Алюмінієву вкладку від напою можна знайти в новому камені на узбережжі Камбрії в Шотландії. Це відкриття дало вченим шокуюче уявлення про вплив людської діяльності на природні процеси та матеріали Землі.
Дослідники з Університету Глазго виявили, що шлак, промислові відходи сталеливарної промисловості, перетворюється на твердий камінь лише за 35 років.
Знахідка ставить під сумнів багатовікове розуміння геологічних процесів планети, де дослідження показали, що порода утворюється природним шляхом протягом мільйонів років.
Дослідники вперше задокументували новий «швидкий цикл антропокластичних порід», який імітує природні цикли порід, але включає людський матеріал у прискорених часових масштабах. Вони вважають, що цей цикл, ймовірно, відбуватиметься на подібних промислових майданчиках по всьому світу.
Команда попереджає, що швидка та незапланована розробка гірських порід навколо місць промислових відходів може негативно вплинути на екосистеми, біорізноманіття, управління узбережжям та планування території.
У статті, опублікованій у журналі Геологія, Дослідники пояснюють, як детальний аналіз двокілометрового покладу шлаку в Дервент Хоу в Західній Камбрії призвів до відкриття нового циклу земної системи.
Дервент Хоу був домом для виробництва чавуну та сталі в 19-му століттіth і 20thстоліттями, а його узбережжя накопичило 27 мільйонів кубічних метрів пічного шлаку протягом своєї промислової історії.
Відкладення шлаку утворили скелі з відходів, які розмиваються прибережними хвилями та припливами. Команда помітила інтригуючі неправильні утворення в скелях і почала проводити детальні спостереження в 13 місцях узбережжя.
Лабораторні випробування з використанням електронної мікроскопії, рентгенівської дифракції та спектроскопії комбінаційного розсіювання допомогли їм визначити, що шлакові матеріали Derwent Howe містять відкладення кальцію, заліза, магнію та марганцю. Ці елементи мають високу хімічну реакцію, що є ключем до прискореного процесу утворення гірських порід.
Коли шлак розмивається морем, він піддається впливу морської води та повітря на матеріал, який взаємодіє з реактивними елементами шлаку, утворюючи природні цементи, зокрема кальцит, гетит і брусит. Ці цементи є тими самими матеріалами, що зв’язують разом природні осадові породи, але хімічні реакції спричиняють процес, який відбувається набагато швидше, ніж ми припускаємо для подібного матеріалу в природному циклі порід.
Доктор Аманда Оуен зі Школи географії та наук про Землю Університету Глазго є автором статті. Доктор Оуен сказав: «Протягом кількох сотень років ми розуміли цикл каменів як природний процес, який займає від тисяч до мільйонів років.
"Що примітно тут, так це те, що ми виявили, що ці створені людиною матеріали включаються в природні системи та стають літіфікованими – фактично перетворюючись на камінь – протягом десятиліть. Це кидає виклик нашому розумінню того, як утворюється камінь, і припускає, що відходи, які ми виробили під час створення сучасного світу, матимуть незворотний вплив на наше майбутнє".
Лабораторний аналіз команди був підкріплений несподіваним виявленням сучасних матеріалів, захоплених у деяких з їхніх зразків, що допомогло їм зробити висновок, скільки часу тривала літифікація шлаку.
«Ми змогли датувати цей процес з надзвичайною точністю», — сказав доктор Джон Макдональд, співавтор дослідження. «Ми знайшли як монету короля Георга V 1934 року, так і вкладку з алюмінієвої банки з малюнком, який, як ми зрозуміли, не міг бути виготовлений до 1989 року, вбудованим у матеріал.
"Це дає нам максимальний часовий проміжок у 35 років для цього гірського утворення, тобто протягом одного людського життя. Це приклад того, як у мікросвіті вся діяльність, яку ми здійснюємо на поверхні Землі, зрештою потрапляє в геологічний літопис як камінь. Тим не менш, цей процес відбувається з надзвичайною, безпрецедентною швидкістю".
Доктор Девід Браун, третій співавтор статті, сказав: «Шлак містить усі елементи, необхідні для перетворення на камінь, коли він піддається впливу морської води та повітря, тому я вважаю, що дуже ймовірно, що це саме явище відбувається на будь-якому подібному родовищі шлаку вздовж відносно відкритої берегової лінії з хвильовою дією в будь-якій точці світу.
«Відходи металургійного шлаку є глобальним явищем, і, як ми задокументували, коли відходи лужних шахт піддаються впливу води та повітря, існує ймовірність цементації сипучого матеріалу».
Знахідки являють собою перший повністю задокументований і датований приклад швидкого циклу антропокластичних порід на суші. У статті команда зазначає, що подібний процес раніше спостерігався в прибережній системі Gorronodatxe поблизу Більбао, Іспанія. Однак дослідники не змогли визначити, як довго тривав процес, оскільки відходи скидалися в море перед поверненням на пляж.
Доктор Оуен додав: "Коли відходи вперше поміщаються на зберігання, вони нещільні та їх можна переміщувати за потреби. Наші висновки показують, що у нас не так багато часу, як ми думали, щоб знайти місце, де вони будуть мати мінімальний вплив на навколишнє середовище – натомість у нас можуть залишитися десятки років, перш ніж вони перетворяться на камінь, яким набагато важче керувати".
"На таких узбережжях, як Дервент-Хоу, процес літифікації перетворив піщаний пляж на скелясту платформу дуже, дуже швидко. Така швидка поява каменю може кардинально вплинути на екосистеми над і під водою та змінити те, як берегові лінії реагують на виклики підвищення рівня моря та більш екстремальних погодних умов у міру нагрівання нашої планети. Наразі нічого з цього не враховується в наших моделях ерозії землеустрою, які є ключовими для того, щоб допомогти нам спробувати адаптуватися до зміни клімату.
«Зараз ми шукаємо додаткове фінансування для підтримки подальших досліджень на інших шлакових родовищах по всій Європі, що допоможе поглибити наше розуміння цього нового швидкого циклу антропокластичних порід».
Стаття команди «Докази швидкого циклу антропокластичних порід» опублікована в Geology. Дослідження підтримано Геологічним товариством (Лондон)