Projektbeschreibung
Nanoskalige Prozesse in der festen Erde könnten die Kraft haben, Berge zu versetzen
Die Erde ist ein terrestrischer Planet, der von kristallinen Gesteinen dominiert wird. Der Wasserfluss durch seine Gesteine ist mit Reaktionen verbunden, die bei verschiedenen Prozessen eine wichtige Rolle spielen, darunter die Struktur des Planeten und der Kohlenstoffkreislauf. Die meisten Menschen würden die Transportmechanismen des Flüssigkeitsstroms durch die Gesteine als von großen makroskopischen Eigenschaften und Ereignissen bestimmt betrachten. Während solche Dinge sicherlich wichtig sind, so wird die alleinige Konzentration darauf womöglich nicht die ganze Geschichte offenbaren. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts nanoEARTH werden nanoskalige Wechselwirkungen zwischen Gestein und Flüssigkeit untersucht, Prozesse einbezogen, die innerhalb mineralischer Nanoporen ablaufen, und mehrskalige Modelle der physikalischen Prozesse entwickelt. Die Projektergebnisse sollen dazu beitragen, die Nanowissenschaften in den Vordergrund zu rücken und ihre Bedeutung für die Geowissenschaften hervorzuheben.
Ziel
Fluid-driven mineral reactions chemically modify enormous portions of the Earth’s crystalline lithosphere. These reactions drive fluid-mediated rock transformation processes that governs the stability of mountain belts, the formation of hydrothermal mineral deposits and the sequestration of anthropogenic CO2 as well as many other processes. I propose that contrary to our current thinking, the re-actions themselves are driven by self-promoting nanoscale transport phenomena.
Existing geological frameworks lack a quantitative understanding of mechanisms that control the rates of reactive fluid-rock interaction. This is because they do not account for the pervasive influence of nanoscale dynamics on the redistribution of elements within geological materials. The nanoEARTH project will solve this by defining the predominant transport processes occurring in mineral nanopores and the dynamic behaviour of fluid-rock interaction.
To achieve the nanoEARTH aims and break through current limitations in our understanding of fluid-rock interaction, I will use my expertise in the multi-scale physics of geological processes. I will combine (1) novel nanoscale experiments that will establish transport mechanisms through natural and synthetic mineral nanopores and (2) unique in operando observations of fluid-driven mineral transformations at multiple length scales with (3) molecular-to continuum-scale transport modelling that is (4) constrained by geological observations.
Through this integrative strategy, I will deliver new knowledge to redefine how the reaction of fluids with minerals self-generates a mode of transport that mobilises elements and controls the rates of fluid-driven transformation. This will impact geoscience research well beyond the project duration and bring the nanoscience of geological processes a quantum-leap forward in defining it as an integral part of solid Earth science.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
3584 CS Utrecht
Niederlande