ľ�ϸ���Ӱ��

Met haar ERC Consolidator Grant getiteld ‘CRYSTAL CLEAR’ wil dr. Mariëtte Wolthers onderzoeken hoe mineralen vormen onder natuurgetrouwe omstandigheden. Tot nog toe werden experimenten vrijwel altijd onder ideale lab-omstandigheden uitgevoerd, waardoor er geen directe vergelijking is met mineraalvorming in de natuur. Het onderzoek heeft daarom niet alleen praktische toepassingen, maar kan ook ons beeld van het ontstaan van aardse mineralen veranderen.

Mineralen vormen zich doordat positief en negatief geladen bouwsteentjes, ionen, samenklonteren en in een driedimensionaal rooster aan elkaar blijven plakken. De eerste stappen in dit proces spelen zich af in het water, op zo’n kleine schaal dat je het alleen met bijvoorbeeld een elektronenmicroscoop kunt zien. Wetenschappers experimenteren al jaren met het maken van mineralen, en werken dan in hun laboratoria met de ideale verhoudingen van positieve en negatieve bouwsteentjes. Maar mineralen die in de natuur ontstaan, groeien zelden onder deze ideale omstandigheden. De verhoudingen tussen positief en negatief geladen bouwsteentjes kunnen soms wel met een factor miljoen scheefliggen.

Lading is de sleutel

Met haar ERC Consolidator Grant gaat dr. Mariëtte Wolthers labexperimenten uitvoeren met mineralen die in deze scheve verhoudingen groeien. “Een overschot aan positieve of negatieve bouwsteentjes veroorzaakt een ladingsoverschot of tekort” zegt Wolthers. “Dat kan flink van invloed zijn op hoe en hoe snel de mineralen uitkristalliseren. Daarom ga ik die lading meten en bepalen hoe die het kristallisatieproces beïnvloedt. Vervolgens wil ik de resultaten in een nieuwe kristallisatiewet samenvatten, waarbij ik ver over de grenzen van de aardwetenschappen heen zal werken. Ik bouw graag bruggen tussen verschillende disciplines, en dit onderzoek komt voort uit aardwetenschappelijke vragen terwijl het leent van de theoretische natuur- en scheikunde.”

Mineralen als geschiedenisboek van de aarde

“Ik wil ook kijken of die nieuwe kristallisatiewet geldt in natuurlijke een setting”, vervolgt Wolthers. “Vaak vormen mineralen in de natuur heel anders of zelfs helemaal niet, terwijl we dat op basis van onze huidige inzichten wel verwachten. Die huidige inzichten zijn nog gebaseerd op de labexperimenten bij ideale verhoudingen. Grote kans dat de scheefliggende verhoudingen hierin een belangrijke rol spelen.”

Met de CRYSTAL CLEAR resultaten kunnen aardwetenschappers bepalen welke gesteenten en mineralen waar, hoe snel en onder welke omstandigheden zijn ontstaan. Dit kan ons beeld van de geschiedenis van de aarde flink verstoren, want dat beeld wordt grotendeels gevormd door de eigenschappen van mineralen te bekijken.

Mineraalvorming in de praktijk

Een meer praktische toepassing van de resultaten van Wolthers’ onderzoek is bijvoorbeeld het gebruik van aardwarmte. Hierbij wordt warm water uit de diepe aarde omhoog gepompt. Wanneer een waterleiding eenmaal vier kilometer diep in de aarde zit is weinig onderhoud wel zo handig. Als bekend is hoe we mineraalvorming op deze diepte kunnen sturen, kan ervoor worden gezorgd dat minder kalksteen wordt afgezet. Hierdoor verstoppen die waterleidingen minder snel.