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Solute Isotope Fractionation during Fluid Transit

Description du projet

Des isotopes de minéraux dissous éclairent les processus d’altération et le cycle du carbone

Dans la mesure où le climat sur Terre continue d’évoluer, et ce principalement en raison de la teneur en dioxyde de carbone (CO2) de l’atmosphère, il est de plus en plus important de comprendre les processus qui influent sur le cycle du carbone. L’un de ces processus est la carbonatation minérale, c’est-à-dire la séquestration du CO2 par diverses sources minérales, qui se produit lorsque des pluies acides contenant du CO2 dissous tombent sur des roches silicatées. Cependant, les mécanismes réels de ce phénomène et les facteurs qui les influencent restent largement inconnus. Le projet SIFFT, financé par l’UE, étudiera si la durée de contact entre la roche silicatée et l’eau joue un rôle important. Un modèle mathématique combinant des données provenant d’expériences contrôlées en laboratoire et d’études sur le terrain exploitant de nouveaux traceurs isotopiques de l’altération chimique des silicates représentera la variabilité hydrologique et son effet sur les flux d’altération. Le projet aidera les scientifiques à mieux prévoir les processus d’altération et de séquestration du carbone dans le contexte du changement climatique.

Objectif

The chemical dissolution (weathering) of continental silicate rocks is a crucial Earth System process that makes nutrients available to ecosystems and consumes atmospheric CO2, affecting Earth’s climate and habitability. The mechanistic controls on chemical weathering are still poorly understood, partly due to lack of integration between geochemical and hydrological concepts. Here, I propose to test a key hypothesis that silicate weathering fluxes are primarily controlled by how long water spends in contact with rocks, before being exported via rivers. To do this, I will use novel tracers of chemical silicate weathering - the stable isotope ratios of dissolved silicon (δ30Si) and lithium (δ7Li) in a project that couples controlled lab weathering experiments with a watershed-scale field study.
I will use column flow-through and batch reactor experiments to simulate in isolation the effect of variable water-rock interaction times on dissolved δ30Si and δ7Li. I will then compare these results with natural weathering observed in a study watershed, recording the response of riverine δ30Si and δ7Li to variable hydrological conditions. The water transit time variations in the watershed will be constrained using water hydrogen and oxygen isotope ratios (δD, δ18O, 3H). Finally, I will synthesize the experimental and field results to build a novel reactive transport framework that will incorporate a robust representation of hydrological variability in determining weathering fluxes and isotopic riverine signatures.
The results of this project will have important implications for our understanding of the links between climate and chemical weathering. In turn, this will enable a better prediction how nutrient and carbon cycles, driven by weathering, will respond to anthropogenic perturbation of atmospheric composition, the hydrological cycle, and natural ecosystems, which is a major European and global environmental research priority.

Coordinateur

INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS
Contribution nette de l'UE
€ 184 707,84
Adresse
RUE JUSSIEU 1
75238 Paris
France

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Région
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 184 707,84