Enlèvement du sommet de la montagne, une technique d'extraction du charbon utilisée dans une grande partie des Appalaches centrales, est une forme extrême d'exploitation à ciel ouvert, qui creuse des crêtes aussi profondes que 600 pieds - deux fois la longueur d'un terrain de football - et enfouit les vallées et les ruisseaux adjacents dans le substratum rocheux et les résidus de charbon. Cette activité minière est connue depuis longtemps pour avoir des impacts négatifs sur la qualité de l'eau en aval.

Une nouvelle étude dirigée par le scientifique des bassins versants Matthew Ross de l'Université d'État du Colorado a révélé que bon nombre de ces impacts sur la qualité de l'eau sont causés par une augmentation spectaculaire des taux d'altération chimique des paysages minés, qui font fondre le substrat rocheux jusqu'à 45 fois plus vite que les zones non exploitées. En outre, l'altération a des conséquences globales sur le cyclage du soufre, qui est un nutriment clé pour toutes les formes de vie.

Les résultats montrent que lorsque les gens déplacent de grandes quantités de substrat rocheux et de sol pour construire des villes ou pour extraire des ressources, ils peuvent complètement modifier et accélérer les processus naturels d'altération sur terre, ce qui peut avoir un impact sur la qualité de l'eau en aval.

Ross, professeur adjoint au Département des sciences des écosystèmes et de la durabilité, a décrit les taux d'altération chimique comme l'un des taux les plus élevés jamais observés, par rapport aux paysages du monde entier.

L'étude, "L'oxydation de la pyrite entraîne des taux d'altération exceptionnellement élevés et du CO géologique 2 lâcher dans des paysages minés au sommet des montagnes, " a été publié dans la revue Cycles biogéochimiques mondiaux .

Cycle du carbone perturbé

Cette altération accrue, comme de nombreux impacts liés aux mines, commence lorsque le sulfure de fer ou la pyrite, un minéral également connu sous le nom d'or des fous que l'on trouve souvent dans le charbon, est exposé à l'air. Cela crée de l'acide sulfurique, rendant l'eau qui s'écoule de la mine extrêmement acide et caustique. Pour neutraliser l'acide, dans une grande partie des Appalaches centrales, la roche contenant de la pyrite est intentionnellement entourée et mélangée avec des roches carbonatées.

Bien que cela limite les problèmes de drainage minier acide, ces réactions acidogènes et neutralisantes créent des conditions idéales pour une altération chimique rapide du substratum rocheux, avec des implications surprenantes pour le cycle géologique du carbone de ces paysages.

Dans la plupart des régions qui subissent une altération chimique, le dioxyde de carbone se dissout en acide carbonique, un agent de désagrégation faible. Lorsque l'acide carbonique réagit avec des silicates ou des minéraux formant des roches, le dioxyde de carbone est enfermé en permanence dans le substrat rocheux, équilibrer le cycle du carbone sur des millions d'années. Dans des paysages vierges, ce processus fournit un puits lent mais inévitable pour le dioxyde de carbone atmosphérique, ou CO 2 .

Dans les paysages minés à l'acide sulfurique abondant, les réactions d'altération ne reposent plus sur l'acide carbonique, et le potentiel de séquestration géologique du carbone est éliminé. Au lieu, l'acide sulfurique altère les carbonates neutralisant l'acide, qui libère du dioxyde de carbone dans l'atmosphère.

Cela signifie que longtemps après l'arrêt de l'exploitation minière dans ces zones, les chercheurs estiment qu'entre 20 et 90 pour cent du carbone absorbé par les plantes à la surface sera annulé par la libération de carbone rocheux dans l'atmosphère.

"Parce que cette altération se produit si rapidement et qu'elle est alimentée par l'acide sulfurique, il crée un paysage qui est une source de dioxyde de carbone, " Ross a dit. "Vous dissolvez rapidement le paysage et libérez un tas de carbone rocheux."

Cet impact régional a également des conséquences globales sur le cycle du soufre, un élément qui est important pour toutes les formes de vie. Alors que les opérations minières au sommet des Appalaches couvrent une petite partie, 0,006 %, de la superficie terrestre sur Terre, ils peuvent contribuer jusqu'à 7 pour cent de la livraison mondiale totale de soufre de la terre à l'océan.

Cette recherche, financé par la National Science Foundation, fait partie d'un projet en cours dirigé par Ross, qui a récemment rejoint le corps professoral du Warner College of Natural Resources.