عُثر على قطعة ألمنيوم من مشروب مُغلفة بنوع جديد من الصخور على ساحل كمبريا في اسكتلندا. قدّم هذا الاكتشاف للعلماء فهمًا مُذهلًا لتأثير النشاط البشري على العمليات الطبيعية ومواد الأرض.
اكتشف باحثون من جامعة غلاسكو أن الخبث، وهو أحد النفايات الصناعية التي تنتجها صناعة الصلب، يتحول إلى صخر صلب في غضون 35 عامًا فقط.
وتتحدى هذه النتائج قرونًا من الفهم للعمليات الجيولوجية للكوكب، حيث أظهرت الأبحاث أن الصخور تتشكل بشكل طبيعي على مدى ملايين السنين.
وثّق الباحثون لأول مرة "دورة صخرية أنثروبولوجية سريعة" جديدة، تُحاكي دورات الصخور الطبيعية، لكنها تتضمن مواد بشرية على مدى فترات زمنية متسارعة. ويعتقدون أن هذه الدورة من المرجح أن تكون جارية في مواقع صناعية مماثلة حول العالم.
وحذر الفريق من أن التطور السريع وغير المخطط له للصخور حول مواقع النفايات الصناعية قد يؤثر سلبًا على النظم البيئية والتنوع البيولوجي وإدارة السواحل وتخطيط الأراضي.
في ورقة نشرت في دورية جيولوجيا، يشرح الباحثون كيف أدى التحليل التفصيلي لرواسب الخبث التي يبلغ طولها كيلومترين في ديرونت هاو في غرب كمبريا إلى اكتشافهم لدورة جديدة لنظام الأرض.
كانت مدينة ديرونت هاو موطنًا لمصانع الحديد والصلب خلال القرن التاسع عشر.th و 20thوقد تراكم على ساحلها 27 مليون متر مكعب من خبث الأفران على مدار تاريخها الصناعي.
شكّلت رواسب الخبث منحدرات من مواد النفايات التي تتعرض للتآكل بفعل الأمواج الساحلية والمد والجزر. لاحظ الفريق تكوينات غير منتظمة مثيرة للاهتمام في المنحدرات، وبدأ بإجراء ملاحظات مفصلة في 13 موقعًا على امتداد الشاطئ.
ساعدتهم الاختبارات المعملية باستخدام المجهر الإلكتروني، وحيود الأشعة السينية، وطيف رامان، في تحديد أن مواد خبث ديرونت هاو تحتوي على رواسب من الكالسيوم والحديد والمغنيسيوم والمنغنيز. هذه العناصر شديدة التفاعل الكيميائي، وهو أمر أساسي لتسريع عملية تكوين الصخور.
عندما يتآكل الخبث بفعل البحر، فإنه يُعرّض المادة لمياه البحر والهواء، التي تتفاعل مع عناصر الخبث التفاعلية لتكوين أسمنت طبيعي، بما في ذلك الكالسيت والجيوثايت والبروسيت. هذه الأسمنتات هي نفسها المواد التي تربط الصخور الرسوبية الطبيعية، إلا أن التفاعلات الكيميائية تُسرّع العملية بشكل كبير مما كنا نفترضه لمواد مماثلة في دورة الصخور الطبيعية.
الدكتورة أماندا أوين، من كلية العلوم الجغرافية وعلوم الأرض بجامعة غلاسكو، هي المؤلفة المراسلة للورقة البحثية. قالت الدكتورة أوين: "على مدى مئات السنين، فهمنا دورة الصخور كعملية طبيعية تستغرق آلافًا إلى ملايين السنين.
اللافت للنظر هنا هو أننا وجدنا أن هذه المواد التي صنعها الإنسان تُدمج في الأنظمة الطبيعية، وتتحول إلى صخور صلبة على مدى عقود. وهذا يُشكك في فهمنا لكيفية تكوّن الصخور، ويُشير إلى أن النفايات التي أنتجناها في بناء العالم الحديث سيكون لها تأثير لا رجعة فيه على مستقبلنا.
وقد تعزز التحليل المختبري الذي أجراه الفريق من خلال الكشف المفاجئ عن مواد حديثة محاصرة داخل بعض عيناتهم، مما ساعدهم على استنتاج المدة التي استغرقتها عملية تحول الخبث إلى صخور صلبة.
قال الدكتور جون ماكدونالد، أحد المشاركين في الدراسة: "تمكنا من تحديد تاريخ هذه العملية بدقة متناهية". وأضاف: "عثرنا على عملة معدنية للملك جورج الخامس تعود لعام ١٩٣٤، ولسان علبة من الألومنيوم بتصميم أدركنا أنه لا يمكن تصنيعه قبل عام ١٩٨٩، مُدمجًا في المادة".
هذا يمنحنا إطارًا زمنيًا أقصى قدره 35 عامًا لهذا التكوين الصخري، أي ما يعادل عمرًا بشريًا واحدًا. هذا مثالٌ مصغرٌ على كيف أن جميع الأنشطة التي نقوم بها على سطح الأرض ستُسجل في السجل الجيولوجي على شكل صخور. ومع ذلك، تحدث هذه العملية بسرعةٍ مذهلةٍ وغير مسبوقة.
وقال الدكتور ديفيد براون، المؤلف المشارك الثالث في الدراسة: "يحتوي الخبث على جميع العناصر التي يحتاجها للتحول إلى صخر عندما يتعرض لمياه البحر والهواء، لذلك أعتقد أنه من المحتمل جدًا أن تحدث نفس الظاهرة في أي رواسب خبث مماثلة على طول ساحل مكشوف نسبيًا مع بعض حركة الأمواج في أي مكان في العالم.
"تعتبر نفايات خبث الفولاذ ظاهرة عالمية، وكما وثقنا، عندما تتعرض نفايات المناجم القلوية للماء والهواء، فهناك احتمال لتصلب المواد السائبة."
تُمثل هذه النتائج أول مثال مُوثّق ومؤرخ بالكامل لدورة الصخور الأنثروبولوجية السريعة على اليابسة. في البحث، يُشير الفريق إلى أن عملية مماثلة قد رُصدت سابقًا في النظام الساحلي غورنوداتكس بالقرب من بلباو، إسبانيا. إلا أن الباحثين هناك لم يتمكنوا من تحديد مدة استمرار هذه العملية، لأن النفايات كانت تُرمى في البحر قبل إعادتها إلى الشاطئ.
وأضاف الدكتور أوين: "عندما تُرسب النفايات لأول مرة، تكون رخوة ويمكن نقلها حسب الحاجة. تُظهر نتائجنا أنه ليس لدينا الوقت الكافي كما كنا نعتقد لإيجاد مكان لوضعها بحيث يكون تأثيرها على البيئة ضئيلاً - بل قد لا يتبقّى لنا سوى عقود قبل أن تتحول إلى صخور، وهو أمرٌ أصعب بكثير في إدارته".
على سواحل مثل ديرونت هاو، حوّلت عملية التحجر شاطئًا رمليًا إلى منصة صخرية بسرعة فائقة. قد يؤثر هذا الظهور السريع للصخور تأثيرًا جذريًا على النظم البيئية فوق وتحت الماء، ويغير كيفية استجابة السواحل لتحديات ارتفاع منسوب مياه البحر والطقس الأكثر تطرفًا مع ارتفاع درجة حرارة كوكبنا. حاليًا، لا يُؤخذ أيٌّ من هذا في الاعتبار في نماذجنا لإدارة تآكل الأراضي، وهي نماذج أساسية لمساعدتنا في التكيف مع تغير المناخ.
"نحن نسعى حاليًا للحصول على تمويل إضافي للمساعدة في دعم المزيد من الأبحاث في مواقع رواسب الخبث الأخرى في جميع أنحاء أوروبا، مما سيساعد في تعميق فهمنا لهذه الدورة الصخرية البشرية السريعة الجديدة."
نُشرت ورقة الفريق البحثية، بعنوان "دليل على دورة صخرية أنثروبولوجية سريعة"، في مجلة جيولوجيا. وقد دُعم البحث بتمويل من الجمعية الجيولوجية (لندن).
اترك تعليق