Kleine aardbevingen, te klein om op het aardoppervlak te voelen, scheppen chemische veranderingen die het grondwater zuur maken, volgens nieuw gepubliceerd onderzoek aan de Universiteit van Strathclyde.

Het onderzoeksrapport, "Microseismische gebeurtenissen veroorzaken significante pH-dalingen in grondwater, " gepubliceerd door Geofysische onderzoeksbrieven , documenteert voor het eerst hoe kleine aardbevingen, niet gevoeld aan de oppervlakte, breken de chemische bindingen in rotsen tijdens het breken. Deze verbroken chemische bindingen reageren met het omringende water en creëren zakken met zuur grondwater.

Zuurgraad verandert

Het Strathclyde-team observeerde pH-dalingen van 1-3 eenheden in het grondwater gedurende een periode van 24 uur, wat overeenkomt met het verschil tussen kraanwater en azijn. De veranderingen in zuurgraad zijn groot genoeg om mineralen in gesteenten op te lossen, opgesloten elementen zoals metalen vrijgeven en hen door het aardoppervlak laten bewegen.

Duizenden soortgelijke micro-seismische gebeurtenissen vinden naar schatting elk jaar plaats in het VK en hoewel elke gebeurtenis klein is, de cumulatieve effecten kunnen groot zijn. Over lange perioden, micro-aardbevingen kunnen elementen in rotsen door het aardoppervlak transporteren. Sommige van deze elementen, zoals calcium en magnesium, kunnen een vitale rol spelen bij het vasthouden van koolstofdioxide in de atmosfeer en daarmee het beïnvloeden van de mondiale temperatuur. Maar tot nu toe, dit verzuringsproces is niet meegenomen in klimaatmodellen of de voorspelling van ertslocaties.

Gevoelige seismometers

In het Strathclyde-project, gevoelige seismometers luisterden naar kleine aardbevingen in de rots rond tunnels op de Grimsel-testlocatie in de Zwitserse Alpen - een ondergronds rotslaboratorium. Grondwater werd bemonsterd uit het tunnelsysteem om in 2014 en 2015 met regelmatige tussenpozen te zoeken naar veranderingen in de waterchemie.

Hoofdauteur Dr. Mark Stillings, een onderzoeksmedewerker in civiele en milieutechniek bij Strathclyde, zei:"Toen sommige van deze gebeurtenissen dicht bij de tunnels plaatsvonden, we observeerden volledig onverwachte pulsen van zuur water in de tunnel die gepaard gingen met kleine aardbevingen die werden gedetecteerd door onze seismometers in de omringende rotsen. "

Laboratoriumexperimenten toonden vervolgens aan dat de veranderingen in zuurgraad puur het gevolg zijn van het kraken van op silica gebaseerde rotsen zoals graniet.

Onmerkbare aardbevingen

grote aardbevingen, met een grootte groter dan drie, er is eerder aangetoond dat ze de chemie van het grondwater veranderen door nieuwe scheuren in het gesteente te creëren die voorheen geïsoleerde waterlichamen met elkaar verbinden en ze laten mengen. De Strathclyde-studie, echter, laat voor het eerst zien dat kleine, onmerkbare aardbevingen kunnen ook chemische veranderingen veroorzaken en dat deze plaatsvinden door een ander mechanisme:het verbreken van silicabindingen in het gesteente dat de zuurgraad van het omringende water beïnvloedt.

Professor Rebecca Lunn, de projectleider, zei:"Deze bevindingen zijn belangrijk omdat kleine, onvoelbare 'micro'-aardbevingen komen zeer vaak voor en de zuurgraad van het water heeft een aanzienlijke invloed op de meeste chemische reacties op aarde, waaronder, bijvoorbeeld, rotsverweringsreacties die de voorspellingen van wereldwijde koolstofemissies beïnvloeden en neerslagreacties die de waarschijnlijke locaties van waardevolle metaalertsafzettingen in de aarde beïnvloeden."