Sia le rocce sedimentarie che l'acqua sono abbondanti sulla superficie terrestre, e per lunghi periodi di tempo, le loro interazioni trasformano le montagne in sedimenti. I ricercatori sanno da tempo che l'acqua altera le rocce sedimentarie sia fisicamente, facilitando l'abrasione e la migrazione delle rocce, e chimicamente, attraverso la dissoluzione e la ricristallizzazione. Ma queste interazioni non sono mai state viste prima in situ su scala angstrom.

In un nuovo studio, Barsotti et al. utilizzare la microscopia elettronica a trasmissione ambientale per catturare immagini dinamiche di vapore acqueo e goccioline che interagiscono con campioni di dolomia, calcare, e arenaria. Utilizzando un sistema di iniezione del fluido personalizzato, il team ha esposto i campioni all'acqua distillata e ha monitorato gli effetti dell'acqua sulle dimensioni dei pori nel corso di 3 ore. L'erosione fisica era facilmente osservabile negli esperimenti con il vapore acqueo, ei processi chimici di dissoluzione e ricristallizzazione erano più pronunciati negli esperimenti con l'acqua in fase liquida.

I ricercatori sono stati in grado di osservare uno strato di acqua adsorbita che si era formato sulle pareti dei micropori di tutti e tre i tipi di roccia. Hanno scoperto che quando veniva aggiunto vapore acqueo, la dimensione dei pori si è contratta fino al 62,5%. Dopo 2 ore, quando l'acqua era stata rimossa, le dimensioni dei pori sono aumentate. Globale, rispetto alla dimensione iniziale, la dimensione dei pori finali della dolomia è diminuita del 33,9%, considerando che la dimensione è aumentata del 3,4% e del 17,3% nel calcare e nell'arenaria, rispettivamente. Il team suggerisce che questi cambiamenti nella dimensione dei pori erano dovuti al ceppo indotto dall'adsorbimento. Gli esperimenti in fase liquida hanno rivelato che i tassi di dissoluzione erano più alti nel calcare, seguito da dolomie e arenarie.

Lo studio supporta lavori precedenti che suggeriscono che la dissoluzione e la ricristallizzazione possono alterare la dimensione e la forma dei pori nelle rocce sedimentarie. Fornisce inoltre la prima prova diretta da un esperimento in situ che il ceppo indotto dall'adsorbimento è una fonte di agenti atmosferici. In definitiva, questi cambiamenti alla geometria dei pori potrebbero portare a cambiamenti nelle proprietà della roccia come la permeabilità che influenzano il flusso d'acqua, erosione, e il ciclo elementare su scale più ampie.

Questa storia è ripubblicata per gentile concessione di Eos, ospitato dall'American Geophysical Union. Leggi la storia originale qui.