai, tā neitralizēšanas spēju izsaka kā kalcija karbonāta CaCO3 satura ekvivalentu, kurš ir ļoti augsts - 96,5%.
Kaļķakmens noderību un aktīvu ieguvi apliecina fakts, ka daudzu atradņu: Nīgrandes, Cieceres, Sātiņi-Sesīles, Auces krājumi jau praktiski izsmelti, tā kā Latvijas cementa rūpniecības jauda ir vairāk kā miljons tonnu cementa gadā, no kura liela daļa tiek eksportēta uz Igauniju, Zviedriju, Somiju.
Valsts nozīmes atradnē Kūmas (Saldus novadā) 2018. gadā tika iegūti ap 625 tūkstoši m3 kaļķakmens, kas ir tikai neliela daļa no detāli izpētītiem un novērtētiem minētā derīgā izrakteņa krājumiem Zemes dzīlēs Latvijā.
LU Muzeja krājumā glabājas galvenokārt 20. gadsimtā ievāktās pētnieku kolekcijas. Tās visas raksturo jaunus atklājumus detalizētajos pētījumos, turklāt ne tikai zinātniskajos, bet arī praktiskas nozīmes studentu – nākamo speciālistu realizētajos.
Par kaļķakmens daudzveidību, minerāliem tajos, atradņu izmantošanas nākotnes perspektīvas var uzzināt LU Muzejā, kur Ģeoloģijas kolekciju ekspozīcijās un krājumā saglabāti bagātīgie akmens paraugu vākumi. Tostarp tur atrodamas 20. gadsimta 80-90o gadu kolekcijas, kas izmantotas sagatavojot plašāko zinātnisko monogrāfiju par šo pētījumu tematiku (V. Kuršs, L. Savvaitova. 1986. Latvijas perma kaļķakmeņi. Izdevniecība “Zinātne”, Rīga).
Dažādos kaļķakmens slāņus atsegumos varētu atpazīt arī nespeciālisti, ieraugot īpašos raksturīgos veidojumus – porcelānveida kaļķakmens kukuļus. Savdabīgie, interesantie, mazliet noslēpumainie, turklāt zinātniski izpētītie kaļķakmens paraugi dāvinājumu veidā nonāk LU Muzeja Ģeoloģijas kolekcijās regulāri. Arī 2021. gadā muzeja krājums papildināts ar LU pasniedzēju un ģeoloģijas studentu, speciālistu, kā arī individuālu personu dāvinājumiem.
Par Latvijas Universitātes pētnieku līdzdalību izzinot kaļķakmens un citu iežu veidošanos un derīgās īpašības liecina LU Muzejā saglabātās zinātniskās kolekcijas. Raksturīgākos akmens etalonparaugus no tām ikviens var apskatīt LU Akadēmiskā centra Dabas mājā jaunatklātajā ekspozīcijā “Zemes dzīļu bagātības Latvijā: kaļķakmens”, kas turpina un papildina jau iepriekš izveidotās: “Zemes dzīļu bagātības Latvijā: ģipšakmens” un “Zemes dzīļu bagātības Latvijā: dolomīts”.
Konsultācijas un papildus informācija pa tel. 67034012 vai elektroniski: vija.hodireva@lu.lv.
Pieteikšanās ekspozīciju un nodarbību apmeklējumiem ŠEIT.
Izmantotie informācijas avoti:
[1] Bambergs K. 1954. Augsnes reakcija un kaļķošana. LVI, Rīga.
[2] Dankina-Beyer D., Andrej Spiridonov A., Stinkulis Ģ., Esther Manzanares E., Radzevičius S. 2019. A late Permian ichthyofauna from the Zechstein Basin, Lithuania-Latvia Region.
[3] Eiduks J. Kalniņš M. 1961. Kaļķakmens. Latvijas PSR derīgie izrakteņi un to izmantošana. LVI, Rīga. 270.-290. lpp.
[4] Glāzenaps M. 1920. Latvijas minerālās izejvielas. Ekonomists, Nr. 13.
[5] Grāvītis V. 1988. Dolomīta un kaļķakmens klintis. Dabas un vēstures kalendārs 1989. gadam. Izd. ‘’Zinātne’’, Rīga. 138. lpp.
[6] Grosvalds I. 1970. Latvijas dzīļu bagātības. Izd. ‘’Zinātne’’, Rīga. 170 lpp.
[7] Grosvalds I., Alksnis U. 2001. Eižens Rozenšteins – izcilais Latvijas derīgo izrakteņu pētnieks. Vēstures lappuses. Konferences materiāli. RTU, Rīga. 108. - 131. lpp.
[8] Grosvalds I., Alksnis U., Meierovics I. 2011. Ķīmiskās ražošanas attīstība Latvijā (1918 - 1944). RTU izdevniecība. Rīga, 114 lpp.
[9] Grosvalds I., Alksnis U., Zalsters A., Meierovics I. 2008. Ķīmiskās ražošanas attīstība Latvijā (8500 g.pr.Kr. - 1918.). Latvijas ķīmijas muzejs, RTU izdevniecība. Rīga, 122 lpp.
[10] Latvijas derīgie izrakteņi ’’Kaļķakmens’’, 2004. Teksts: Rutka D., Fotoattēli: Rutka D., Kregžde A., Kuršs V. Valsts ģeoloģijas dienests.
[11] Kuršs V., Savvaitova L. 1986. Latvijas perma kaļķakmeņi. Izdevniecība ‘’Zinātne”, Rīga. 94 lpp. (krievu val.) [Куршс, В. М., Савваитова, Л. С. 1986. Пермские известняки Латвии. Рига‚ Зинатне].
[12] Kuršs V., Stinkule A. 1997. Latvijas derīgie izrakteņi. Rīga: LU, 200 lpp.
[13] Lukševičs, E., Stinkulis, Ģ. 2018. Nogulumiežu segas stratigrāfiskais iedalījums, uzbūve, sastāvs un reģionālās atšķirības, II, 3.1., Latvija. Zeme, daba, tauta, valsts. Nikodemus, O., Kļaviņš, M., Krišjāne, Z., Zelčs, V. (zin. red.). Rīga, Latvijas Universitātes akadēmiskais apgāds., 38-58.
[14] Rozenšteins E. 1931. Dolomīta romāncements un hidrauliskais dolomīts. Latvijas universitātes raksti. Ķīmijas fakultātes sērija. II. 2. Rīgā.
[15] Rozenšteins E., Lancmanis Z. 1933. Latvijas derīgo izrakteņu pētīšana un izmantošana. Rīga.
[16] Rutka D. 2003. No izejvielām līdz cementam. Latvijas ģeoloģijas vēstis, nr. 11. Valsts ģeoloģijas dienests. 18. – 19. lpp.
[17] Rutka D. 2004. Cementa ražošana Baltijas valstīs. Latvijas ģeoloģijas vēstis, nr. 12. Valsts ģeoloģijas dienests. 20. – 23. lpp.
[18] Rutka D. 2006. Latvijas kaļķakmans atradņu novērtējums cementa rūpniecības attīstībai. RTU Zinātniskie raksti: Materiālzinātne un lietišķā ķīmija, 13. sējums. 90. - 95. lpp.
[19] Segliņš V. 2008. Cementa uzvaras gājiens. Terra, Nr. 57, septembris – oktobris 2008, Latvijas Universitāte. 26. - 30. lpp.
[20] Stinkule, A., Stinkulis, Ģ. 2013. Latvijas derīgie izrakteņi. Rīga, Latvijas Universitātes Akadēmiskais apgāds, 168.
Nepublicēti:
[21] ČurnasovsV., Ķipēna I., Goļanska A. 1979. Pārskats par kaļķakmens atradņu meklēšanu Saldus rajonā 1977.-1979. LPSR Ģeoloģijas pārvalde, KĢIE, Nerūdu partija. (krievu val.) 870 lpp.
[22] Dreimanis J. 2016. Dolomīta izplatība perma kaļķakmeņos Kūmu atradnē. Rīga, Latvijas Universitāte, Geogrāfijas un Zemes zinātņu fakultāte, Pamatiežu ģeoloģijas katedra.
[23] Lipskis E. 2008. Perma kaļķakmeņu tipi Kūmu atradnē un to izmantošanas iespējas. Maģistra darbs. LU ĢZZF Ģeoloģijas nodaļa. 54 lpp.
[24] Kuršs V., Savvaitova L., Smirnovs V., Hodireva V. 1980. Latvijas perma nogulumu litoloģija un kaļķakmeņu atradņu izvietojuma likumsakarības cementa, cukura, stikla rūpniecībā, lauksaimniecībā un citās nozarēs izmantojamo. 208 lpp. (krievu val.) LUM Ģeoloģijas institūta fonds. Nr. 3141 (ID 377).
[25] Šijānova D. 2019. Dolomīta veidošanās apstākļi perma kaļķakmeņos Kūmu atradnē. Bakalaura darbs.Latvijas Universitāte, Ģeogrāfijas un Zemes zinātņu fakultāte, Pamatiežu ģeoloģijas katedra. Rīga. 56 lpp.
Papildus informācija:
