采掘地的风化率指数高于未采掘地

采掘地的风化率指数高于未采掘地

山顶移除(Mountaintop removal)是阿巴拉契亚中部大部分地区使用的一种煤矿开采技术，是地表采矿的一种极端形式，挖掘深达600英尺(约为足球场长度的两倍)的山脊，并在基岩和煤渣中埋藏邻近的山谷和溪流。人们早就知道，这种开采活动对下游水质有负面影响。

科罗拉多州立大学(Colorado State University)流域科学家马修•罗斯(Matthew Ross)领导的一项新研究发现，许多此类水质影响都是由开采景观的化学风化率急剧上升造成的。开采景观融化基岩的速度是未开采区域的45倍。此外，风化对硫的循环具有全球性的影响，硫是所有生命形式的关键营养物质。

研究结果表明，当人们迁移大量基岩和土壤建造城市或开采资源时，会完全改变和加速陆地的自然风化过程，从而影响下游的水质。

罗斯(Ross)是生态系统科学与可持续性系的助理教授，他将化学风化率描述为有史以来观测到的最高比率之一，与全球的景观相比。这项研究发表在《全球生物地球化学循环》(Global biochemistry Cycles)期刊上，题目是“黄铁矿氧化作用导致山顶景观异常高的风化率和地质二氧化碳释放”。

这种日益加剧的风化作用——就像许多与矿山相关的影响一样——开始于硫化铁或黄铁矿——一种通常在煤炭中发现的被称为愚人金的矿物——暴露在空气中。这就产生了硫酸，使矿井里的水具有极强的酸性和腐蚀性。为了中和酸，在阿巴拉契亚中部的大部分地区，含黄铁矿的岩石被碳酸盐岩石所包围。

虽然这限制了酸矿的排水问题，但这些产生酸和中和反应为基岩的快速化学风化创造了理想条件，对这些地貌的地质碳循环有着惊人的影响。在大多数经历化学风化的地区，二氧化碳溶解成碳酸，一种弱风化剂。当碳酸与硅酸盐或岩石形成矿物发生反应时，二氧化碳被永久地锁在基岩中，在数百万年的时间里平衡着碳循环。在未开采的土地上，这一过程为大气二氧化碳(CO2)提供了一个缓慢但不可避免的下沉过程。

在含丰富硫酸的开采景观中，风化反应不再依赖碳酸，地质固碳潜力被消除。相反，硫酸会使酸中和的碳酸盐岩流失，从而将二氧化碳释放到大气中。这意味着，在这些地区停止开采很久之后，研究人员估计，地表植物吸收的20%到90%的碳将被释放到大气中而抵消。罗斯说:“由于这种风化现象发生得非常快，而且由硫酸驱动，这就形成了一种二氧化碳的来源。”“你正在迅速地溶解地貌，释放出大量的岩石碳。”

这种区域性影响还对硫的循环产生全球性影响，硫是一种对所有生命形式都很重要的元素。阿巴拉契亚的山顶采矿作业只占地球陆地面积的0.006%，占全球硫从陆地到海洋运输总量的7%。