Des chercheurs du Département des sciences et de l’ingénierie géologiques explorent comment l’érosion des roches contribue au cycle du carbone en étudiant le schiste dans les montagnes du sud de la Californie. Mais comme le souligne le professeur adjoint Joel Scheingross, cela ne signifie pas que quiconque devrait arrêter l’érosion des roches dans le but de lutter contre le changement climatique.
“Ce n’est pas quelque chose de nouveau, ce n’est pas nécessairement mauvais”, a déclaré Scheingross. Les recherches qu’il mène avec Mara Nutt, une étudiante diplômée en géologie, pourraient affecter le climat sur des millions d’années. “C’est si petit par rapport à d’autres sources.”
Nutt souhaite comprendre comment l’érosion du schiste contribue aux variations naturelles du climat terrestre, ce qui est au centre de la thèse de Nutt. Le schiste est un type spécifique de roche sédimentaire.
“Les roches sédimentaires sont des roches formées par l’érosion et le dépôt d’autres roches et de matières organiques, en ce sens, ce sont des roches qui ont été recyclées”, a déclaré Scheingross. Les schistes se forment lorsque des couches de sédiments fins, souvent érodées des montagnes, se déposent au fond des océans et des lacs. De la végétation, des organismes marins microscopiques et d’autres formes de matière organique peuvent se déposer et se mélanger aux sédiments. Lorsque ce matériau est enterré, il peut se transformer d’une boue gluante en une roche solide, piégeant la matière organique et le carbone qu’elle contient, dans la roche.
“C’est une méthode naturelle de séquestration géologique du carbone”, a déclaré Scheingross. “Vous avez prélevé du carbone de l’atmosphère, l’avez incorporé dans un organisme vivant, puis enfoui et piégé dans la roche.” C’est le même processus qui produit du pétrole et du gaz naturel, et les schistes sont souvent extraits pour ces ressources, a ajouté Nutt.
Des millions d’années plus tard, la tectonique a peut-être déplacé les roches sédimentaires afin qu’elles soient exposées à la surface de la Terre plutôt qu’enfouies dans l’océan. Lorsque le schiste exposé interagit avec l’oxygène de l’atmosphère, le carbone peut être oxydé, formant du CO2 qui pénètre alors dans l’atmosphère.
Scheingross a déclaré que la libération de carbone dans l’atmosphère par les humains se produit à une échelle beaucoup plus grande.
« Brûler de l’essence dans nos voitures ou utiliser du gaz naturel pour l’électricité n’est pas si différent de l’altération du schiste. Dans les deux cas, le carbone qui était piégé dans les roches sédimentaires est rejeté dans l’atmosphère, ce qui entraîne un dégagement net de CO2 Libération. La principale différence est que les humains extraient activement du pétrole et du gaz naturel, puis brûlent ces matériaux, ce qui produit beaucoup plus de CO2 rejets qui peuvent se produire naturellement à partir de l’altération des schistes.
Mais combien de CO2 pénètre dans l’atmosphère à cause de l’altération du schiste dépend d’un certain nombre de choses, et le processus d’oxydation prend du temps. C’est là qu’interviennent les recherches de Nutt.
Il est important de comprendre le taux d’érosion du schiste, car il contrôle la quantité de schiste exposée à la surface de la Terre et en contact avec l’atmosphère. Nutt émet l’hypothèse que la vitesse à laquelle le schiste s’altère et la quantité de CO2 est rejeté dans l’atmosphère est directement lié au taux d’érosion.
“Plus la roche reste longtemps là et est mâchée par la nature et l’oxygène, plus il y a de CO2 peut être créé à partir du contenu organique contenu dans le schiste », a déclaré Nutt. Mais il y a un point idéal pour une production maximale de dioxyde de carbone.
Le schiste doit avoir une certaine exposition à l’atmosphère pour que le carbone soit oxydé, mais si cela se produit trop rapidement, une grande partie du carbone est “manquée” par l’oxygène atmosphérique et est à la place érodée et peut être transportée vers un bassin océanique. avant que tout le carbone ne soit oxydé.
Les montagnes de Santa Ynez dans le sud de la Californie sont un endroit idéal pour les chercheurs, car la gamme a une exposition constante de la même unité de schiste, la gamme est une petite zone donc il n’y a pas de grandes variations de température et il y a un document gradient du taux d’érosion permettant aux chercheurs de tester leur hypothèse. Il existe très peu de sites d’étude dans le monde qui répondent à toutes ces caractéristiques, et l’emplacement ne pourrait pas être beaucoup plus pratique pour les chercheurs.
Nutt et Scheingross prévoient d’apporter leur science dans la communauté lors des soirées STEM familiales de Sierra Nevada Journeys. Les familles locales sont invitées à une école avec des démonstrations scientifiques, semblables à une expo-sciences. Nutt et Scheingross travaillent à l’élaboration d’une démonstration d’altération. Ils exploreront comment des enfants d’âges différents interagissent avec les démonstrations et concevront des visites en classe adaptées à leur âge. Ils amèneront quelques étudiants de NevadaTeach du laboratoire de Scheingross dans les salles de classe, où ils auront l’occasion de mettre en pratique leurs compétences en communication scientifique.
En attendant, ils visiteront les montagnes de Santa Ynez et en apprendront davantage sur la façon dont l’altération du schiste s’intègre dans le tableau plus large du cycle du carbone de la Terre.
