Une languette d'aluminium provenant d'une boisson a été retrouvée enfermée dans une nouvelle forme de roche sur la côte de Cumbria, en Écosse. Cette découverte a apporté aux scientifiques un éclairage bouleversant sur l'impact de l'activité humaine sur les processus et les matériaux naturels de la Terre.
Des chercheurs de l'Université de Glasgow ont découvert que les scories, un déchet industriel produit par l'industrie sidérurgique, se transforment en roche solide en seulement 35 ans.
Cette découverte remet en question des siècles de compréhension des processus géologiques de la planète, où les recherches ont montré que la roche se forme naturellement sur des millions d'années.
Les chercheurs ont documenté pour la première fois un nouveau « cycle rocheux anthropoclastique rapide », qui imite les cycles rocheux naturels, mais implique des matériaux humains sur des échelles de temps accélérées. Ils pensent que ce cycle se reproduira probablement sur des sites industriels similaires à travers le monde.
L’équipe prévient que le développement rapide et non planifié des roches autour des sites de déchets industriels pourrait avoir un impact négatif sur les écosystèmes, la biodiversité, la gestion côtière et l’aménagement du territoire.
Dans un article publié dans la revue Géologie, les chercheurs expliquent comment l'analyse détaillée d'un dépôt de scories de deux kilomètres à Derwent Howe dans l'ouest de la Cumbria a conduit à leur découverte d'un nouveau cycle du système terrestre.
Derwent Howe abritait des fonderies de fer et d'acier au cours du 19th et 20thsiècles, et son littoral a accumulé 27 millions de mètres cubes de scories de four au cours de son histoire industrielle.
Les dépôts de scories ont formé des falaises de déchets, érodées par les vagues et les marées côtières. L'équipe a remarqué d'intriguantes formations irrégulières dans les falaises et a commencé à effectuer des observations détaillées sur 13 sites répartis sur l'estran.
Des tests en laboratoire utilisant la microscopie électronique, la diffraction des rayons X et la spectroscopie Raman ont permis de déterminer que les scories de Derwent Howe contiennent des dépôts de calcium, de fer, de magnésium et de manganèse. Ces éléments sont hautement réactifs chimiquement, ce qui est essentiel à l'accélération du processus de formation des roches.
Lorsque les scories sont érodées par la mer, elles sont exposées à l'eau de mer et à l'air, qui interagissent avec leurs éléments réactifs pour former des ciments naturels, notamment la calcite, la goethite et la brucite. Ces ciments sont les mêmes matériaux qui lient les roches sédimentaires naturelles, mais les réactions chimiques accélèrent le processus beaucoup plus rapidement que prévu pour des matériaux similaires dans le cycle naturel des roches.
Le Dr Amanda Owen, de l'École de géographie et des sciences de la Terre de l'Université de Glasgow, est l'auteure correspondante de l'article. Elle a déclaré : « Depuis quelques siècles, nous comprenons le cycle des roches comme un processus naturel qui s'étend sur des milliers, voire des millions d'années. »
Ce qui est remarquable ici, c'est que nous avons constaté que ces matériaux artificiels s'incorporent aux systèmes naturels et se lithifient – se transformant ainsi en roche – au fil des décennies. Cela remet en question notre compréhension de la formation des roches et suggère que les déchets produits en créant le monde moderne auront un impact irréversible sur notre avenir.
L'analyse en laboratoire de l'équipe a été renforcée par la découverte surprenante de matériaux modernes piégés dans certains de leurs échantillons, ce qui les a aidés à déduire combien de temps avait pris la lithification des scories.
« Nous avons pu dater ce processus avec une précision remarquable », a déclaré le Dr John MacDonald, co-auteur de l'étude. « Nous avons trouvé une pièce de monnaie du roi George V de 1934 et une languette de canette en aluminium dont le motif, nous l'avons compris, n'avait pu être fabriqué avant 1989, et qui était incrusté dans le matériau. »
Cela nous donne une durée maximale de 35 ans pour cette formation rocheuse, soit largement l'équivalent d'une vie humaine. C'est un exemple microscopique de la façon dont toute l'activité que nous menons à la surface de la Terre finira par se retrouver dans les archives géologiques sous forme de roche. Pourtant, ce processus se déroule à une vitesse remarquable, sans précédent.
Le Dr David Brown, troisième co-auteur de l'article, a déclaré : « Les scories contiennent tous les éléments dont elles ont besoin pour se transformer en roche lorsqu'elles sont exposées à l'eau de mer et à l'air, je pense donc qu'il est très probable que ce même phénomène se produise dans n'importe quel gisement de scories similaire le long d'un littoral relativement exposé avec une certaine action des vagues n'importe où dans le monde.
« Les déchets de scories d'acier sont un phénomène mondial et, comme nous l'avons documenté, lorsque les déchets miniers alcalins sont exposés à l'eau et à l'air, il existe un risque de cimentation de matériaux meubles. »
Ces résultats constituent le premier exemple entièrement documenté et daté du cycle rapide des roches anthropoclastiques sur terre. Dans l'article, l'équipe souligne qu'un processus similaire avait déjà été observé dans le système côtier de Gorronodatxe, près de Bilbao, en Espagne. Cependant, les chercheurs n'ont pas pu déterminer la durée du processus, car les déchets étaient déposés en mer avant d'être rejetés sur la plage.
Le Dr Owen a ajouté : « Lorsque les déchets sont initialement déposés, ils sont meubles et peuvent être déplacés selon les besoins. Nos conclusions montrent que nous n'avons pas autant de temps que prévu pour trouver un endroit où les stocker avec un impact minimal sur l'environnement ; il ne nous reste peut-être que quelques décennies avant qu'ils ne se transforment en roche, ce qui est beaucoup plus difficile à gérer. »
Sur des côtes comme Derwent Howe, le processus de lithification a transformé très rapidement une plage de sable en une plateforme rocheuse. Cette apparition rapide de roche pourrait profondément affecter les écosystèmes marins et subaquatiques, et modifier la façon dont les côtes réagissent aux défis de la montée du niveau de la mer et des phénomènes météorologiques plus extrêmes liés au réchauffement climatique. Actuellement, aucun de ces éléments n'est pris en compte dans nos modèles d'érosion et de gestion des terres, pourtant essentiels à notre adaptation au changement climatique.
« Nous recherchons actuellement des financements supplémentaires pour soutenir des recherches plus poussées sur d'autres sites de dépôts de scories à travers l'Europe, ce qui nous aidera à approfondir notre compréhension de ce nouveau cycle rapide des roches anthropoclastiques. »
L'article de l'équipe, « Preuves d'un cycle rapide des roches anthropoclastiques », est publié dans la revue Geology. La recherche a bénéficié du soutien financier de la Geological Society (Londres).
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