Sedimentära stenar och vatten finns båda i rikligt med på jordens yta, och under långa tidsperioder, deras interaktioner förvandlar berg till sediment. Forskare har länge vetat att vatten klarar sedimentära bergarter både fysiskt, genom att underlätta nötning och migration av stenar, och kemiskt, genom upplösning och omkristallisation. Men dessa interaktioner har aldrig tidigare setts på plats på ångströmskalan.

I en ny studie, Barsotti et al. använda miljötransmissionselektronmikroskopi för att fånga dynamiska bilder av vattenånga och droppar som interagerar med prover av dolostone, kalksten, och sandsten. Med hjälp av ett anpassat vätskeinsprutningssystem, teamet exponerade proverna för destillerat vatten och övervakade vattnets effekter på porstorlekarna under loppet av 3 timmar. Fysisk vittring var lätt observerbar i experimenten med vattenånga, och de kemiska processerna för upplösning och omkristallisation var mer uttalade i experiment med vatten i flytande fas.

Forskarna kunde observera ett lager av adsorberat vatten som hade bildats på mikroporväggar av alla tre bergarterna. De fann att när vattenånga tillsattes, porstorleken minskade med så mycket som 62,5 %. Efter 2 timmar, när vattnet hade tagits bort, porstorlekarna ökade. Övergripande, med hänsyn till den ursprungliga storleken, den slutliga porstorleken för dolostone minskade med 33,9 %, storleken ökade med 3,4 % och 17,3 % i kalksten och sandsten, respektive. Teamet föreslår att dessa förändringar i porstorlek berodde på adsorptionsinducerad stam. Vätskefasexperimenten visade att upplösningshastigheten var högst i kalksten, följt av dolostone och sandsten.

Studien stöder tidigare arbete som tyder på att upplösning och omkristallisation kan förändra storleken och formen på porerna i sedimentära bergarter. Det ger också det första direkta beviset från ett experiment in situ att adsorptionsinducerad stam är en källa till väderpåverkan. I sista hand, dessa förändringar av porgeometrin kan leda till förändringar i bergets egenskaper såsom permeabilitet som påverkar vattenflödet, erosion, och elementär cykling på bredare skalor.

Den här historien är återpublicerad med tillstånd av Eos, värd av American Geophysical Union. Läs originalberättelsen här.