La première chose que vous remarquerez en entrant dans la ScrouitchGallery, à 100 mètres sous les Pyrénées françaises, est le bruit de vos chaussures. Des cristaux recouvrent le sol, et chaque pas provoque un bruit écrasant, donnant son nom au spectacle : gratterEt gratterEt gratter.
Le vent agite un groupe de scientifiques alors qu’ils sont assis par terre en train d’examiner les cristaux étincelants. Des flocons de plâtre recouvrent les murs comme du givre, et mirabilite Des cristaux tant que les serpents de jardin émergent du sol en dessous. Les scientifiques placent très soigneusement les fragments de métal dans des sacs et des tubes en plastique préparés pour le laboratoire. Ils espèrent découvrir l’histoire de cette exposition – et découvrir les secrets des grottes d’acide sulfurique à travers le monde.
La grotte de Nébélé, qui s’étend sur des dizaines de kilomètres sous les prairies du massif des Arbailles en France, aurait été creusée par l’acide de la vie microbienne. Mais un groupe de chercheurs a découvert que des réactions chimiques au sein du calcaire produisaient l’acide qui a formé la grotte.
Découverte, publié dans géologieà partir de la première analyse multi-isotopique qui quantifiait uniquement la quantité de micro-organismes par rapport aux réactions chimiques naturelles qui contribuent à la formation d’une grotte d’acide sulfurique.
Il a déclaré que la recherche avait des applications pour l’exploration pétrolière et gazière Éric Goucher, Géochimiste à l’Université de Berne et membre de l’équipe de recherche. Les grandes grottes profondes comme le Nébélé présentent un danger pour le forage de puits, et comprendre comment elles se forment aide les foreurs à identifier les risques à d’autres endroits.
Il n’y a pas de Coca-Cola ici
« Vous pouvez boire du Coca-Cola, qui contient beaucoup d’acide carbonique. Mais vous ne pouvez pas boire de l’eau qui contient beaucoup d’acide sulfurique. »
Les grottes se forment généralement lorsque les acides de l’eau de pluie ou des plantes en décomposition s’infiltrent dans le sol souterrain, dissolvant lentement la roche. L’acide sulfurique, le plus fort des acides, peut creuser de grandes chambres troglodytes en quelques milliers d’années seulement, par rapport à l’acide carbonique, qui prend plusieurs fois plus de temps. « Vous pouvez boire du Coca-Cola, qui contient beaucoup d’acide carbonique », a déclaré Goucher. « Mais vous ne pouvez pas boire de l’eau qui contient beaucoup d’acide sulfurique. »
Dans les grottes, l’acide sulfurique caustique se forme lorsque l’eau se combine avec le sulfure d’hydrogène, un gaz incolore qui sent les œufs pourris. Mais les scientifiques se demandent si le gaz provient de sources biologiques ou non vivantes.
Les microbes se nourrissant de matière organique en profondeur produisent de l’énergie en convertissant le sulfate en soufre. Dans le processus, ils libèrent du sulfure d’hydrogène gazeux, qui réagit avec l’oxygène dans les chambres de la grotte pour former de l’acide sulfurique.
D’autre part, les sources non vivantes proviennent de réactions chimiques au plus profond de la terre. Dans les Pyrénées françaises, des chercheurs ont identifié du sulfure d’hydrogène gazeux qui s’est retrouvé piégé dans les pores et les veines du calcaire d’une grotte il y a 65 millions d’années sous les pentes des Pyrénées septentrionales. L’oxygène transporté par l’eau traversant les fissures et les pores du calcaire réagit avec le gaz en formant de l’acide sulfurique.
Tracer le soufre jusqu’à sa source
Les chercheurs se sont aventurés dans deux grottes, Nipli et Azalji, à la recherche de signatures chimiques de processus biologiques et abiotiques. Après avoir exploré la ScrouitchGallery, ils se sont aventurés dans les méandres du tunnel, prélevant des échantillons en cours de route.
Au total, l’équipe a collecté des échantillons des stalactites de gypse complexes, de la thénardite minérale « fleur », de l’eau de source et des parois calcaires de la grotte. Ils notent les caractéristiques géomorphologiques à l’intérieur des grottes, telles que les canaux d’écoulement abandonnés et la géométrie des trous de serrure – lorsqu’un passage de grotte ressemble à un contour de trou de serrure.
De retour au laboratoire, le groupe a mesuré divers rapports d’isotopes de soufre, d’oxygène et de strontium dans les échantillons. Le soufre a quatre isotopes stables et les microbes ont tendance à métaboliser l’isotope du soufre avec un poids moléculaire plus léger (32S) car il consomme le moins d’énergie. Par conséquent, l’acide sulfurique des microbes a une abondance plus élevée que 32S par rapport à l’acide sulfurique provenant de sources non vivantes. En utilisant les relations entre plusieurs isotopes, l’équipe a découvert que 41 % du soufre provenait de sources abiotiques et 59 % de sources biotiques.
Une nouvelle approche progresse
L’application par les chercheurs de plusieurs isotopes du soufre, en plus des isotopes du strontium et de l’oxygène, a réussi à caractériser et à mesurer l’influence de deux sources majeures de H2s [hydrogen sulfide] Dans ce système », a déclaré le géochimiste Morgan Timofski Avec l’Institut de recherche nucléaire de l’Académie hongroise des sciences, qui n’a pas participé à la recherche. Il a dit qu’il espère que davantage d’échantillons seront collectés sur le même site à l’avenir pour exclure la possibilité que des effets isotopiques locaux lors des réactions chimiques du sulfure d’hydrogène puissent interférer avec les résultats.
Géomorphologue Joe Hillier Agnès De Wale Avec l’Université de Bologne dite « robuste », les méthodes d’études sont à la fois innovantes et provocatrices.
« Ce serait bien de tester [the team’s] Découvertes dans d’autres grottes typiques d’acide sulfurique.
« Est-ce que beaucoup d’autres calcaires et dolomies dans le monde sont riches en ces gaz sulfurés d’hydrogène ? » demanda De Wael. « Ce serait bien de tester [the team’s] Découvertes dans d’autres grottes typiques d’acide sulfurique.
Certains des rapports isotopiques du soufre dans les travaux récents étaient similaires aux rapports d’autres études sur les grottes d’acide sulfurique, ce qui soulève la question de savoir si d’autres grottes ont également été formées par des processus abiotiques. Appliquer les mêmes tests sur La Verna La grotte, l’une des plus grandes d’Europe et des États-Unis Cavernes de Carlsbad Cela peut aussi être fructueux, a déclaré Gaucher au Nouveau-Mexique.
—Jenessa Duncombe (@employé), rédacteur personnel
la citation: Duncomb, J. (2023), À la recherche d’un sculpteur rupestre français, Ios, 104, https://doi.org/10.1029/2023EO230124. Publié le 31 mars 2023.
Texte © 2023. Les auteurs. CC BY-NC-ND 3.0.0 Mise à jour
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