Глубина карбонатной компенсации ( CCD ) - это глубина в океанах, ниже которой скорость поступления кальцита ( карбоната кальция ) отстает от скорости сольватации , так что кальцит не сохраняется. Поэтому раковины животных растворяются, и частицы карбоната не могут накапливаться в отложениях на морском дне ниже этой глубины. Глубина компенсации арагонита (отсюда и ACD ) описывает такое же поведение в отношении арагонитовых карбонатов. Арагонит более растворим, чем кальцит, поэтому глубина компенсации арагонита обычно меньше глубины компенсации кальцита.
Растворимость карбоната [ править ]
Карбонат кальция сегодня практически нерастворим в поверхностных водах моря. Раковины мертвого известнякового планктона, опускающегося в более глубокие воды, практически не изменяются до тех пор, пока не достигнут лизоклина , точки на глубине примерно 3,5 км, после которой растворимость резко возрастает с глубиной и давлением. К моменту достижения CCD весь карбонат кальция растворяется в соответствии с этим уравнением:
Известковый планктон и частицы отложений могут быть обнаружены в толще воды над ПЗС. Если морское дно находится выше CCD, донные отложения могут состоять из известковых отложений, называемых известковыми илами , которые, по сути, представляют собой тип известняка или мела . Если обнаженное морское дно находится ниже CCD, крошечные оболочки CaCO 3 растворятся до достижения этого уровня, предотвращая осаждение карбонатных отложений. По мере расширения морского дна термическое проседание плиты, которое приводит к увеличению глубины, может привести карбонатный слой ниже ПЗС; можно предотвратить химическое взаимодействие карбонатного слоя с морской водой за счет перекрывающих отложений, таких как слой кремнистой ила или глубинной глины, осажденный поверх карбонатного слоя. [1]
Вариации стоимости ПЗС [ править ]
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.2в воде. Карбонат кальция более растворим при более низких температурах и более высоких давлениях. Он также более растворим, если концентрация растворенного CO
2выше. Добавление реагента к приведенному выше химическому уравнению смещает равновесие вправо, производя больше продуктов: Ca 2+ и HCO 3 - и потребляя больше реагентов CO.
2и карбонат кальция по принципу Ле Шателье .
В настоящее время ПЗС в Тихом океане составляет около 4200–4500 метров, за исключением зоны экваториального апвеллинга , где ПЗС составляет около 5000 м. В умеренном и тропическом климате Атлантического океана CCD находится на высоте примерно 5000 м. В Индийском океане он занимает промежуточное положение между Атлантическим и Тихим океанами на высоте примерно 4300 метров. Изменение глубины ПЗС-матрицы в значительной степени связано с продолжительностью времени, в течение которого придонная вода находилась на поверхности; это называется «возрастом» водной массы . Термохалинное кровообращениеопределяет относительный возраст воды в этих бассейнах. Поскольку органический материал, такой как фекальные гранулы веслоногих рачков , опускается из поверхностных вод в более глубокие воды, глубокие водные массы имеют тенденцию накапливать растворенный углекислый газ по мере старения. Самые старые водные массы имеют самые высокие концентрации CO.
2а значит и самый неглубокий ПЗС. CCD относительно неглубокий в высоких широтах, за исключением Северной Атлантики и регионов Южного океана, где происходит опускание вниз . Этот нисходящий поток переносит молодые поверхностные воды с относительно низкими концентрациями углекислого газа в глубокие глубины океана, снижая давление на CCD.
В геологическом прошлом глубина CCD значительно варьировалась. В меловом периоде до эоцена CCD была намного мельче в глобальном масштабе, чем сегодня; из-за интенсивной вулканической активности в этот период атмосферный CO
2концентрации были намного выше. Более высокие концентрации CO
2привело к более высокому парциальному давлению в CO
2над океаном. Это большее давление атмосферного CO
2приводит к увеличению растворенного CO
2в смешанном поверхностном слое океана. Этот эффект был несколько смягчен повышенными температурами глубоких океанов в этот период. [2] В позднем эоцене переход от теплицы к Земле со льдом совпал с углублением ПЗС.
На сегодняшний день увеличение атмосферной концентрации от CO
2от сжигания ископаемого топлива вызывают подъем CCD, причем в первую очередь затрагиваются зоны нисходящего потока . [3]
Джон Мюррей исследовал и экспериментировал с растворением карбоната кальция и первым определил глубину компенсации карбоната в океанах. [4]
См. Также [ править ]
- Закисление океана
- Лизоклин
- Карбонатный насос
Ссылки [ править ]
- ^ Турман, Гарольд., Алан Трухильо. Введение в океанографию. 2004. С. 151-152.
- ^ «Теплее, чем джакузи: температура Атлантического океана намного выше в прошлом» . Physorg.com. 17 февраля 2006 г.
- ^ Сюльпис, Оливье; и другие. (29 октября 2018 г.). «Текущее растворение CaCO3 на морском дне, вызванное антропогенным CO2» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 115 (46): 11700–11705. Bibcode : 2018PNAS..11511700S . DOI : 10.1073 / pnas.1804250115 . PMC 6243283 . PMID 30373837 .
- ^ Бергер, Вольфганг Х .; и другие. (2016). «Глубина компенсации кальцита (ПЗС)». Энциклопедия морских наук о Земле . Энциклопедия серии наук о Земле. Springer Нидерланды. С. 71–73. DOI : 10.1007 / 978-94-007-6238-1_47 . ISBN 978-94-007-6238-1.