Das Bergwachstum beeinflusst den Treibhauseffekt

Das Bergwachstum beeinflusst den Treibhauseffekt

Aktives Versickern des Grundgesteins mit gelbbraunen Verwitterungsflüssigkeiten; Lushan – Taiwan. Bildnachweis: Kristen Cook (GFZ)

Taiwan ist eine Insel der Extreme: Schwere Erdbeben und Taifune treffen die Region wiederholt und verändern die Landschaft, manchmal katastrophal. Dies macht Taiwan zu einem fantastischen Labor für Geowissenschaften. Beispielsweise finden Erosionsprozesse im Zentrum der Insel bis zu tausendmal schneller statt als im äußersten Süden. Dieser Unterschied in den Erosionsraten beeinflusst die chemische Verwitterung von Gesteinen und liefert Einblicke in den Kohlenstoffkreislauf unseres Planeten in einer Größenordnung von Millionen von Jahren.

Eine Forschergruppe unter der Leitung von Aaron Bufe und Niels Hovius vom Deutschen Forschungszentrum für Geowissenschaften (GFZ) hat nun die unterschiedlichen Erosionsraten genutzt und untersucht, wie Auftrieb und Erosion von Gesteinen das Gleichgewicht zwischen Kohlenstoffemissionen und -aufnahme bestimmen. Das überraschende Ergebnis: Bei hohen Erosionsraten setzen Verwitterungsprozesse Kohlendioxid frei; Bei niedrigen Erosionsraten binden sie Kohlenstoff aus der Atmosphäre. Die Studie wird in veröffentlicht Naturgeowissenschaften.

Dahinter stehen tektonische und chemische Prozesse. Insbesondere in schnell wachsenden Bergen bringen tektonische Anhebung und Erosion ständig frisches Gesteinsmaterial aus dem Untergrund. Dort ist es zirkulierendem saurem Wasser ausgesetzt, das das Gestein auflöst oder verändert. Je nach Gesteinsart hat diese Verwitterung sehr unterschiedliche Auswirkungen auf das Erdklima. Wenn beispielsweise Kohlensäure aus dem Boden mit Silikatmineralien in Kontakt kommt, fällt Kalkstein (Calciumcarbonat oder CaCO3) aus, in dem der Kohlenstoff dann sehr lange gebunden ist.

Bei einer Kombination aus schwefelhaltigem Mineral wie Pyrit und Kalkstein ist das Gegenteil der Fall. Die Schwefelsäure, die entsteht, wenn Pyrit mit Wasser und Sauerstoff in Kontakt kommt, löst Carbonatmineralien auf und erzeugt so CO2. Es wird angenommen, dass diese Beziehung zwischen Bergbau und chemischer Verwitterung das Klima unseres Planeten in einer Größenordnung von Millionen von Jahren beeinflusst. Aber wie genau beeinflusst das Wachstum der Alpen oder des Himalaya das Klima? Beschleunigt sich die Verwitterung von Silikaten, wodurch sich das Klima abkühlt? Oder dominiert die Auflösung von Kalkstein durch Schwefelsäure und treibt die Konzentration von atmosphärischem CO an2 mit der damit verbundenen globalen Erwärmung?

Diese Frage kann in Südtaiwan beantwortet werden. Taiwan befindet sich in einer Subduktionszone, in der eine Ozeanplatte unter den asiatischen Kontinent gleitet. Diese Subduktion bewirkt ein schnelles Bergwachstum. Während das Zentrum der Insel seit mehreren Millionen Jahren hoch steht, ist die Südspitze gerade aus dem Meer aufgetaucht. Dort haben die Berge ein niedriges Relief und erodieren relativ langsam. Weiter nördlich, wo die Berge steil und hoch sind, wird frisches Gestein schnell an die Erdoberfläche gebracht, um es zu verwittern. Nützlicherweise sind die Gesteine ​​Südtaiwans typisch für viele junge Gebirgszüge auf der ganzen Welt, die hauptsächlich Silikatmineralien mit etwas Karbonat und Pyrit enthalten.

Das Bergwachstum beeinflusst den Treibhauseffekt

Metamorphosiertes feines Sediment (Schiefer) mit Pyritkorn (Gold) und Carbonatfällung (weiß). Bildnachweis: Albert Galy, Université de Lorraine

In ihrer Studie untersuchten die Forscher Flüsse, die Wasser aus diesen Bergen mit unterschiedlichen Erosionsraten sammeln. Aus dem in den Flüssen gelösten Material schätzten die Forscher den Anteil von Sulfid-, Carbonat- und Silikatmineralien an der Verwitterung. Diese Ergebnisse ermöglichten es ihnen, sowohl die Menge an CO zu schätzen2 das ist gebunden und die Menge an CO2 durch die Verwitterungsreaktionen freigesetzt. Der Erstautor Aaron Bufe berichtet: “Wir haben festgestellt, dass im südlichsten Teil Taiwans atmosphärisches CO2 Sequestrierung dominiert. Weiter nördlich, wo die Berge schneller erodieren, dominieren die Verwitterungsraten von Carbonat und Sulfid und CO2 es ist veröffentlicht worden.”

So erhöht die Verwitterung von Gebirgszügen den CO2 in der Atmosphäre? Aaron Bufe sagt: “Wir können relativ gute Aussagen über Taiwan machen. Es scheint, dass die chemische Verwitterung in diesem aktivsten Berggürtel ein Nettoemittent von CO ist2 in die Atmosphäre durch chemische Verwitterung. Aber vielleicht ändert sich die Geschichte, wenn Sedimente, die von den Bergen herabgespült wurden, in weiten Schwemmlandebenen gefangen sind. wie am Fuße des Himalaya oder der Alpen.

Diese Sedimente sind oft reich an Silikaten, deren Verwitterung CO bindet2. Darüber hinaus bringt der Bergbau nicht nur Sedimentgesteine ​​mit Pyrit und Karbonat auf die Erdoberfläche, sondern auch Gesteinsarten, die sich aus erstarrtem Magma gebildet haben und viele frische Silikate enthalten, die schnell verwittern. Die Forscher müssen einige Berge besteigen, bevor wir den Nettoeffekt der Verwitterung auf das Erdklima vollständig kennen. ”


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Mehr Informationen:
Aaron Bufe et al., Co-Variation der Verwitterung von Silikat, Carbonat und Sulfid treibt die CO2-Freisetzung mit Erosion an, Naturgeowissenschaften (2021). DOI: 10.1038 / s41561-021-00714-3

Journalinformationen:
Naturgeowissenschaften

Zur Verfügung gestellt vom Helmholtz-Verband Deutscher Forschungszentren

Zitat: Das Wachstum der Berge beeinflusst den Treibhauseffekt (2021, 8. April), der am 9. April 2021 von https://phys.org/news/2021-04-mountain-growth-greenhouse-effect.html abgerufen wurde

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