Исследователь из Университета Вайоминга и его команда обнаружили, что выветривание подповерхностных пород в южных горах Сьерра-Невада в Калифорнии происходит больше из-за расширения горных пород, чем из-за химического разложения, как считалось ранее.
Пористость, пустое пространство в горной породе, традиционно считалось образованием, когда вода течет через горную породу, что приводит к химическому растворению минералов. Поскольку горный водораздел представляет собой большие резервуары воды, новые результаты имеют отношение к управлению водными ресурсами на всей территории США
«Важно понимать, что происходит в подповерхностном слое. Он обладает огромным потенциалом для хранения воды. В горных ландшафтах сапролит может быть единственным, что поддерживает жизнь леса во время засухи», - говорит Клифф Рибе., доцент кафедры геологии и геофизики УВ. «Это было известно уже некоторое время. Чего мы не знаем, так это «Как создается пространство для хранения?» Сапролит труднодоступен. Вы должны копать под землей. Его редко изучают. Понимание этого слоя между почвой и скалой очень важно."
Сапролит, который Рибе называет «гнилой породой», представляет собой зону выветренной породы, которая сохраняет относительное положение минеральных зерен материнской породы и лежит между слоем почвы и более твердой породой под ним.
Рибе был соответствующим автором статьи под названием «Произведение пористости в выветрившихся породах: где объемная деформация преобладает над химической потерей массы», которая была опубликована сегодня (сентябрь 2009 г.).18) в Science Advances, дочернем издании Science. В онлайн-журнале публикуются важные инновационные оригинальные исследования, которые расширяют границы науки и расширяют стандарты качества, установленные наукой.
Джорден Хейс, бывший доктор философии. выпускник Университета Вашингтона, а ныне доцент кафедры наук о Земле в Дикинсон-колледже в Карлайле, штат Пенсильвания, был ведущим автором статьи. Среди соавторов были Стив Холбрук, бывший профессор геологии и геофизики UW, а ныне профессор и заведующий кафедрой Технического университета Вирджинии; Брэди Флинчам, доктор философии. студент UW на момент проведения исследования; и Питер Хартсоу, ассистент научного сотрудника Департамента земельных, воздушных и водных ресурсов Калифорнийского университета в Дэвисе.
Объемная деформация определяется расширением материала в процессе выветривания. Камень, который полностью тверд, не имеет пор. По словам Рибе, понимание того, как пористость создается объемной деформацией и потерей массы, важно для широкого круга проблем в гидрологии, биогеохимии, экологии и геоморфологии.
Ученые обычно предполагают, говорит Рибе, что расширение горных пород не так важно. Что было обнаружено Рибе и его командой, так это то, что расширение горных пород доминирует над фактическим процессом выветривания в изучаемой области.
"Расширение трудно измерить, поэтому в предыдущих работах оно игнорировалось", - объясняет Рибе.
«Горная порода фактически расширяется более чем в два раза по сравнению с первоначальным объемом по мере выветривания», - говорит Хейс. «Это удивительно, потому что мы обычно не думаем о расширении горных пород до такой степени, и ученые обычно думают, что выветривание горных пород происходит за счет химического растворения, когда дождевая вода вытекает из-под поверхности».
Корни деревьев, например, могут вызвать расширение породы, расклинивая сапролитовый материал. Растрескивание льда зимой вызовет тот же эффект.
«Мы думаем, что часть истории заключается в том, что растительность делает это на больших высотах», - говорит Рибе.«Мы думаем, что это будет менее важно на более низких высотах. Мы ожидаем, что не так много корней, а значит, меньше объемного расширения и больше химической потери массы. Это приведет к новым потенциальным открытиям».
Исследование, которое проводится с 2011 года, основано на имеющейся информации о выветривании и поверхностных процессах в обсерватории критической зоны Южной Сьерры.
«Наше открытие особенно интересно, когда мы думаем о других ландшафтах, которые также могут быть подвержены этим физическим механизмам и способны хранить большие объемы воды», - говорит Хейс.
«Сапролит в горах Южной Сьерра-Невады является источником воды для экосистем и людей. Понимание этого важно», - говорит Рибе. «Климат меняется. Это помогает нам понять важный резервуар для воды на западе США».