Finansowanie: Narodowe Centrum Nauki, OPUS-29
Nr projektu: 2025/57/B/ST10/01022
Tytuł projektu: Frakcjonowanie stabilnych izotopów potasu przez glinokrzemiany warstwowe
Akronim Projektu: SKIP (Stable K Isotopes in Phyllosilicates)
Streszczenie projektu
Wietrzenie krzemianów na kontynentach uznawane jest za jeden z najważniejszych procesów odpowiedzialnych za usuwanie CO₂ z atmosfery. Kationy pierwiastków pierwszej i drugiej grupy układu okresowego, uwalniane z krzemianów podczas wietrzenia, są transportowane do oceanu, gdzie Ca²⁺ reaguje z jonami HCO₃⁻ (powstałymi z rozpuszczonego atmosferycznego CO2), co prowadzi do precypitacji węglanów i obniżenia stężenia CO₂ w atmosferze. Ponieważ wietrzenie jest najintensywniejsze w okresach ciepłych, opisany mechanizm jest procesem regulującym globalne ocieplenie. Istotnym procesem, który równoważy wpływ wietrzenia krzemianów, jest powstawanie morskich autigenicznych krzemianów warstwowych, czyli tzw. „ wietrzenie odwrotne”. Podczas odwrotnego wietrzenia kationy są wbudowywane w strukturę minerałów ilastych, co prowadzi do uwalniania CO₂ z oceanu. Śledzenie intensywności zarówno kontynentalnego wietrzenia, jak i wietrzenia odwrotnego w ciągu historii Ziemi jest kluczowe dla zrozumienia dawnych i współczesnych zmian klimatu.
W ostatnich latach zaproponowano nowy wskaźnik intensywności wietrzenia – stosunek izotopów ⁴¹K/³⁹K (raportowany jako δ⁴¹K). Potas jest głównym kationem w wodzie morskiej i pozostaje w ścisłym związku zarówno z wietrzeniem krzemianów, jak i z wietrzeniem odwrotnym. Potas jest skoncentrowany w pierwotnych krzemianach, takich jak skalenie potasowe i miki, a także w morskich autogenicznych krzemianach warstwowych, takich jak glaukonit i illit. Głównym źródłem potasu w oceanach jest dopływ rzeczny, o średniej wartości δ⁴¹K równej −0,38 ± 0,04‰. Zagadkowe jest zatem to, dlaczego δ⁴¹K wody morskiej wynosi +0,12‰, zwłaszcza że drugie źródło potasu dla oceanów, czyli systemy hydrotermalne, również charakteryzuje się wartościami δ⁴¹K niższymi niż +0,12‰. Rozbieżność ta jest wstępnie tłumaczona preferencyjnym poborem ³⁹K przez krzemiany warstwowe formujące się w oceanie. Jednak dokładne współczynniki frakcjonacji nie są znane.
Istnieją także nierozwiązane problemy dotyczące lądowej części obiegu potasu. Ciężki izotop potasu wydaje się być preferencyjnie usuwany podczas wietrzenia, co prowadzi do niskich wartości δ⁴¹K w zwietrzelinie. Eksperymenty laboratoryjne dostarczają sprzecznych wyników w tej kwestii. Po początkowym wzbogaceniu eluatu w ³⁹K, spowodowanym efektami kinetycznymi, frakcjonacja potasu spada praktycznie do zera na bardziej zaawansowanych etapach ługowania.
Celem projektu jest uzupełnienie istniejących luk w wiedzy na temat systematyki izotopów potasu. Przeprowadzone zostaną eksperymenty adsorpcji i ługowania potasu na próbkach monomineralnych, co pozwoli na lepsze zrozumienie mechanizmów rządzących frakcjonowaniem izotopów stabilnych potasu. Szczególny nacisk zostanie położony na oddziaływania potasu z minerałami ilastymi o strukturze pęczniejącej, czyli minerałami dostarczającymi w warunkach naturalnych większości reaktywnej powierzchni mineralnej zdolnej do oddziaływania z jonami K⁺. W szczególności badany będzie wpływ różnych właściwości krystalochemicznych minerałów ilastych na frakcjonowanie izotopów potasu podczas adsorpcji i desorpcji.
Eksperymenty laboratoryjne zostaną uzupełnione szczegółowymi badaniami próbek naturalnych pochodzących z gleb, profili wietrzeniowych oraz osadów morskich, obejmującymi pomiary δ⁴¹K połączone z nowoczesną ilościową analizą składu fazowego próbek, co umożliwi rozróżnienie puli potasu autigenicznego i detrytycznego. Eksperymenty będą dodatkowo wspierane przez symulacje ab initio różnych struktur minerałów ilastych zawierających potas, co pozwoli na wyznaczenie współczynników frakcjonowania izotopów potasu.
Cele projektu obejmują odpowiedź na następujące pytania: jak struktura minerałów ilastych i ich skład krystalochemiczny wpływają na frakcjonowanie izotopów potasu podczas adsorpcji? Jakie są efekty frakcjonowania izotopów potasu podczas uwalniania potasu z pierwotnych krzemianów warstwowych? Jakie są efekty frakcjonowania izotopów potasu podczas odwrotnego wietrzenia? Jaka jest systematyka izotopów potasu w produktach wietrzenia? Jakie informacje na temat frakcjonowania izotopów potasu można uzyskać z obliczeń ab initio?
Powyższe cele zostaną osiągnięte poprzez zastosowanie szeregu technik analitycznych do badanych próbek. Oznaczana będzie zawartość potasu oraz jego skład izotopowy. Ponadto określone właściwości krystalochemiczne będą charakteryzowane przy użyciu spektroskopii w podczerwieni (FTIR), dyfrakcji rentgenowskiej (XRD), pojemności kationowymiennej (CEC) oraz analizy chemicznej.
Realizacja projektu umożliwi lepsze zrozumienie efektów frakcjonowania izotopów potasu związanych z obiegiem potasu w systemie ziemskim. To z kolei ułatwi wykorzystanie wskaźnika δ⁴¹K jako markera intensywności wietrzenia krzemianów oraz towarzyszących mu zmian poziomu CO₂ w atmosferze w historii Ziemi.
Kierownik projektu: dr Artur Kuligiewicz mail: ndkuligi@cyf-kr.edu.pl
Termin składania wniosków: 10.01.2026
Wyniki rekrutacji: 31.01.2026
Początek stypendium: 01.03.2026
Czas zatrudnienia w projekcie NCN: 48 miesięcy
Wynagrodzenie: 5000 PLN przez pierwsze 24 miesiące, następnie 6500 PLN (pod warunkiem uzyskania pozytywnej oceny śródokresowej)
Miejsce: Instytut Nauk Geologicznych Polskiej Akademii Nauk, Ośrodek badawczy w Krakowie
Oferujemy:
Instytut Nauk Geologicznych nie partycypuje ewentualnych kosztach związanych z przeprowadzką do Polski lub Krakowa.
Wymagania/Oczekiwania:
Opis zadań:
Stypendysta będzie brał udział w realizacji projektu pt. „Frakcjonowanie stabilnych izotopów potasu przez glinokrzemiany warstwowe”. W jego ramach do obowiązków stypendysty będzie należało:
Kryteria kwalifikacji:
Warunki przyznania stypendium naukowego zostały określone w Regulaminie przyznawania stypendiów
naukowych NCN w projektach badawczych finansowanych ze środków Narodowego Centrum Nauki:
ncn.gov.pl/sites/default/files/pliki/uchwaly-rady/2024/uchwala25_2024-zal1.pdf
Wymagane dokumenty:
Lista wymaganych dokumentów wraz z formularzami znajduje się w ogólnym ogłoszeniu o naborze do Szkoły Doktorskiej Geoplanet” (https://www.ing.pan.pl/ksztalcenie/rekrutacja). Obejmuje ona: 1) aplikację do szkoły doktorskiej; 2) odpis dyplomu ukończenia studiów magisterskich; 3) wykaz ocen uzyskanych w trakcie studiów; 4) CV; 5) List motywacyjny (maksymalnie 1 strona A4); 6) kopie certyfikatów potwierdzających znajomość języka angielskiego (jeśli kandydat je posiada); 7) co najmniej 1 list rekomendacyjny od dotychczasowego opiekuna naukowego.
Forma wysłania dokumentów:
Zgłoszenia należy przesyłać w jednym pliku PDF na adres rekrutacja_ingpan@twarda.pan.pl oraz do kierownika projektu, dr. Artura Kuligiewicza: ndkuligi@cyf-kr.edu.pl W tytule wiadomości prosimy o wpisanie akronimu „SKIP”.
W celu uzyskania dodatkowych informacji prosimy o kontakt:
Dr hab. Edyta Zawisza – Koordynator Szkoły Doktorskiej GeoPlanet: ezawisza@twarda.pan.pl
Dr Artur Kuligiewicz – Kierownik projektu: ndkuligi@cyf-kr.edu.pl
Informacja RODO:
Zgodnie z art. 13 ust. 1 i ust. 2 ogólnego rozporządzenia o ochronie danych osobowych z dnia 27 kwietnia 2016 r.
Instytut Nauk Geologicznych PAN informuje, że:
• Administratorem danych osobowych przesłanych przez kandydatów (dalej: dane osobowe) jest Instytut Nauk
Geologicznych Polskiej Akademii Nauk z siedzibą w Warszawie ul. Twarda 51/55 00-818;
• Kontakt do inspektora ochrony danych osobowych w ING PAN: ingpan@twarda.pan.pl – w temacie prosimy
wpisywać RODO i rodzaj sprawy;
• Dane osobowe przetwarzane będą w celu rekrutacji na podstawie art. 6 ust 1 pkt b RODO;
• Odbiorcą danych osobowych będzie Instytut Nauk Geologicznych PAN;
• Dane osobowe nie będą przekazywane do państwa trzeciego/organizacji międzynarodowej;
• Dane osobowe będą przechowywane przez okres do sześciu lat do celów wynikających z prawnie
uzasadnionych interesów realizowanych przez administratora danych osobowych;
• Każdy zgłaszający ma prawo dostępu do treści swoich danych oraz prawo ich sprostowania, usunięcia,
ograniczenia przetwarzania, prawo do przenoszenia danych, prawo wniesienia sprzeciwu, prawo do cofnięcia
zgody w dowolnym momencie bez wpływu na zgodność z prawem przetwarzania, którego dokonano na
podstawie zgody przed jej cofnięciem;
• Kandydat ma prawo wniesienia skargi do PUODO gdy uzna Pani/Pan, iż przetwarzanie danych osobowych
jej/jego dotyczących narusza przepisy ogólnego rozporządzenia o ochronie danych osobowych z dnia 27
kwietnia 2016 r.;
• Podanie przez kandydata danych osobowych jest niezbędne do przeprowadzenia rekrutacji i udziału w niej.
Kandydat jest zobowiązany do ich podania a konsekwencją niepodania danych osobowych będzie
nierozpatrzenie kandydatury
