Een onderzoeker van de University of Wyoming en zijn team ontdekten dat verwering van ondergronds gesteente in de zuidelijke Sierra Nevada Mountains van Californië meer te wijten is aan het uitzetten van rotsen dan aan chemische ontbinding, zoals eerder gedacht.

porositeit, de lege ruimte in de rots, werd conventioneel verondersteld te worden geproduceerd wanneer water door de rots stroomt, waardoor mineralen chemisch oplossen. Omdat bergstroomgebied grote waterreservoirs biedt, de nieuwe bevindingen zijn relevant voor het waterbeheer in de hele VS.

"Het is belangrijk om te begrijpen wat er in de ondergrondse laag gebeurt. Het heeft een enorme capaciteit om water op te slaan. In berglandschappen, de saproliet is misschien het enige dat bossen in leven houdt in tijden van droogte, " zegt Cliff Riebe, een universitair hoofddocent bij de afdeling Geologie en Geofysica van UW. "Dit is al een tijdje bekend. Wat we niet weten is 'Hoe wordt de opslagruimte geproduceerd?' Saproliet is moeilijk toegankelijk. Je moet onder de grond graven. Het is zelden onderzocht. Het is belangrijk om deze laag tussen de grond en het gesteente te begrijpen."

Saproliet, die Riebe aanduidt als "rotte rots, " is de zone van verweerd gesteente dat de relatieve posities van minerale korrels van het moedergesteente behoudt en ligt tussen de laag grond en harder gesteente eronder.

Riebe was corresponderend auteur van een paper, getiteld "Porositeitsproductie in verweerd gesteente:waar volumetrische spanning domineert over chemisch massaverlies, " die vandaag (18 september) werd gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , een nakomelingenpublicatie van Wetenschap . Het online tijdschrift publiceert belangrijke, innovatief origineel onderzoek dat de grenzen van de wetenschap verlegt en de standaarden van excellentie uitbreidt die zijn vastgesteld door Wetenschap .

Jorden Hayes, een voormalig Ph.D. afgestudeerd aan UW en nu een assistent-professor aardwetenschappen aan het Dickinson College in Carlisle, Vader., was de hoofdauteur van de krant. Bijdragende schrijvers waren onder meer Steve Holbrook, een voormalige UW-hoogleraar geologie en geofysica en nu een professor en afdelingshoofd aan de Virginia Tech University; Brady Flinchum, wie was een Ph.D. student aan de UW ten tijde van het onderzoek; en Peter Hartsough, een assistent-projectwetenschapper bij het ministerie van Land, Lucht- en waterbronnen aan de Universiteit van Californië-Davis.

Volumetrische rek wordt gedefinieerd als het expansiemateriaal tijdens het verweringsproces. Gesteente dat helemaal massief is, heeft geen porositeit. Begrijpen hoe porositeit wordt geproduceerd door volumetrische belasting en massaverlies is belangrijk bij een breed scala aan problemen in de hydrologie, biogeochemie, ecologie en geomorfologie, zegt Riebe.

Wat wetenschappers algemeen hebben aangenomen, Riebe zegt, is dat uitzetting van rotsen niet zo belangrijk is. Wat Riebe en zijn team ontdekten, is dat uitzetting in rotsen het feitelijke verweringsproces in het studiegebied domineert.

"Uitbreiding is moeilijk te meten, dus het is genegeerd in eerder werk, ' legt Riebe uit.

"Het gesteente daar breidt zich tijdens het weer uit tot meer dan het dubbele van het oorspronkelijke volume, Hayes zegt. "Dit is verrassend omdat we er normaal gesproken niet aan denken dat steen in zo'n mate uitbreidt, en wetenschappers denken conventioneel dat verwering van rotsen wordt gedomineerd door chemische oplossing als regenwater uit de ondergrond stroomt."

Boomwortels, bijvoorbeeld, kan uitzetting van gesteente veroorzaken door het saprolietmateriaal open te wringen. IJskraken in de winter zou hetzelfde effect hebben.

"We denken dat een deel van het verhaal is dat de vegetatie dit op grotere hoogten doet, ', zegt Riebe. 'We denken dat het op de lagere hoogten minder belangrijk zal zijn. We verwachten niet zoveel rooten, dus minder volumetrische expansie en meer chemisch massaverlies. Dit leidt tot nieuwe potentiële ontdekkingen."

Het onderzoek, die sinds 2011 aan de gang is bouwt voort op bestaande informatie over verwering en oppervlakteprocessen in het Southern Sierra Critical Zone Observatory.

"Onze bevinding is vooral opwindend als we nadenken over andere landschappen die ook onderhevig kunnen zijn aan deze fysieke mechanismen en de mogelijkheid hebben om grote hoeveelheden water op te slaan, "zegt Hayes.

"Saproliet in de zuidelijke bergen van de Sierra Nevada is een bron van water voor ecosystemen en mensen. Het is belangrijk om het te begrijpen, ' zegt Riebe. 'Het klimaat verandert. Het helpt ons een belangrijk waterreservoir in het westen van de VS te begrijpen."