Lermineraler kalder skudene med kulstof

Lermineraler suspenderet i havvand binder sedimentært organisk kulstof til deres mineraloverflader. Men mængden af ​​kulstof, der er bundet og kilden til det kulstof, afhænger meget af det pågældende lermineral. Et forskerhold fra ETH Zürich og Tongji University har vist dette ved at studere sedimenter i det sydkinesiske hav.

Floder udleder en konstant tilførsel af sediment til verdenshavene. Dette sediment består stort set af forskellige lermineraler - produkter fra stenforvitring - og organiske forbindelser af vegetabilsk oprindelse, der er nedbrudt i jord. Disse to komponenter ender i floder som følge af erosion.

På vej til havene, organisk stof i sedimenter binder med lermineraler til dannelse af ler-humus-komplekser. Når de når havet, disse komplekser synker til havbunden, hvor de er begravet af andre sedimenter. Dette fanger kulstoffet indeholdt i disse komplekser, fjerner det over geologiske tidsskalaer fra atmosfæren og fra puljer af kulstof, der står i hurtig udveksling med Jordens overflade.

Det er derfor lermineraler, også kendt som phyllosilicater, er ekstremt vigtige for den globale kulstofcyklus:omkring 90 procent af det organiske kul, der afsættes i havbunden omkring kontinenterne, er relateret til reaktioner mellem organisk materiale og forskellige mineraler. En række phyllosilicater er ansvarlige for en særlig stor andel, fordi deres lille størrelse og deres geometri betyder, at de har et særligt højt specifikt overfladeareal og kan binde store mængder kulstof.

Det hele afhænger af sorten

Imidlertid, ikke alle lermineraler danner stabile komplekser med organiske stoffer. I en nylig artikel i tidsskriftet Videnskab , et team af forskere fra ETH Zürich og Tongji University i Shanghai viser, at forskellige slags lermineraler interagerer med organisk stof i forskellig grad, i en proces, der bestemmer cyklussen af ​​organisk kulstof. Dette påvirker også, i hvilket omfang hvert lermineral fungerer som et middel til kulstofbinding, da bindingen af ​​kulstof med et bestemt phyllosilicates afhænger af dets mineralogiske struktur og egenskaber. Jo større det specifikke overfladeareal er og desto stærkere er dets reaktivitet, jo større mængde organisk stof, der kan binde sig til det, og jo større mængde kulstof, der afsættes i sedimentet.

Forskerne studerede disse processer i Det Sydkinesiske Hav, hvor lermineralet smektit fra Luzon (hovedøen i Filippinerne), kaolinit fra det kinesiske fastland, og glimmer og klorit fra bjergene i Taiwan mødes alle. Thomas Blattmann, en tidligere ETH -doktorand og undersøgelsens hovedforfatter, siger, at dette hav tilbyder de bedste betingelser i verden til at studere interaktionen mellem phyllosilicater og organisk stof. Andre oceaner har en "kaotisk blanding" af phyllosilicater, hvor de processer, som forskerne er interesserede i, overlapper hinanden. "Det gør det sværere at bestemme virkningerne af individuelle former for lermineraler. I modsætning hertil er i det Sydkinesiske Hav er det klart, fra hvilken landmasse hvert lermineral kommer - og det er unikt. "

Lermineraler fanger kulstof

Smektit dannes, når vulkansk grundfjeld er kemisk forvitret; i ferskvand, det binder med organisk materiale fra frugtbart, humusrige jordarter. Når disse komplekser når saltvand, imidlertid, smektitterne bytter deres organiske belastninger. De optager kulstofforbindelser opløst i havvandet og frigiver det organiske stof, der stammer fra land til havet. Hvad der derefter sker med dette organiske stof, er uklart. Blattmann mener det sandsynligt, at organiske stoffer fra Luzon enten oxiderer, forbruges af mikroorganismer, eller forblive frit opløst i tusinder af år i havvand. Fyllosilikater fra Taiwans bjerge opfører sig anderledes. De binder meget tæt med kontinentalt kulstof fra Taiwan, transporterer det organiske stof hurtigt og effektivt i havet.

"Hvordan kulstof, der stammer fra landmasser, overføres til verdenshavene og lagres der i sidste ende afhænger af leret mineral. Disse mineraler påvirker den store overførsel af organisk kulstof fra kontinenter til deres synke på havbunden, ”Forklarer Blattmann.

Nye fund rejser nye spørgsmål

"Fyllosilikater spiller en vigtigere rolle i den globale kulstofcyklus, end vi tidligere antog, "siger Tim Eglinton, professor ved Geologisk Institut ved ETH Zürich. Jo større deres specifikke overfladeareal er, jo større mængde organisk stof de kan optage, og følgelig, jo højere mængde kulstof de kan aflevere på havbunden. "Imidlertid, det er ikke noget vi kan kvantificere, fordi vi kun lige er begyndt at forstå den specifikke adfærd for disse forskellige lermineraler. Det vil kræve en hel del yderligere forskning for os at nå frem til konklusioner vedrørende verdens vidtstrakte vidder. "