Глубина компенсации карбонатов
Глубина компенсации карбонатов ( CCD ) — это глубина в океанах, на которой скорость поступления карбонатов кальция соответствует скорости сольватации . То есть сольватация «компенсирует» предложение. Ниже ПЗС сольватация происходит быстрее, поэтому карбонатные частицы растворяются и карбонатные оболочки ( панцири ) животных не сохраняются. Частицы карбоната не могут накапливаться в отложениях, где морское дно находится ниже этой глубины.
Кальцит является наименее растворимым из этих карбонатов, поэтому ПЗС обычно представляет собой глубину компенсации кальцита. ( Глубина компенсации арагонита ACD ) — это глубина компенсации арагонитовых карбонатов. Арагонит более растворим, чем кальцит, и глубина компенсации арагонита обычно меньше, чем глубина компенсации кальцита и ПЗС.
Обзор
[ редактировать ]
Как показано на схеме, биогенные карбоната кальция (CaCO 3 ) пробы производятся в фотозоне океанов (зеленые кружки). После смерти те остатки, избежавшие растворения, оседают у поверхности вместе с глинистыми материалами. В морской воде граница растворения формируется под воздействием температуры, давления и глубины и известна как горизонт насыщения . [3] Выше этого горизонта воды перенасыщены и СаСО 3 в значительной степени сохраняются пробы . Ниже него воды недонасыщены как из-за увеличения растворимости с глубиной, так и из-за выделения CO 2 в результате распада органического вещества, и CaCO 3 будет растворяться. Скорость погружения обломков высокая (широкие светлые стрелки), поэтому растворение происходит преимущественно на поверхности отложений.
На глубине компенсации карбонатов скорость растворения точно соответствует скорости поступления CaCO 3 сверху. В устойчивом состоянии эта глубина, CCD, аналогична линии снега (первая глубина, где встречаются отложения с низким содержанием карбонатов). Лизоклин – это интервал глубин между глубинами насыщения и компенсации карбонатов. [4] [1]
Растворимость карбоната
[ редактировать ]Карбонат кальция сегодня практически нерастворим в поверхностных морских водах. Раковины мертвого известкового планктона, опускающиеся в более глубокие воды, практически не изменяются до тех пор, пока не достигают лизоклина , точки на глубине около 3,5 км, за которой растворимость резко увеличивается с глубиной и давлением. К моменту достижения CCD [ нужны разъяснения ] весь карбонат кальция растворился в соответствии с этим уравнением:
Известковый планктон и частицы отложений можно обнаружить в толще воды над ПЗС. Если морское дно находится выше CCD, донные отложения могут состоять из известковых отложений, называемых известковым илом , которые по сути представляют собой разновидность известняка или мела . Если обнаженное морское дно находится ниже ПЗС, крошечные раковины CaCO 3 растворятся, не достигнув этого уровня, предотвращая отложение карбонатных отложений. По мере расширения морского дна термическое опускание плиты, приводящее к увеличению глубины , может привести к тому, что карбонатный слой окажется ниже ПЗС; химическое взаимодействие карбонатного слоя с морской водой можно предотвратить путем наложения отложений, таких как слой кремнистого ила или глубинной глины, отложившихся поверх карбонатного слоя. [5]
Изменения стоимости CCD
[ редактировать ]| Часть серии о |
| Углеродный цикл |
|---|
 |
Точное значение CCD зависит от растворимости карбоната кальция, которая определяется температурой , давлением и химическим составом воды – в частности, количеством растворенного CO 2 в воде. Карбонат кальция более растворим при более низких температурах и более высоких давлениях. Он также более растворим, если концентрация растворенного CO 2 выше. Добавление реагента в приведенное выше химическое уравнение смещает равновесие вправо, производя больше продуктов: Ca 2+ и ОХС 3 − , и потребляя больше реагентов CO 2 и карбоната кальция в соответствии с принципом Ле Шателье .
В настоящее время ГТД в Тихом океане составляет около 4200–4500 м, за исключением зоны экваториального апвеллинга , где ГТД составляет около 5000 м. В умеренной и тропической зоне Атлантического океана ПЗС находится на высоте около 5000 м. В Индийском океане он занимает промежуточное положение между Атлантическим и Тихим океаном на высоте примерно 4300 метров. Изменение глубины ПЗС во многом зависит от времени, прошедшего с момента воздействия придонной воды на поверхность; это называется «возрастом» водной массы . Термохалинная циркуляция определяет относительный возраст вод этих бассейнов. Поскольку органический материал, такой как фекальные гранулы копепод , опускается из поверхностных вод в более глубокие воды, по мере старения глубоководные массы имеют тенденцию накапливать растворенный углекислый газ. Самые старые водные массы имеют самые высокие концентрации CO 2 и, следовательно, самые мелкие ПЗС. ПЗС относительно неглубока в высоких широтах , за исключением Северной Атлантики и районов Южного океана. где происходит даунвеллинг . В результате этого нисходящего потока молодые поверхностные воды с относительно низкими концентрациями углекислого газа попадают в глубины океана, что приводит к снижению ПЗС.
В геологическом прошлом глубина ПЗС претерпела значительные изменения. В период с мелового периода до эоцена ПЗС во всем мире было намного мельче, чем сегодня; из-за интенсивной вулканической деятельности в этот период концентрации CO 2 в атмосфере были значительно выше. Более высокие концентрации CO 2 привели к более высокому парциальному давлению CO 2 над океаном. Это более высокое давление атмосферного CO 2 приводит к увеличению растворенного CO 2 в перемешанном поверхностном слое океана. Этот эффект был несколько смягчен повышенными температурами в глубоких океанах в этот период. [6] В позднем эоцене переход Земли от теплицы к леднику совпал с углублением ПЗС.
Джон Мюррей исследовал и экспериментировал с растворением карбоната кальция и первым определил глубину компенсации карбоната в океанах. [7]
Последствия изменения климата
[ редактировать ]Увеличение концентрации CO 2 в атмосфере в результате сжигания ископаемого топлива приводит к повышению CCD, причем зоны понижения . в первую очередь затрагиваются [8] Закисление океана , которое также вызвано увеличением концентрации углекислого газа в атмосфере, увеличит такое растворение и уменьшит глубину компенсации карбонатов в масштабах от десятков до сотен лет. [9]
Осадочный ил
[ редактировать ]На морском дне выше глубины компенсации карбонатов чаще всего встречается известковый ил ; на морском дне ниже глубины компенсации карбонатов наиболее часто встречается кремнистый ил . Если известковый ил состоит главным образом из ризарий , то кремнистый ил состоит преимущественно из радиолярий и диатомовых водорослей . [10] [11]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Мидделбург, Джек Дж. (2019). «Биогеохимические процессы и динамика неорганического углерода». Морская углеродная биогеохимия . SpringerBriefs по наукам о системе Земли. стр. 77–105. дои : 10.1007/978-3-030-10822-9_5 . ISBN 978-3-030-10821-2 . S2CID 104368944 .
Измененный материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 . - ^ Уэбб, Пол (2019) Введение в океанографию , Глава 12: Океанские отложения , страницы 273–297, Сообщество Ребуса. Обновлено 2020 г. Измененный текст был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 .
- ^ «Закисление океана из-за увеличения содержания углекислого газа в атмосфере» . Королевское общество .
- ^ Будро, Бернар П.; Мидделбург, Джек Дж.; Ло, Имин (2018). «Роль кальцификации в компенсации карбонатов». Природа Геонауки . 11 (12): 894–900. Бибкод : 2018NatGe..11..894B . дои : 10.1038/s41561-018-0259-5 . S2CID 135284130 .
- ^ Турман, Гарольд, Алан Трухильо. Вводная океанография.2004.p151-152 .
- ^ «Теплее, чем в горячей ванне: в прошлом температура в Атлантическом океане была намного выше» . Физорг.com. 17 февраля 2006 г.
- ^ Бергер, Вольфганг Х.; и др. (2016). «Глубина компенсации кальцита (CCD)». Энциклопедия морских геолого-геофизических наук . Серия Энциклопедия наук о Земле. Спрингер Нидерланды. стр. 71–73. дои : 10.1007/978-94-007-6238-1_47 . ISBN 978-94-007-6238-1 .
- ^ Сульпис, Оливье; и др. (29 октября 2018 г.). «Современное растворение CaCO3 на морском дне, вызванное антропогенным CO2» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 115 (46): 11700–11705. Бибкод : 2018PNAS..11511700S . дои : 10.1073/pnas.1804250115 . ПМК 6243283 . ПМИД 30373837 .
- ^ Будро, Бернар П.; Мидделбург, Джек Дж.; Хофманн, Андреас Ф.; Мейсман, Филип-младший (2010). «Продолжающиеся переходные процессы в компенсации карбонатов: ПЕРЕХОДНЫЕ ПЕРИОДЫ КОМПЕНСАЦИИ» . Глобальные биогеохимические циклы . 24 (4): н/д. дои : 10.1029/2009GB003654 . S2CID 53062358 .
- ^ Джонсон, Томас С.; Гамильтон, Эдвин Л.; Бергер, Вольфганг Х. (1 августа 1977 г.). «Физические свойства известкового ила: контроль путем растворения на глубине» . Морская геология . 24 (4): 259–277. Бибкод : 1977MGeol..24..259J . дои : 10.1016/0025-3227(77)90071-8 . ISSN 0025-3227 .
- ^ Уэбб, Пол (август 2023 г.). «12.6 Распределение осадков» . Введение в океанографию . Проверено 3 июля 2024 г. - через Университет Роджера Уильямса.
