Små krystaller stopper huller og begrænser optagelse af forurenende stoffer i sten

Forskning offentliggjort i dag af et britisk team af forskere har for første gang vist, at mobiliteten af ​​potentielt skadelige forurenende stoffer i krystallinske sten over lange perioder kan være stærkt begrænset på grund af tilstedeværelsen af ​​små krystaller, hvilket betyder, at kontaminantbevægelse sandsynligvis kun vil være fokuseret på vandførende brud.

Bevægelse af forurenende stoffer gennem sten under jorden kan virke til at sprede forurening, et problem, der er relevant for den geologiske bortskaffelse af noget affald. Vi foretager undersøgelser for at øge vores forståelse af, hvordan denne proces fungerer, reducere usikkerheder og overveje yderligere eventuelle risici, det kan udgøre.

Disse nye resultater kaster lys over det vanskelige problem med, hvordan forurenende stoffer kan bevæge sig over ekstremt lange tidsperioder og bør forbedre vores evne til at beregne langsigtede risici.

Dette studie, offentliggjort i tidsskriftet Videnskabelige rapporter , analyserede krystallinske (granit) stenprøver fra et underjordisk system i Japan, og resultaterne indebærer, at betydningen af ​​'stenmatrixdiffusion' i mange tilfælde kan være minimal. Yderligere analyser af et kontrasterende krystallinsk bjergsystem (Carnmenellis Granite, UK) bekræfter disse resultater.

Disse fund ledet af The University of Manchester, der gælder for systemer med lang levetid, bygge på tidligere laboratorie- og feltundersøgelser over korte perioder, hvilket også antydede, at kontaminantmobilitet i krystallinske bjergarter, såsom granit, vil være begrænset til korte afstande i dele af klippen, der er væk fra store brud.

Dette nye værk har undersøgt klipper fra gamle krystallinske klippesystemer i Japan og Storbritannien for at vise, at selv over lange perioder af geologisk tid er bevægelsen af ​​grundstoffer inden for sådan en krystallinsk sten faktisk lille, hovedsagelig fordi dannelsen af ​​store mængder små krystaller under stenens ældning virker til at forsegle små åbninger og begrænse væskeadgang til kun få millimeter af klippen, der grænser op til brud.

Professor Roy Wogelius, seniorforfatteren på dette papir, kommenterede:"Vi satte os for at teste præcis, hvad vi kunne løse med hensyn til væskeadgang til matricen i disse sten, og vi var forbløffet over den ekstremt begrænsede volumen, der var involveret. Men det, der var mest forbløffende for os, var fordelingen af ​​små krystaller af carbonat mineraler i hele det, vi normalt betragter som en ensartet blok af krystallinsk sten.

"Her, uventede små calcitkrystaller dukker op i hele klippen, der tilslutter alle de små åbninger. Disse krystaller tilstopper alt og holder det meste af væsken i store revner uden adgang til mindre åbninger. Dette lukker effektivt forurenende adgang til klippemassen, hvilket betyder, at enhver forurenende bevægelse sandsynligvis kun ville fokusere på stenbrud. "