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：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)動七、碳酸鹽補(bǔ)償深度與地殼運(yùn)動火山作用，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)動七、碳酸鹽補(bǔ)償深度與地殼運(yùn)動赤道，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)動七、碳酸鹽補(bǔ)償深度與地殼運(yùn)動氣候變動在深海巖芯中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測值的比較溶解速率模型值與實測值的比較模型：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測值的比較溶解速率模型值與實測值的比較模型：雙箱式沉降總碳：B=V混（c深-c表）其中CaCO3形式：BCaCO3 =B/5計算結(jié)果：BCaCO3 =1.5g/cm2103a實測：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 其它組分對蛋白石的稀釋 因被埋藏而不易溶解 于糞粒中保存 水動力加快進(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、間隙水對蛋白質(zhì)溶解作用三、間隙水對蛋白質(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)，因為生源沉積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