• 碳酸鹽補償深度

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    簡介

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    碳酸鹽補遁深度 (CCD) 是海洋中的深度,在該深度以下,方解石碳酸鈣)的供應速率落后于溶劑化速率,因此沒有方解石被保存下來。 因此,動物的殼會溶解,碳酸鹽顆粒可能不會積聚在該深度以下的海底沉積物中。 文石補償深度(因此 ACD)描述了與文石碳酸鹽相同的行為。 文石比方解石易溶,所以文石補償深度一般比方解石補償深度淺。

    概覽

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    如圖所示,生物碳酸 (CaCO3) 測試是在海洋的透光區(綠色圓圈)中產生的。 死亡后,那些在表面附近逃脫溶解的測試與粘土材料一起沉降。 在海水中,溶解邊界是溫度、壓力和深度的結果,被稱為飽和層。 在飽和水平線之上,水是過飽和的,CaCO3 測試在很大程度上被保留下來。 低于飽和度時,由于溶解度隨深度增加而增加,并且有機物腐爛釋放的 CO2 和 CaCO3 將溶解,因此水域不飽和。 溶解主要發生在沉積物表面,因為碎片的下沉速度很快(白色寬箭頭)。 在碳酸鹽補償深度,溶解速率與來自上方的 CaCO3 供應速率完全匹配。 在穩定狀態下,該碳酸鹽補償深度類似于雪線(碳酸鹽貧沉積物出現的xxx個深度)。 溶躍層是飽和度和碳酸鹽補償深度之間的深度間隔。

    碳酸鹽的溶解度

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    今天,碳酸鈣基本上不溶于海面水。 沉入更深水域的死鈣質浮游生物的殼在到達溶躍層之前幾乎沒有改變,超過溶躍層的深度約為 3.5 公里,溶解度會隨著深度和壓力的增加而急劇增加。 當到達 CCD 時,根據以下方程式,所有碳酸鈣都已溶解:

    CaCO 3 + CO 2 + H 2 O ? ? ? Ca 2 + ( aq ) + 2 HCO 3 ? ( aq ) {\displaystyle {\ce {CaCO3 + CO2 + H2O <=>; Ca2+ (aq) + 2HCO_3- (aq)}}}

    在 CCD 上方的水柱中可以找到鈣質浮游生物和沉積物顆粒。 如果海床在 CCD 之上,底部沉積物可能由稱為鈣質軟泥的鈣質沉積物組成,它本質上是一種石灰石或白堊。 如果暴露的海床低于 CCD,CaCO3 的微小殼在達到該水平之前就會溶解,從而防止碳酸鹽沉積物沉積。 隨著海底的擴張,板塊的熱沉降具有增加深度的作用,可能會將碳酸鹽層帶到 CCD 下方; 通過覆蓋沉積物,例如沉積在碳酸鹽層頂部的硅質軟泥或深海粘土層,可以防止碳酸鹽層與海水發生化學反應。

    CCD值的變化

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    CCD 的準確值取決于碳酸鈣的溶解度,而碳酸鈣的溶解度由溫度、壓力和水的化學成分決定——尤其是水中溶解的 CO2 的量。 碳酸鈣在較低溫度和較高壓力下更易溶解。 如果溶解的 CO2 濃度較高,它也更易溶解。 根據勒夏特列原理,在上述化學方程式中添加一種反應物會推動平衡向右移動,產生更多產物:Ca2+ 和 HCO3?,并消耗更多反應物 CO2 和碳酸鈣。</ 子></子>

    目前,太平洋的 CCD 約為 4200-4500 米,但赤道上升流帶下方除外,那里的 CCD 約為 5000 米。 在溫帶和熱帶大西洋,CCD 約為 5000 米。 在印度洋,它位于大西洋和太平洋之間,海拔約 4300 米。 CCD 深度的變化主要是由于底部水暴露在表面的時間長短造成的; 這被稱為水團的年齡。 溫鹽環流決定了這些盆地中水的相對年齡。

    碳酸鹽補償深度

    由于橈足類的糞便等有機物質會從地表水沉入更深的水中,隨著年齡的增長,深水團往往會積累溶解的二氧化碳。 最古老的水團具有最高濃度的 CO2,因此 CCD 最淺。 CCD 在高緯度地區相對較淺,除了北大西洋和南大洋發生下降流的地區。 這種下降流將二氧化碳濃度相對較低的年輕地表水帶入深海,抑制了 CCD。

    在過去的地質學中,CCD 的深度顯示出顯著的變化。 從白堊紀到始新世,全球范圍內的 CCD 比今天要淺得多。

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    2. 概覽
    3. 碳酸鹽的溶解度
    4. CCD值的變化

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