Uran, det radioaktiva elementet som driver kärnkraftverk och förekommer naturligt i jordskorpan, bryts vanligtvis från stora sandstenavlagringar djupt under jorden. Uranet i dessa fyndigheter, som kallas rullfronter, har länge ansetts bildas under miljontals år via kemiska reaktioner av svavel och andra icke-biologiska föreningar.

Denna allmänt accepterade läroboksgeologi utmanas av biogeokemister från Colorado State University i en ny studie publicerad 1 juni i Naturkommunikation . Thomas Borch, professor i mark- och grödorvetenskap med gemensamma anställningar inom kemi och civil- och miljöteknik, och Amrita Bhattacharyya, en tidigare postdoktor i Borchs laboratorium, ge bevis för en ny ursprungshistoria för uranet som är fångat under jorden i rullfronter. Bhattacharyya är tidningens första författare, och är nu forskare vid Lawrence Berkeley National Laboratory.

"Du vet att du kan ha en stor historia när du upptäcker något som kommer att resultera i att människor måste skriva om läroböcker, "Borch sa." Våra resultat kan införa ett paradigmskifte i vårt sätt att tänka på malmgenerering och gruvdrift - från konsekvenser för människors hälsa, till restaureringsmetoder, till hur gruvföretag beräknar hur mycket de kan tjäna på en viss webbplats. "

Konventionell visdom har berättat att uran i malmavlagringar mestadels finns i form av uraninit, ett kristallint mineral. Under de senaste åren har forskare hade avslöjat nya bevis för att bakterier - levande mikroorganismer - kan generera en annan typ av reducerat uran som är icke -kristallint och har mycket olika fysikaliska och kemiska egenskaper. Borch, som arbetar med ett icke -relaterat experiment som studerar sammansättningen av uran på brytade och obrukade platser i Wyoming, antog att denna biogena (av biologiskt ursprung), icke-kristallint uran kan förekomma naturligt i malmfyndigheter.

Att få reda på, Borchs team analyserade prover från Wyoming -fronten, med hjälp av nya tekniker inklusive synkrotronstrålningsbaserad spektroskopi och isotopfingeravtryck. De fann att upp till 89 procent av uranet från deras 650 fot djupa prover inte alls var kristallint uraninit, men hellre, ett icke-kristallint uran som var bundet till organiskt material eller oorganiskt karbonat. Det mesta av uranet som de hittade på den obrukade platsen uppskattas vara 3 miljoner år gammalt, och bildas via reduktion av mikroorganismer - mikrober som inte andas på syre, men på uran.

För att verifiera deras resultat, teamet samarbetade med experter från U.S. Geological Survey, Institute for Mineralogy vid Leibniz University i Tyskland, och Swiss Federal Institute of Technology i Lausanne, alla blev papperets medförfattare.

Överflöd av detta biogena icke-kristallina uran har konsekvenser för miljösanering av gruvplatser, och för gruvdrift i allmänhet. Till exempel, biogeniskt icke-kristallint uran oxiderar mycket mer till en vattenlöslig form än dess kristallina motsvarigheter. Detta kan påverka föreningens miljömobilitet och sannolikheten för att förorena en dricksvattenakvifer, Sa Borch.

Borch säger att de flesta stater kräver att använda gruvor återställs till förhållanden före gruvdrift. "För att komma tillbaka till förhållanden före gruvdrift, vi hade bättre förstått dessa förhållanden före gruvdriften, "Sa Borch." Baslinjen är kanske inte vad vi trodde att det var. "

Även om det nu finns starka bevis för mikrobiellt ursprung av rull-uran, det som är mindre klart är om mikroberna som tillverkar uran idag är desamma som de som bildade det i jordskorpan för 3 miljoner år sedan. "Men vi vet genom isotopiskt fingeravtryck att uranet bildades genom mikrobiell reduktion, Sa Borch.

Borchs medförfattare inkluderar Rizlan Bernier-Latmani, en forskare i Schweiz som utvecklat isotopiska fingeravtryckstekniker för att skilja mellan uran som bildas via mikrobiella eller kemiska medel.

Borch och kollegor hoppas kunna utforska ursprunget till uranavlagringar på andra ställen, för att utvärdera deras globala betydelse.