Filtración activa del lecho rocoso con fluidos de intemperismo de color marrón amarillento; Lushan - Taiwán. Crédito:Kristen Cook (GFZ)
Taiwán es una isla de extremos:severos terremotos y tifones golpean repetidamente la región y cambian el paisaje, a veces catastróficamente. Esto convierte a Taiwán en un laboratorio fantástico para las geociencias. Procesos de erosión, por ejemplo, ocurren hasta mil veces más rápido en el centro de la isla que en el extremo sur. Esta diferencia en las tasas de erosión influye en la meteorización química de las rocas y proporciona información sobre el ciclo del carbono de nuestro planeta en una escala de millones de años.
Un grupo de investigadores dirigido por Aaron Bufe y Niels Hovius del Centro Alemán de Investigación de Geociencias (GFZ) ahora ha aprovechado las diferentes tasas de erosión e investigado cómo la elevación y la erosión de las rocas determinan el equilibrio de las emisiones y la absorción de carbono. El resultado sorprendente:a altas tasas de erosión, los procesos de meteorización liberan dióxido de carbono; a bajas tasas de erosión, secuestran carbono de la atmósfera. El estudio se publicará en Naturaleza Geociencia .
Detrás de todo esto están los procesos tectónicos y químicos. En las montañas de rápido crecimiento en particular, El levantamiento tectónico y la erosión traen constantemente material rocoso fresco desde el subsuelo. Allí se expone a la circulación de agua ácida que disuelve o altera la roca. Dependiendo del tipo de roca, esta meteorización tiene efectos muy diferentes sobre el clima de la Tierra. Por ejemplo, si el ácido carbónico del suelo entra en contacto con minerales de silicato, precipitados de piedra caliza (carbonato de calcio o CaCO3), en el que el carbono está ligado durante mucho tiempo.
En el caso de una combinación de mineral sulfuroso, como la pirita, y piedra caliza, sucede lo contrario. El ácido sulfúrico que se forma cuando la pirita entra en contacto con el agua y el oxígeno disuelve los minerales de carbonato, produciendo CO 2 . Se cree que esta relación entre la formación de montañas y la meteorización química afecta el clima de nuestro planeta en una escala de millones de años. Pero, ¿cómo afecta exactamente el crecimiento de los Alpes o del Himalaya al clima? ¿Se acelera la meteorización por silicatos? haciendo que el clima se enfríe? ¿O domina la disolución de la piedra caliza por el ácido sulfúrico, impulsando la concentración de CO atmosférico 2 hasta, con el calentamiento global concomitante?
Esta pregunta puede responderse en el sur de Taiwán. Taiwán está ubicado en una zona de subducción, donde una placa oceánica se desliza bajo el continente asiático. Esta subducción provoca un rápido crecimiento de las montañas. Si bien el centro de la isla se ha mantenido alto durante varios millones de años, el extremo sur acaba de emerger del mar. Allí, las montañas tienen un relieve bajo y se erosionan con relativa lentitud. Más al norte, donde las montañas son empinadas y altas, la roca fresca se lleva rápidamente a la superficie de la Tierra para meteorizarla. Útilmente, las rocas del sur de Taiwán son típicas de muchas cadenas montañosas jóvenes de todo el mundo, que contiene principalmente minerales de silicato con algo de carbonato y pirita.
Sedimento fino metamorfoseado (esquisto) con grano de pirita (oro) y precipitación de carbonato (blanco). Crédito:Albert Galy, Universidad de Lorena
En su estudio, los investigadores tomaron muestras de ríos que recolectan agua de estas montañas a diferentes tasas de erosión. Del material disuelto en los ríos, los investigadores estimaron la proporción de sulfuro, carbonato, y minerales de silicato en la intemperie. Estos resultados les permitieron estimar tanto la cantidad de CO 2 que es secuestrado y la cantidad de CO 2 liberado por las reacciones a la intemperie. El primer autor Aaron Bufe informa:"Descubrimos que en la parte más al sur de Taiwán, CO atmosférico 2 domina el secuestro. Sin embargo, Más al norte, donde las montañas se erosionan más rápido, dominan las tasas de meteorización de carbonatos y sulfuros y el CO 2 en lanzamiento."
Entonces, ¿La meteorización de las cadenas montañosas aumenta el CO 2 ¿en la atmósfera? Aaron Bufe dice:"Podemos hacer declaraciones relativamente buenas sobre Taiwán. Parece que la meteorización química en el más activo de los cinturones montañosos es un emisor neto de CO 2 a la atmósfera debido a la meteorización química. Pero, tal vez la historia cambie cuando los sedimentos arrastrados por las montañas quedan atrapados en vastas llanuras aluviales; como al pie del Himalaya o los Alpes.
Estos sedimentos suelen ser ricos en silicatos, cuya intemperie secuestrará CO 2 . Además, La construcción de montañas trae no solo rocas sedimentarias con pirita y carbonato a la superficie de la Tierra, pero también tipos de rocas que se han formado a partir de magma solidificado y contienen muchos silicatos frescos que se meteorizan rápidamente. Los investigadores tienen que escalar algunas montañas antes de conocer completamente el efecto neto de la meteorización en el clima de la Tierra ".
