Les roches sédimentaires et l'eau sont toutes deux abondantes à la surface de la Terre, et sur de longues périodes, leurs interactions transforment les montagnes en sédiments. Les chercheurs savent depuis longtemps que l'eau altère les roches sédimentaires à la fois physiquement, en facilitant l'abrasion et la migration des roches, et chimiquement, par dissolution et recristallisation. Mais ces interactions n'avaient jamais été vues auparavant in situ à l'échelle de l'angström.

Dans une nouvelle étude, Barsotti et al. utiliser la microscopie électronique à transmission environnementale pour capturer des images dynamiques de vapeur d'eau et de gouttelettes interagissant avec des échantillons de dolomie, calcaire, et grès. En utilisant un système d'injection de fluide personnalisé, l'équipe a exposé les échantillons à de l'eau distillée et a surveillé les effets de l'eau sur la taille des pores pendant 3 heures. L'altération physique était facilement observable dans les expériences avec la vapeur d'eau, et les processus chimiques de dissolution et de recristallisation étaient plus prononcés dans les expériences avec de l'eau en phase liquide.

Les chercheurs ont pu observer une couche d'eau adsorbée qui s'était formée sur les parois microporeuses des trois types de roches. Ils ont découvert que lorsque de la vapeur d'eau était ajoutée, la taille des pores s'est contractée jusqu'à 62,5%. Après 2 heures, quand l'eau a été retirée, la taille des pores a augmenté. Globalement, par rapport à la taille initiale, la taille finale des pores de la dolomie a diminué de 33,9%, alors que la taille a augmenté de 3,4% et de 17,3% dans le calcaire et le grès, respectivement. L'équipe suggère que ces changements dans la taille des pores étaient dus à la contrainte induite par l'adsorption. Les expériences en phase liquide ont révélé que les taux de dissolution étaient les plus élevés dans le calcaire, suivi de la dolomie et du grès.

L'étude soutient des travaux antérieurs suggérant que la dissolution et la recristallisation peuvent modifier la taille et la forme des pores dans les roches sédimentaires. Il fournit également la première preuve directe d'une expérience in situ que la contrainte induite par l'adsorption est une source d'altération. Finalement, ces modifications de la géométrie des pores pourraient entraîner des modifications des propriétés de la roche telles que la perméabilité qui influencent l'écoulement de l'eau, érosion, et le cycle élémentaire à des échelles plus larges.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation d'Eos, hébergé par l'American Geophysical Union. Lisez l'histoire originale ici.