Литогенный кремнезем

Литогенный кремнезем (LSi) — это кремнезем (SiO ₂ ), полученный из терригенных пород (магматических, метаморфических и осадочных), литогенных отложений , состоящих из обломков ранее существовавших пород, вулканических выбросов , внеземного материала и минералов , таких как силикат . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Кремнезем является наиболее распространенным соединением в земной коре (59%) и основным компонентом почти каждой горной породы (>95%). ^{[ 3 ]}

Литогенный кремнезем в морских системах

LSi может либо накапливаться «непосредственно» в морских отложениях в виде обломочных частиц, либо переноситься в растворенный кремнезем (DSi) в толще воды. В живых морских системах DSi является наиболее важной формой кремнезема. ^{[ 4 ]} Формы DSi, такие как кремниевая кислота (Si(OH) ₄ ), используются силикофлагеллятами и радиоляриями для создания минеральных скелетов, а также диатомеями для развития панцирей (внешних панцирей). ^{[ 5 ]} Эти структуры жизненно важны, поскольку они могут защищать, усиливать свет для фотосинтеза и даже помогать этим организмам удерживаться на плаву в толще воды . ^{[ 6 ]} DSi легче образуется из биогенного кремнезема (BSi), чем из LSi, поскольку последний менее растворим в воде. Тем не менее, LSi по-прежнему является важным источником кремнезема в цикле кремнезема , поскольку он является основным поставщиком кремнезема в толщу воды. ^{[ 7 ]}

Источники

Реки являются одними из основных поставщиков LSi в морскую среду. По мере своего течения реки собирают мелкие частицы, такие как глины , илы и песок , в результате физического выветривания . ^{[ 8 ]} Литогенная кремниевая кислота образуется в результате химического выветривания , когда вода, богатая CO _{2 ,} вступает в контакт с силикатными и алюмосиликатными минералами земных пород. Кремниевая кислота затем транспортируется в реку через стоки или потоки грунтовых вод , а затем попадает в океан . Оценки совокупного потока (как литогенного, так и биогенного) показывают, что около 6,2 ± 1,8 тмоль Si в год. ⁻¹^{[ а ]} и 147 ¨ ± 44 Тмоль Si год. ⁻¹ растворенного и дисперсного кремнезема, соответственно, поступает в устья рек . ^{[ 8 ]}

Эоловый перенос происходит, когда ветер подхватывает выветренные частицы, прежде всего литогенные, и переносит их в атмосферу , из которой они впоследствии попадают в океан. ^{[ 8 ]} Растворимость кремнезема в таких осадках зависит как от происхождения, так и от состава материала. Например, исследования осадков Сахары , которые в основном состоят из кварца , обнаружили диапазон растворимости 0,02–1,1%, в то время как некоторые осадки, богатые полевым шпатом, имели растворимость около 10%. Эоловый LSi также может накапливаться в атмосфере и выпадать в виде дождевой пыли — явления, при котором капли дождя содержат макроскопические количества осадка. ^{[ 9 ]} Сухое осаждение LSi колеблется от 2,8 до 4,6 Тмоль Si в год. ⁻¹, примерно 0,5 ± 0,5 Тмоль Si в год ⁻¹ переводится в DSi. ^{[ 8 ]}

на морское дно Поступления , включая гидротермальные источники и низкотемпературное растворение базальтов и других терригенных морских отложений, представляют собой значительные источники литогенного DSi. ^{[ 8 ]} Высокотемпературные жидкости выщелачивают кремний из океанической коры по мере того, как они поднимаются к морскому дну, накапливая большое количество DSi. Гидротермальные поступления делятся на две категории: оси хребта, которые берут начало непосредственно со срединно-океанических хребтов (350°C ± 30°C), и фланговые поступления, которые представляют собой диффузные поступления вдали от хребта (<75°C). Последний теряет большую часть своего DSi из- за осадков (в виде глины) по мере охлаждения. В результате растворенный LSi на склоне хребта попадает в океан только при 0,07 ± 0,07 Тмоль Si в год. ⁻¹, по сравнению с 0,5 ± 0,3 Тмоль Si год ⁻¹ из коньковых осевых систем. В условиях низких температур (<2◦C) базальтовые и литогенные отложения морского дна могут выщелачивать LSi непосредственно в морскую воду. Предыдущие оценки, в которых рассматривались только базальты морского дна, показали, что поток DSi составляет 0,4 ± 0,3 Тмоль Si в год. ⁻¹. Более поздние эксперименты с добавлением к расчетам литогенных отложений (включая глину, сланец, базальт и песок) дали значения 1,9 ± 0,7 Тмоль Si в год. ⁻¹.

Исследование 2019 года показало, что в прибоя на пляжах зоне воздействие волн нарушало абиотические песчинки и со временем растворяло их. ^{[ 10 ]} Чтобы проверить это, исследователи поместили образцы песка в закрытые контейнеры с разными видами воды и вращали контейнеры, чтобы имитировать воздействие волн. Они обнаружили, что чем выше соотношение камня и воды внутри контейнера и чем быстрее он вращается, тем больше кремнезема растворяется в растворе. Проанализировав и масштабировав свои результаты, они подсчитали, что это составляет от 3,2 ± 1,0 до 5,0 ± 2,0 Тмоль Si в год. ⁻¹ литогенного DSi может попасть в океан с песчаных пляжей, что значительно превышает предыдущую оценку в 0,3 тмоль Si в год. ⁻¹. ^{[ 11 ]} Если это подтвердится, это будет представлять собой значительный вклад растворенного LSi, который ранее игнорировался.

См. также

Примечания

^ Тмоль = Терамол =10 ¹² крот

Ссылки

^ Джован, Л. (2008). «Седиментация в океанах и прибрежные процессы» (PDF) . Океанографический институт Вудс-Хоул.
^ Маршак, С. (2015). Земной портрет планеты (5-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: WW Norton and Company. ISBN 9780393937503 .
^ «Силикат» . Британская энциклопедия. 1998.
^ Шютте, Калифорния; Ахмеркамп, С.; Ву, CS; Зейдель, М.; де Бир, Д.; Кук, PLM; Джой, С.Б. (2019). «Биогеохимическая динамика прибрежных приливных отмелей». Прибрежные водно-болотные угодья : 407–440. дои : 10.1016/b978-0-444-63893-9.00012-5 . ISBN 9780444638939 . S2CID 133758401 .
^ Трегер, П.; Нельсон, DM; Ван Беннеком, AJ; ДеМастер, диджей; Лейнарт, А.; Кегинер, Б. (1995). «Баланс кремнезема в Мировом океане: переоценка». Наука . 268 (5209): 375–379. Бибкод : 1995Sci...268..375T . дои : 10.1126/science.268.5209.375 . ПМИД 17746543 . S2CID 5672525 .
^ Де Томмаси, Э.; Гиелис, Дж.; Рогато, А. (2017). «Морфогенез и функция панциря диатомовой водоросли: междисциплинарное исследование». Морская геномика . 35 : 1–18. Бибкод : 2017Март..35.... 1D дои : 10.1016/j.margin.2017.07.001 . hdl : 10067/1445460151162165141 . ПМИД 28734733 .
^ Шутте, Калифорния, Ахмеркамп, С., Ву, К.С., Зайдель, М., де Бир, Д., Кук, PLM, и Джой, С.Б. (2019). Биогеохимическая динамика прибрежных приливных отмелей. Прибрежные водно-болотные угодья, 407–440. doi:10.1016/b978-0-444-63893-9.00012-5
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Трегер, П.Дж.; Де Ла Роча, CL (2013). «Кремнеземный цикл Мирового океана». Ежегодный обзор морской науки . 5 (1): 477–501. doi : 10.1146/annurev-marine-121211-172346 . ПМИД 22809182 .
^ Цветные дожди часто начинаются с пыли. (2013, 29 мая). Получено 30 сентября 2020 г. с https://earthobservatory.nasa.gov/images/81276/colored-rains-often-begin-with-dust .
^ Фабр С., Жандель К. , Замбарди Т., Рустан М. и Альмар Р. (2019). Забытый источник кремнезема в современных океанах: являются ли песчаные пляжи ключом к успеху? Границы в науках о Земле, 7. doi:10.3389/feart.2019.00231
^ Волласт, Р., и Маккензи, FT (1983). Глобальный цикл кремнезема. В SR Aston (ред.), Геохимия кремния и биогеохимия (стр. 39-76). Академическая пресса.

[9] Тмоль = Терамол =10 ¹² крот

[1] Джован, Л. (2008). «Седиментация в океанах и прибрежные процессы» (PDF) . Океанографический институт Вудс-Хоул.

[2] Маршак, С. (2015). Земной портрет планеты (5-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: WW Norton and Company. ISBN 9780393937503 .

[3] «Силикат» . Британская энциклопедия. 1998.

[4] Шютте, Калифорния; Ахмеркамп, С.; Ву, CS; Зейдель, М.; де Бир, Д.; Кук, PLM; Джой, С.Б. (2019). «Биогеохимическая динамика прибрежных приливных отмелей». Прибрежные водно-болотные угодья : 407–440. дои : 10.1016/b978-0-444-63893-9.00012-5 . ISBN 9780444638939 . S2CID 133758401 .

[Treguer1995-5] Трегер, П.; Нельсон, DM; Ван Беннеком, AJ; ДеМастер, диджей; Лейнарт, А.; Кегинер, Б. (1995). «Баланс кремнезема в Мировом океане: переоценка». Наука . 268 (5209): 375–379. Бибкод : 1995Sci...268..375T . дои : 10.1126/science.268.5209.375 . ПМИД 17746543 . S2CID 5672525 .

[6] Де Томмаси, Э.; Гиелис, Дж.; Рогато, А. (2017). «Морфогенез и функция панциря диатомовой водоросли: междисциплинарное исследование». Морская геномика . 35 : 1–18. Бибкод : 2017Март..35.... 1D дои : 10.1016/j.margin.2017.07.001 . hdl : 10067/1445460151162165141 . ПМИД 28734733 .

[7] Шутте, Калифорния, Ахмеркамп, С., Ву, К.С., Зайдель, М., де Бир, Д., Кук, PLM, и Джой, С.Б. (2019). Биогеохимическая динамика прибрежных приливных отмелей. Прибрежные водно-болотные угодья, 407–440. doi:10.1016/b978-0-444-63893-9.00012-5

[Treguer2013-8] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Трегер, П.Дж.; Де Ла Роча, CL (2013). «Кремнеземный цикл Мирового океана». Ежегодный обзор морской науки . 5 (1): 477–501. doi : 10.1146/annurev-marine-121211-172346 . ПМИД 22809182 .

[10] Цветные дожди часто начинаются с пыли. (2013, 29 мая). Получено 30 сентября 2020 г. с https://earthobservatory.nasa.gov/images/81276/colored-rains-often-begin-with-dust .

[11] Фабр С., Жандель К. , Замбарди Т., Рустан М. и Альмар Р. (2019). Забытый источник кремнезема в современных океанах: являются ли песчаные пляжи ключом к успеху? Границы в науках о Земле, 7. doi:10.3389/feart.2019.00231

[12] Волласт, Р., и Маккензи, FT (1983). Глобальный цикл кремнезема. В SR Aston (ред.), Геохимия кремния и биогеохимия (стр. 39-76). Академическая пресса.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ а ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]