Aluminiową zakładkę do napoju można znaleźć zamkniętą w nowej formie skały na wybrzeżu Cumbrii w Szkocji. To odkrycie dało naukowcom szokujący wgląd w wpływ działalności człowieka na naturalne procesy i materiały Ziemi.
Naukowcy z Uniwersytetu w Glasgow odkryli, że żużel, będący odpadem przemysłowym wytwarzanym przez przemysł stalowy, w ciągu zaledwie 35 lat zamienia się w stałą skałę.
Odkrycie to podważa wiedzę o procesach geologicznych zachodzących na planecie, która powstawała przez setki lat, a badania wykazały, że skały powstają naturalnie na przestrzeni milionów lat.
Naukowcy po raz pierwszy udokumentowali nowy „szybki antropoklastyczny cykl skał”, który naśladuje naturalne cykle skalne, ale obejmuje materiał ludzki w przyspieszonych skalach czasowych. Uważają, że cykl ten prawdopodobnie będzie miał miejsce w podobnych miejscach przemysłowych na całym świecie.
Zespół ostrzega, że szybki i nieplanowany rozwój skał wokół składowisk odpadów przemysłowych może negatywnie wpłynąć na ekosystemy, bioróżnorodność, zarządzanie wybrzeżem i planowanie przestrzenne.
W artykule opublikowanym w czasopiśmie Geologia, Naukowcy wyjaśniają, w jaki sposób szczegółowa analiza dwukilometrowego złoża żużla w Derwent Howe w zachodniej Kumbrii doprowadziła do odkrycia nowego cyklu systemu ziemskiego.
W XIX wieku w Derwent Howe mieściły się odlewnie żelaza i stali.th i 20tha na przestrzeni dziejów przemysłu na jego wybrzeżu zgromadziło się 27 milionów metrów sześciennych żużlu piecowego.
Osady żużla utworzyły klify z odpadów, które są erodowane przez fale przybrzeżne i pływy. Zespół zauważył intrygujące nieregularne formacje na klifach i rozpoczął szczegółowe obserwacje w 13 miejscach na wybrzeżu.
Badania laboratoryjne z wykorzystaniem mikroskopii elektronowej, dyfrakcji rentgenowskiej i spektroskopii Ramana pomogły im ustalić, że materiały żużlowe Derwent Howe zawierają złoża wapnia, żelaza, magnezu i manganu. Pierwiastki te są wysoce reaktywne chemicznie, co jest kluczowe dla przyspieszenia procesu formowania się skał.
Gdy żużel jest erodowany przez morze, materiał jest narażony na działanie wody morskiej i powietrza, które wchodzą w interakcje z reaktywnymi elementami żużla, tworząc naturalne cementy, w tym kalcyt, getyt i brucyt. Cementy te są tymi samymi materiałami, które wiążą naturalne skały osadowe, ale reakcje chemiczne powodują, że proces ten zachodzi znacznie szybciej, niż zakładaliśmy dla podobnego materiału w naturalnym cyklu skalnym.
Dr Amanda Owen z University of Glasgow's School of Geographical and Earth Sciences jest autorką korespondencyjną artykułu. Dr Owen powiedziała: „Przez kilkaset lat rozumieliśmy cykl skał jako naturalny proces trwający tysiące do milionów lat.
„To, co jest tutaj niezwykłe, to fakt, że odkryliśmy, że te materiały wytworzone przez człowieka są włączane do systemów naturalnych i ulegają lityfikacji – zasadniczo zamieniając się w skałę – w ciągu dziesięcioleci. Podważa to nasze rozumienie tego, jak powstaje skała, i sugeruje, że odpady, które wyprodukowaliśmy, tworząc współczesny świat, będą miały nieodwracalny wpływ na naszą przyszłość”.
Analizy laboratoryjne zespołu zostały wsparte zaskakującym odkryciem współczesnych materiałów uwięzionych w niektórych próbkach, co pomogło im wywnioskować, ile czasu trwało litifikacja żużla.
„Udało nam się datować ten proces z niezwykłą precyzją” — powiedział dr John MacDonald, współautor badania. „Znaleźliśmy zarówno monetę King George V z 1934 r., jak i zakładkę do puszki aluminiowej z projektem, który — jak się zorientowaliśmy — nie mógł zostać wyprodukowany przed 1989 r., osadzoną w materiale.
„Daje nam to maksymalny przedział czasowy 35 lat dla tej formacji skalnej, w granicach jednego ludzkiego życia. To przykład w mikrokosmosie tego, jak cała aktywność, którą podejmujemy na powierzchni Ziemi, ostatecznie znajdzie się w zapisie geologicznym jako skała. Mimo to proces ten zachodzi z niezwykłą, bezprecedensową prędkością”.
Dr David Brown, trzeci współautor artykułu, powiedział: „Żużel zawiera wszystkie pierwiastki, których potrzebuje, aby przekształcić się w skałę po wystawieniu na działanie wody morskiej i powietrza, więc myślę, że jest bardzo prawdopodobne, że to samo zjawisko ma miejsce w przypadku dowolnego podobnego złoża żużlu wzdłuż stosunkowo odsłoniętej linii brzegowej, na której występują fale, gdziekolwiek na świecie.
„Odpady żużlowe to zjawisko globalne i, jak udokumentowaliśmy, gdy alkaliczne odpady kopalniane zostaną wystawione na działanie wody i powietrza, istnieje ryzyko cementowania luźnego materiału”.
Wyniki stanowią pierwszy w pełni udokumentowany i datowany przykład szybkiego cyklu skał antropoklastycznych na lądzie. W artykule zespół zauważa, że podobny proces zaobserwowano wcześniej w systemie przybrzeżnym Gorronodatxe w pobliżu Bilbao w Hiszpanii. Jednak tamtejsi naukowcy nie byli w stanie określić, jak długo proces ten trwał, ponieważ odpady zostały zdeponowane w morzu, zanim wróciły na plażę.
Dr Owen dodał: „Kiedy odpady są po raz pierwszy składowane, są luźne i można je przemieszczać w razie potrzeby. Nasze odkrycie pokazuje, że nie mamy tyle czasu, ile myśleliśmy, aby znaleźć miejsce, w którym można je składować, gdzie będą miały minimalny wpływ na środowisko – zamiast tego możemy mieć zaledwie kilka dekad, zanim zamienią się w skałę, którą znacznie trudniej jest zarządzać.
„Na wybrzeżach takich jak Derwent Howe proces lityfikacji bardzo, bardzo szybko zamienił piaszczystą plażę w skalistą platformę. To szybkie pojawienie się skał może zasadniczo wpłynąć na ekosystemy nad i pod wodą oraz zmienić sposób, w jaki linie brzegowe reagują na wyzwania związane ze wzrostem poziomu morza i bardziej ekstremalną pogodą w miarę ocieplania się naszej planety. Obecnie nic z tego nie jest uwzględnione w naszych modelach erozji zarządzania gruntami, które są kluczowe dla pomocy w próbach dostosowania się do zmiany klimatu.
„Obecnie staramy się o dodatkowe fundusze, które pomogą nam w dalszych badaniach w innych miejscach występowania złóż żużlu w Europie. Pomoże nam to pogłębić naszą wiedzę na temat tego nowego, szybkiego cyklu skał antropoklastycznych”.
Artykuł zespołu, „Evidence for a rapid anthropoclastic rock cycle”, został opublikowany w czasopiśmie Geology. Badania zostały dofinansowane przez Geological Society (Londyn)
