海洋地球化學(xué)13

1、第第13講講（第七章（第七章 生源物質(zhì)沉積作用地球化學(xué)）生源物質(zhì)沉積作用地球化學(xué)） 生物軟泥-生源沉積 個(gè)體直徑1沉積、D1溶解方解石為穩(wěn)定態(tài)，文石為亞穩(wěn)態(tài)，易溶。溫度恒為2，水深Z：CO32-飽和=90exp0.16(Z-4)即化學(xué)沉積為：表層沉淀，深層溶解。第二節(jié)第二節(jié) 生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)二、碳酸鹽的溶解度二、碳酸鹽的溶解度溫度恒為2，水深Z：CO32-飽和=90exp0.16(Z-4)第二節(jié)第二節(jié) 生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)三、碳酸鹽的飽和面、溶躍面和補(bǔ)償深度三、碳酸鹽的飽和面、溶躍面和補(bǔ)償深度表層沉淀深層溶解 飽和面： 溶躍層

2、： 補(bǔ)償深度（CCD）：（定義見書）第二節(jié)第二節(jié) 生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)三、碳酸鹽的飽和面、溶躍面和補(bǔ)償深度三、碳酸鹽的飽和面、溶躍面和補(bǔ)償深度特點(diǎn)： 飽和面： CO32-海水-CO32-飽和=0 溶躍層：溶解速度加快 補(bǔ)償深度（CCD）：沉積物中含量大為降低第二節(jié)第二節(jié) 生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)四、碳酸鹽海底分布與溶解速率的調(diào)查方法四、碳酸鹽海底分布與溶解速率的調(diào)查方法巖芯剖面圖太平洋4km大西洋5km第二節(jié)第二節(jié) 生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)四、碳酸鹽海底分布與溶解速率的調(diào)查方法四、碳酸鹽海底分布與溶解速率的

3、調(diào)查方法懸掛溶解-重量差法方解石在太平洋溶躍面為3km 方解石在大西洋溶躍層位5km； 低于文石2km。第二節(jié)第二節(jié) 生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)四、碳酸鹽海底分布與溶解速率的調(diào)查方法四、碳酸鹽海底分布與溶解速率的調(diào)查方法直接測飽和情況依據(jù)：CO32-pH結(jié)果：飽和面：西大西洋4.5km、中印度洋3.5km，北太平洋3kmCCD一般位于飽和面以下0.5km。第二節(jié)第二節(jié) 生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)五、碳酸鹽溶解速率的影響因素五、碳酸鹽溶解速率的影響因素主要推動(dòng)力： CO32-海水-CO32-飽和由0-3010-6mol/kg；間隙水向海水CO3

4、2-擴(kuò)散通量，與空隙率、反映阻礙作用的扭曲因、擴(kuò)散系數(shù)D有關(guān)；有機(jī)質(zhì)的影響：沉積的有機(jī)物分解產(chǎn)生CO2，增加CaCO3溶解性；非碳酸鹽組分的稀釋作用降低CaCO3溶解速率。第二節(jié)第二節(jié) 生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)六、過渡帶寬度和形態(tài)六、過渡帶寬度和形態(tài)過渡帶：溶躍面CCD 以上：僅堆積 以下：僅溶解穩(wěn)態(tài)時(shí)：溶解速率S=降落速率R-堆積速率A S=R1-F(1-fL)/fL(1-f)CO32-擴(kuò)散通量深度方解石含量、降落速率過渡帶寬度第二節(jié)第二節(jié) 生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)六、過渡帶寬度和形態(tài)六、過渡帶寬度和形態(tài)接近CCD(CO32-)深度1/

5、 (CO32-)深度22=f深度2/f深度1第二節(jié)第二節(jié) 生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)六、過渡帶寬度和形態(tài)六、過渡帶寬度和形態(tài) 對(duì)碳酸鹽溶躍面及過渡帶的定量研究，可根據(jù)水深和海底地貌、地理位置等，對(duì)海底沉積物類型和碳酸鹽含量作出預(yù)側(cè)。 依據(jù)深海鉆探巖芯的碳酸鹽含量變化，研究海洋和全球性的地質(zhì)發(fā)展歷史。第二節(jié)第二節(jié) 生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)七、碳酸鹽補(bǔ)償深度與地殼運(yùn)動(dòng)七、碳酸鹽補(bǔ)償深度與地殼運(yùn)動(dòng)火山作用，薄CaCO3溶解、紅粘土沉積，并覆蓋早期碳酸鹽沉積物上。12第二節(jié)第二節(jié) 生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)七、碳酸鹽補(bǔ)償深

6、度與地殼運(yùn)動(dòng)七、碳酸鹽補(bǔ)償深度與地殼運(yùn)動(dòng)赤道，生源SiO2沉積。蛋白石是天然的硬化的SiO2膠凝體，含5-10%的水分。第二節(jié)第二節(jié) 生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)七、碳酸鹽補(bǔ)償深度與地殼運(yùn)動(dòng)七、碳酸鹽補(bǔ)償深度與地殼運(yùn)動(dòng)氣候變動(dòng)在深海巖芯中CaCO3含量上的反映： 化學(xué)沉積 冰期：海平面低，水變淺， CaCO3沉積，方解石多 間冰期： CaCO3溶解， 生源沉積 冰期：浮游有孔蟲介殼數(shù)量大，且被保留 間冰期：底棲有孔蟲介殼耐溶，浮游有孔蟲介殼大半溶掉根據(jù)CaCO3可查冰期、間冰期波動(dòng)情況和周期。第二節(jié)第二節(jié) 生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)八、八、Ca

7、CO3溶解速率模型值與實(shí)測值的比較溶解速率模型值與實(shí)測值的比較模型：雙箱式，見p23圖2-1。第二節(jié)第二節(jié) 生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)生源碳酸鹽沉積作用地球化學(xué)八、八、CaCO3溶解速率模型值與實(shí)測值的比較溶解速率模型值與實(shí)測值的比較模型：雙箱式沉降總碳：B=V混（c深-c表）其中CaCO3形式：BCaCO3 =B/5計(jì)算結(jié)果：BCaCO3 =1.5g/cm2103a實(shí)測：溶躍層（降落=堆積）：1.2g/cm2103a低于溶躍層（降落=溶解）：1.2g/cm2103a0.8文石為方解石20%，全部溶解： 1.2g/cm2103a0.2計(jì)算結(jié)果：總?cè)芙馑俾?.2g/cm2103a第三節(jié)第三節(jié) 生

8、源生源SiO2沉積作用地球化學(xué)沉積作用地球化學(xué) 硅藻、放射蟲等硅質(zhì)生物硬殼形成 的礦物。 分非晶質(zhì)和隱晶質(zhì)。一、生物一、生物SiO2沉積物的海底分布沉積物的海底分布 海水對(duì)蛋白石不飽和，其含量與深度無關(guān)。 與表層生物介殼的產(chǎn)率有關(guān)，上升流帶來養(yǎng)分，因此硅質(zhì)沉積物與上升流區(qū)一致。第三節(jié)第三節(jié) 生源生源SiO2沉積作用地球化學(xué)沉積作用地球化學(xué)二、二、SiO2介殼在海底的溶解介殼在海底的溶解隨著水深增加、壓力增大，非晶質(zhì)SiO2溶解增加生物介殼溶解在海底進(jìn)行，影響因素： 水的不飽和程度、壓力、溫度 其它組分對(duì)蛋白石的稀釋 因被埋藏而不易溶解 于糞粒中保存 水動(dòng)力加快進(jìn)入海底速率第三節(jié)第三節(jié) 生源生源

9、SiO2沉積作用地球化學(xué)沉積作用地球化學(xué)二、二、SiO2介殼在海底的溶解介殼在海底的溶解R蛋=A蛋+s蛋f=A蛋/(A蛋+A他)s=fns蛋*R：降落，A：堆積，s：溶解，f：組分分?jǐn)?shù)。分析：一般深海沉積n=1，A蛋A他s蛋*，A蛋/R蛋=10%間隙水沉積n=0.5，對(duì)不同s蛋*做圖（見圖7-13）。第三節(jié)第三節(jié) 生源生源SiO2沉積作用地球化學(xué)沉積作用地球化學(xué)三、間隙水對(duì)蛋白質(zhì)溶解作用三、間隙水對(duì)蛋白質(zhì)溶解作用沉積柱中溶解，經(jīng)間隙水?dāng)U散移出。間隙水飽和時(shí)間決定沉積柱飽和深度。擴(kuò)散方程：沉積物-水界面的溶解SiO2通量：第四節(jié)第四節(jié) 磷酸鹽沉積作用地球化學(xué)磷酸鹽沉積作用地球化學(xué) 營養(yǎng)元素 表層

10、攝取-碎屑下降-深層分解/海底沉積 沉積影響因素：強(qiáng)烈上升流 缺氧還原環(huán)境，SO42-缺氧氧化有機(jī)質(zhì)：HS-黃鐵礦、硫鐵礦（還原性 指示礦物）HPO42-磷酸鹽礦物第四節(jié)第四節(jié) 磷酸鹽沉積作用地球化學(xué)磷酸鹽沉積作用地球化學(xué) 沉積物：沉積物： 磷酸鹽礦物：磷酸鈣、磷酸鐵、磷酸鎂 富磷沉積物： 統(tǒng)稱：磷鈣土（石）、磷灰（塊）巖。 組成：磷酸鹽礦物+粘土礦物+碎屑礦物。 形態(tài)：磷鈣石結(jié)核、磷酸鹽化生物遺骸、磷酸鹽化糞石。 成分：P和Fe正相關(guān)，因?yàn)樯闯练e和成礦中共同富集第四節(jié)第四節(jié) 磷酸鹽沉積作用地球化學(xué)磷酸鹽沉積作用地球化學(xué) 間隙水：間隙水： 100m深：SO42-被細(xì)菌還原HS-，濃度降低至最小，NH4+和PO43-被釋放，濃度最大、堿度最大； 更深：PO43-快速下降，說明磷酸鹽析出，與生物作用密切相關(guān)。 NH4+濃度下降、堿度下降，與為粘土攝取有關(guān)。第四節(jié)第四節(jié) 磷酸鹽沉積作用地球化學(xué)磷酸鹽沉積作用地球化學(xué) 磷礦