Opis projektu
Nanoskalowe procesy w skorupie ziemskiej mogą dosłownie przenosić góry
Ziemia jest planetą, na której przeważają skały krystaliczne tworzące skorupę ziemską. Przepływ wody przez te skały jest związany z reakcjami odgrywającymi ważną rolę w rozmaitych procesach, wliczając w to strukturę planety czy obieg węgla. W powszechnym mniemaniu na mechanizmy transportowe przepływu cieczy przez skały największy wpływ mają makroskopowe właściwości i zjawiska zachodzące na dużą skalę. Chociaż bez wątpienia są to istotne czynniki, skupianie się wyłącznie na nich może przysłonić inne ważne aspekty tego zagadnienia. Nieco inną perspektywę zaproponowano w finansowanym ze środków UE projekcie nanoEARTH, którego przedmiotem jest badanie interakcji pomiędzy cieczą a skałami w nanoskali, z uwzględnieniem procesów zachodzących w nanoporach minerałów. Celem badania jest opracowanie wieloskalowych modeli procesów fizycznych. Wyniki projektu przyczynią się do podniesienia rangi nanonauki i zwiększenia jej znaczenia w dziedzinie nauk o Ziemi.
Cel
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.
Dziedzina nauki
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
3584 CS Utrecht
Niderlandy