Bilim adamlarından oluşan ekip, Bexanka Mağarası’na iner. Arbailles havzasındaki en güzel mağaralardan biri olan bu mağaranın oluşumunda sülfürik asidin rol oynadığından şüpheleniliyor, ancak bu henüz kanıtlanamadı. Mağara, makalede incelenen Nébélé Mağarası’nın yakınında yer almaktadır. Kredi: Patrick Degouve
Geology dergisinde yayınlanan yakın tarihli bir araştırma, güney Fransa’nın Pirene dağlarında çarpıcı ve ayırt edici mağara sistemlerini oluşturmaktan sorumlu sülfürik asidin kökenini belirlemek için kükürt izotoplarını kullandı. .
Mağara ağları, karstlaşma olarak bilinen bir süreç olan kireçtaşı gibi karbonatlı kayaların çözünmesiyle oluşur. Mağaraların çoğu, su Dünya yüzeyinden damlayarak karbondioksiti emdiğinde ve hafif asidik hale geldiğinde oluşur. Hafif karbonik asit olarak bilinen bu asit türü, karbonatlı gazlı içeceklerde bulunan aside benzer.
Sıvıların yerkabuğundan yukarıya ve fay zonları boyunca taşınmasıyla oluşan daha nadir bir tür mağara, dikey mağaralar oluşturur. büyük ağlar oluşturan yatay mağaralarla bağlantı kurabilen. Bazı durumlarda, kükürt mevcut olduğunda, sülfürik asit kireçtaşını çok daha hızlı çözer ve çözer – karbonik asit muadillerine göre 10-100 kat daha hızlı mağaralar oluşturur. Suda veya mağara duvarlarındaki minerallerde kükürt bileşikleri bulunduğunda, kimyasal seven bakteriler sülfatı bir enerji kaynağı olarak kullanır ve yan ürün olarak hidrojen sülfür üretir. Bu hidrojen sülfitin oksidasyonu daha sonra sülfürik asit oluşturur. Sülfürik asit hidrotermal kaynaklardan veya kaya içindeki minerallerden de gelebilir; her ikisi de Kuzey Pireneler’de geçerlidir.
50 cm uzunluğa kadar ender büyük mirabilite kristalleri (sodyum sülfat) gözlemlenmiştir. Nébélé Mağarası, mağaraların içinde oluşturduğu kireçtaşının sülfürik asit ayrışmasıyla geride kalan kükürt izotoplarının parmak izini sağlar. Fotoğrafın uzunluğu 1 metredir. Kredi: Dimitri Laurent
Kükürt, her biri biraz farklı bir ağırlığa sahip dört farklı izotop halinde gelir. Araştırmacılar, bu izotopları sülfürün nereden kaynaklandığının bir belirteci olarak kullanarak, farklı kaynaklardan gelen sülfürik asidin nispi katkılarını tahmin edebildiler. Fransız Pirene dağlarının eteklerindeki geniş kireçtaşı mağaraları ağı, geride bırakılan mineraller üzerinde izlerini bırakan asit oluşturma işlemlerinin bir kombinasyonu ile oluşturulmuştur. Mağaralardaki jips ve mirabilit gibi kükürt içeren mineraller, oluşumlarında sülfürik asidin rol oynadığını ima etti. Mirabilite, çiçek gibi yayılan 50 cm uzunluğa kadar ince kristaller oluşturan nadir bir mineraldir.
Sülfirik asitle oyulmuş kireçtaşı mağaralarını inceleyen araştırmacılar, ilk kez mağaranın ne kadar büyük olduğunu tahmin ettiler. -oluşturucu asit mağara içindeki bakteriler tarafından üretilirken termokimyasal işlemlerle ne kadar üretildiği. Çeşitli kireçtaşı çözünme kaynaklarının ayrılmasındaki bu yenilik, mağaraların oluşumuyla ne kadar karbondioksit salındığına dair ilk tahminleri yapmalarına da olanak sağladı.
Dimitri Laurent, tipik bir mağarayı araştırıyor. sülfürik asit speleogenesis tarafından oluşturulan Nébélé Mağarası’ndaki galeri. Daha önce bir nehrin varlığına işaret eden derin bir çentik ve solda sülfürik asit tarafından ayrışmadan üretilen sodyum sülfat görebilirsiniz. Kredi: Christophe Durlet
Bu çalışmanın baş yazarı Dimitri Laurent şöyle açıklıyor: “Ölçülen faylara yakın hidrotermal kaynakları belirlemeye çalıştık ve ardından, yakındaki mağaraları ziyaret etmek için yerel mağaracılık kulüpleriyle iletişime geçtik. yaylar Kuzey Pirenelerin derinliklerinde, kuzey eteklerinde, 65 milyon yıl önce termokimyasal işlemlerle hidrojen sülfür üreten Triyas evaporitleri olduğunu görüyoruz.” Bu hidrojen sülfit daha sonra kayadaki çatlaklardan geçti ve o zamandan beri mağara ana kayası içinde hapsoldu. Su, kükürt açısından zengin bu kayayı çözmeye başladığında, fosil hidrojen sülfür serbest kaldı ve sülfürik asit oluşturmak üzere oksitlendi. Triyas evaporitleri ayrıca yakın zamanda derin hidrotermal sıvılar yoluyla mağaralara sülfatlar sağladılar ve bunlar daha sonra mağara içindeki bakteriler tarafından kullanıldı.
Kimyayı arazinin fiziksel gözlemleriyle birleştiren araştırmacılar, bunun nasıl gerçekleştiğinin tarihini yeniden oluşturdular. bu muhteşem mağaralar ortaya çıktı.
Referans: “Büyük sülfürik asit karstlarının gelişiminde biyotik ve abiyotik süreçlerin çözülmesi”, yazan D. Laurent, G. Barré, C. Durlet, P. Cartigny, C. Carpentier, G. Paris, P. Collon, J. Pironon ve E.C. Gaucher, 20 Ocak 2023, Jeoloji.
DOI: 10.1130/G50658.1