För första gången har forskare kunnat rekonstruera den kemiska sammansättningen av regnvatten från 300 miljoner år gamla mineraler, låta dem packa upp en del av Bretagnes och västra Frankrikes historia sedan regnet föll under den sena karbonperioden, strax före dinosauriernas tid. Resultaten pekar på att området är bergigt och ursprungligen beläget nära ekvatorn. Detta arbete presenteras på Goldschmidt Geochemistry-kongressen i Barcelona.

Resultaten kommer från isotopanalys av regn som föll på den gamla bergskedjan Variscan bältet. Som ledande forskare, Dr. Camille Dusséaux (University of Plymouth, UK) sa:

"När vi insåg att vattnet i provet kom från regn, det innebar att vi kunde använda vanliga geokemitekniker för att se tillbaka i historien. Det betyder att nederbörden kan berätta om höjden, breddgraden för bergen där den föll, och tips om varför vissa radioaktiva mineraler finns i området."

Forskarna analyserade granitprover som hittats idag mellan Brest och Nantes. De tog också prover från den västra delen av det franska centralmassivet (Limousin). Under den sena karbonperioden, dessa områden var belägna nära ekvatorn, och var en del av bergskedjan Variscan Belt som sträckte sig in i Spanien, Tyskland, och södra England. Våldsamma bergsbyggnadsprocesser gjorde att dessa områden deformerades och spricker, bildar stora förkastningszoner. Detta gjorde att regnvatten sjönk till 15 km under ytan.

Camille Dusséaux, kommenterade:"Vi har lyckats rekonstruera isotopsammansättningen av regnvatten från mineraler som det interagerade med medan kontinenterna genomgick deformation. Vi har funnit att denna interaktion ägde rum 15 km under jorden tack vare djupa förkastningar som dissekerade detta bergiga område och spelade roll för ledningar för nederbörd att gå ner i jorden.

"Vi använde masspektrometri för att exakt identifiera elementen i proverna. Vi kunde mäta väteisotopförhållandena i muskovit, vilket är ett mineral som finns i granit som innehåller cirka 4% vatten i sin struktur. Mängden av en typ av väteisotop var tillräckligt låg för att föreslå ett enkelt svar:regnvatten hade interagerat med mineralet under dess bildande. Detta är inte det äldsta regnvatten som någonsin hittats, men den äldsta där forskare har kunnat isotopiskt rekonstruera dess sammansättning och historia."

De daterade proverna genom att mäta det radioaktiva sönderfallet av argon, och detta bekräftade att de var runt 300 miljoner år gamla. Att jämföra de relativa förhållandena mellan syre- och väteisotoper visade att Variscan-proverna matchade de som kom från måttlig till hög höjd, vilket tyder på att regnet föll på en bergskedja.

"Detta kan hjälpa till att lösa en fråga som har förbryllat geologer under en tid", säger Dr Dusséaux. "Den underliggande geologin har visat att det var troligt att Variscan-bältet var en bergskedja, men det har varit svårt att hitta bevis."

"Denna studie föreslår, i kombination med tidigare studier, att cirkulationen av regnvatten i bergskedjan Variscan hade en inverkan på uranmineralisering. För mellan 320 och 300 miljoner år sedan, det oxiderande regnvattnet lakade ut uranmalmen ur graniterna, och transporterade detta uran inom kontinenterna där det fälldes ut i stenar som kallas svarta skiffer. Detta skapade de uranfyndigheter som har brutits tills nyligen i Frankrike och utlöste utfällningen av uranoxid som kan ha en inverkan på vår hälsa. Detta kan bryta ner och bilda radongas, som har orsakat problem för människor som bor i granithus byggda under de senaste århundradena, inte bara i Frankrike utan även i andra granitrika områden i det antika variskanska bältet, såsom sydvästra England och på andra håll."

kommenterar, Dr Catriona Menzies (University of Aberdeen) sa:

"Denna studie är ett bra exempel som belyser hur traditionell isotopgeokemi och noggrann petrografi av mineraler som bildas djupt i jorden kan kasta ljus över ytförhållanden, redan innan dinosaurier strövade omkring på jorden. Infiltrationen av regnvatten djupt in i bergsbälten finns nu i många gamla och moderna regioner, och föreslår att regnvatten kan vara ansvarigt för att kontrollera viktiga processer, såsom seismicitet och fördelningen av mineraltillgångar, även djupt inne på vår jord."

Dr. Menzies var inte involverad i detta arbete, detta är en oberoende kommentar.