Kwarc kluczem do pomiaru aktywności osuwisk
Osuwiska to zjawiska występujące zazwyczaj na stromych zboczach wzniesień w sytuacji, gdy siła grawitacji przewyższa siłę spajającą glebę i skały. Okresy intensywnych opadów deszczu, niszczenie roślinności i trzęsienia ziemi to tylko niektóre z czynników, które mogą zwiększać prawdopodobieństwo występowania tego zjawiska. Jak wyjaśnia Duna Roda-Boluda, koordynatorka projektu LandFlux i pracownica naukowa w stopniu doktora Niemieckiego Ośrodka Badań Geologicznych, występowanie osuwisk stanowi olbrzymie niebezpieczeństwo. „Zagrożenie może dotyczyć nawet 20 000 kilometrów dróg i linii kolejowych w Europie. Zmiana klimatu czy transformacja krajobrazów przez człowieka będą jedynie zwiększać prawdopodobieństwo ich występowania w przyszłości”. Pomimo realnego zagrożenia nasza wiedza na temat częstotliwości osuwisk oraz zmian związanych z ich powtarzalnością w przeszłości pozostaje raczej ograniczona. Dzieje się tak dlatego, że fizyczne ślady są często niszczone w wyniku procesów erozji oraz przez rozwój roślinności, natomiast obserwacje i zdjęcia lotnicze pozwalają nam jedynie na oceny sięgające ostatnich kilku lat.
Długoterminowa perspektywa
Projekt LandFlux, realizowany dzięki wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie”, miał na celu wypełnienie tych luk w wiedzy. „Chciałam ocenić aktywność osuwisk na przestrzeni wieków i tysiącleci", tłumaczy Roda-Boluda. „Takie badanie zapewni nam kontekst potrzebny do tego, by przeanalizować dane z ostatnich lat dotyczące tego zagadnienia”. Aby zrealizować swoje założenie, Roda-Boluda pobrała próbki z osuwisk z ostatnich 20 lat, znajdujących się u podnóży wzgórz w Nowej Zelandii, a następnie zmierzyła zawartość dwóch nuklidów kosmogenicznych – 10Be oraz 14C – w kwarcu. Pomiar zawartości izotopu 10Be jest stosunkowo znaną i popularną techniką szacowania czasu ekspozycji skały lub osadu na powierzchni. W tym wypadku pozwolił zespołowi na określenie pewnych ram oznaczających odległość w czasie badanego osuwiska od poprzedniego. Z kolei celem pomiaru stężenia izotopu 14C była ocena, czy stosunek obu izotopów zwiększa się wraz z głębokością erozji osuwisk. „Osady pochodzące z osuwisk są pobierane z głębszych warstw podłoża, natomiast źródłem osadów powstających w wyniku innych procesów jest powierzchnia skał”, dodaje Roda-Boluda. „Wysokie wartości stosunku izotopów 14C/10Be mogłyby stanowić nowy wskaźnik identyfikujący osad pochodzący z osuwiska”.
Pomiar powtarzalności występowania osuwisk
Dzięki połączeniu opisanych technik Roda-Boluda po raz pierwszy w historii uzyskała bezpośrednie szacunkowe dane na temat przedziałów czasowych pomiędzy występowaniem kolejnych osuwisk w skali tysięcy lat. „Nasze szacunki mieszczą się w przedziale wynoszącym od 1 000 do 6 000 lat”, twierdzi badaczka. „Zgodnie z naszymi przewidywaniami odstępy pomiędzy kolejnymi wystąpieniami są dłuższe w przypadku większych osuwisk, w przypadku mniejszych zauważamy przeciwną zależność”. W toku prac naukowcy ustalili również, że stosunki izotopów 14C/10Be są bezpośrednio powiązane z głębokością osuwiska. „W praktyce oznacza to, że te dwa nuklidy mogą być potencjalnie wykorzystywane do identyfikacji próbek pochodzących z głębszych partii gleby, co pozwoliłoby na oznaczanie osadów pochodzących z osuwisk”, wyjaśnia Roda-Boluda. „Ekstrakcja nieorganicznego izotopu 14C z osadu stanowi jednak duże wyzwanie i przeprowadzić ją może zaledwie kilka laboratoriów na całym świecie. Ta technika jest nieustannie rozwijana, jednak wyniki naszych badań wyraźnie wskazują, że charakteryzuje się dużym potencjałem”. Zespół skupiony wokół projektu obecnie mierzy stosunek izotopów 14C/10Be w osadach rzecznych, badając założenie mówiące, że regiony o większej aktywności osuwiskowej powinny charakteryzować się wyższymi stosunkami obu nuklidów. Jeśli ta hipoteza zostanie potwierdzona, naukowcy otrzymają narzędzie, dzięki któremu będą w stanie badać zmiany aktywności osuwisk od czasów epoki lodowcowej oraz w znanych okresach występowania trzęsień ziemi. „Mam nadzieję, że nasze podejście pozwalające na ocenę powtarzalności występowania osuwisk w perspektywie długoterminowej oraz identyfikację pochodzących z nich osadów będzie wykorzystywane w badaniach naukowych w przyszłości”, dodaje Roda-Boluda. „Takie rozwiązanie może pomóc nam ocenić, czy w regionach charakteryzujących się zmianami w sposobie użytkowania gruntów, a także w miejscach doświadczających intensywnych suszy przeplatanych burzami i powodziami zjawisko to występuje częściej, a jeśli tak – jak często”.
Słowa kluczowe
LandFlux, osuwisko, osad, klimat, powódź, susze, kwarc, nuklidy kosmogeniczne
