Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Кальций карбонат шөгінді бөлшектері сақталмайтын мұхиттардың тереңдігі
Depth in the oceans below which no calcium carbonate sediment particles are preserved
Карбонатпен өтемақы тереңдігі (CCD) – мұхиттарда кальций карбонаттарының түсу жылдамдығы олардың еріу жылдамдығымен тең болатын тереңдік. Яғни, еріу процесі түсуді «өтемақылайды». CCD-ден төмен еріу жылдамдығы жоғарылайды, сондықтан карбонат бөлшектері ериді және жануарлардың карбонат қабықшалары (текшелері) сақталмайды. Карбонат бөлшектері теңіз түбі осы тереңдіктен төмен жатқан жерлерде шөгінді түзе алмайды. Кальцит – осы карбонаттардың ең аз еритін түрі, сондықтан CCD әдетте кальцит үшін өтемақы тереңдігі болып табылады. Арагонит өтемақы тереңдігі (ACD) – арагониттік карбонаттар үшін өтемақы тереңдігі. Арагонит кальцитке қарағанда оңай ериді, сондықтан арагонит өтемақы тереңдігі, әдетте, кальцит өтемақы тереңдігінен және CCD-ден шамалы төмен болады.
The carbonate compensation depth (CCD) is the depth, in the oceans, at which the rate of supply of calcium carbonates matches the rate of solvation. That is, solvation 'compensates' supply. Below the CCD solvation is faster, so that carbonate particles dissolve and the carbonate shells (tests) of animals are not preserved. Carbonate particles cannot accumulate in the sediments where the sea floor is below this depth. Calcite is the least soluble of these carbonates, so the CCD is normally the compensation depth for calcite. The aragonite compensation depth (ACD) is the compensation depth for aragonitic carbonates. Aragonite is more soluble than calcite, and the aragonite compensation depth is generally shallower than both the calcite compensation depth and the CCD.
Шолу
Диаграммада көрсетілгендей, биогендік кальций карбонаты (CaCO3) қабықшалары мұхиттардың фототикалық аймағында (жасыл шеңберлер) түзіледі. Өлгеннен кейін, беттік қабаттарда ерімей қалған қабықшалар, сазды материалдармен бірге төмен түседі. Теңіз суында температура, қысым және тереңдік әсерінен еріту шекарасы пайда болады, ол қанығу горизонты деп аталады. Бұл горизонттан жоғары сулар қаныққан, сондықтан CaCO3 қабықшалары жақсы сақталады. Одан төменде сулар қанықпаған, себебі тереңдікпен ерігіштік артады және органикалық заттардың шіруінен CO2 бөлінеді, нәтижесінде CaCO3 еріп кетеді. Қалдықтардың шөгу жылдамдығы жоғары (көлемді, ақшыл жебелер), сондықтан еріу процесі негізінен шөгінді бетінде жүзеге асады. Карбонаттық компенсация тереңдігінде, еріту жылдамдығы жоғарыдан келіп түсетін CaCO3 мөлшеріне тең болады. Тұрақты жағдайда бұл тереңдік, CCD, қар шебіне ұқсас (карбонатқа кедей шөгінділердің алғаш рет пайда болатын тереңдік). Лизоклин – қанығу және карбонаттық компенсация тереңдіктері арасындағы тереңдік интервалы.
As shown in the diagram, biogenic calcium carbonate (CaCO3) tests are produced in the photic zone of the oceans (green circles). Upon death, those tests escaping dissolution near the surface settle, along with clay materials. In seawater, a dissolution boundary is formed as a result of temperature, pressure, and depth, and is known as the saturation horizon. Above this horizon, waters are supersaturated and CaCO3 tests are largely preserved. Below it, waters are undersaturated, because of both the increasing solubility with depth and the release of CO2 from organic matter decay, and CaCO3 will dissolve. The sinking velocity of debris is rapid (broad pale arrows), so dissolution occurs primarily at the sediment surface. At the carbonate compensation depth, the rate of dissolution exactly matches the rate of supply of CaCO3 from above. At steady state this depth, the CCD, is similar to the snowline (the first depth where carbonate poor sediments occur). The lysocline is the depth interval between the saturation and carbonate compensation depths.
CCD-нің құнының өзгеруі
КДҚ-ның нақты мәні кальций карбонатының ерігіштігіне байланысты, ол температура, қысым және судың химиялық құрамымен анықталады. Кальций карбонаты төмен температурада және жоғары қысымда жақсы ериді. Егер судағы еріген көмірқышқыл газының концентрациясы жоғары болса, ол да жақсы ериді. Жоғарыда келтірілген химиялық теңдеуге реагент қосу Ле Шателье принципі бойынша тепе-теңдікті оңға қарай жылжытады, нәтижесінде Ca2+ және HCO3− көбірек түзіледі, ал реагенттер мен кальций карбонатының мөлшері азаяды. Қазіргі уақытта Тынық мұхитындағы КДҚ шамамен 4200–4500 метрді құрайды, бірақ экваторлық ағыстар аймағында ол шамамен 5000 метрге жетеді. Уақытылы және тропикалық Атлант мұхитында КДҚ шамамен 5000 метр тереңдікте орналасқан. Үнді мұхитындағы КДҚ Атлант және Тынық мұхиттары арасындағы мән, шамамен 4300 метрді құрайды. КДҚ тереңдігінің өзгеруіне басты себеп – судың төменгі қабаттарының беттік сумен байланысқа келген уақыты, яғни су массасының "жасы". Термохалиндік айналым осы бассейндердегі судың жасын анықтайды. Беттік судан терең суға түсетін органикалық материалдар, мысалы, копеподтардың фекальды түйіршіктері, терең су массаларының қартаюымен бірге еріген көмірқышқыл газының жиналуына себеп болады. Ең көне су массаларында көмірқышқыл газының концентрациясы ең жоғары болады, сондықтан КДҚ ең шалқақ болады. Солтүстік Атлант мұхиты мен Оңтүстік мұхиттың төмен қарай ағысы бар аймақтарын қоспағанда, КДҚ жоғары ендіктерде салыстырмалы түрде жай. Бұл төмен қарай ағыс терең мұхитқа көмірқышқыл газының концентрациясы төмен жас беттік суды жеткізеді, соның салдарынан КДҚ төмендейді. Геологиялық өткенде КДҚ тереңдігі айтарлықтай өзгерген. Кредиттен Эоценге дейінгі кезеңде КДҚ бүгінгіге қарағанда әлдеқайда жақын болды, себебі осы кезеңдегі қарқынды вулканизм атмосферадағы көмірқышқыл газының концентрациясын жоғарылатты. Көмірқышқыл газының жоғары концентрациясы мұхит үстіндегі оның жартылай қысымын арттырды. Атмосфералық қысымның артуы мұхиттың аралас беттік қабатында еріген көмірқышқыл газының мөлшерін көбейтті. Бұл әсер осы кезеңде терең мұхиттардың температурасының жоғары болуымен біршама теңселді. Эоценнің соңында жылыжайдан мұзды дәуірге өту КДҚ-ның тереңдеуімен бірге жүрді. Джон Мюррей кальций карбонатының еріуін зерттеді, тәжірибелер жүргізді және мұхиттардағы карбонат өтемақысының тереңдігін алғаш рет анықтады.
The exact value of the CCD depends on the solubility of calcium carbonate which is determined by temperature, pressure and the chemical composition of the water – in particular the amount of dissolved in the water. Calcium carbonate is more soluble at lower temperatures and at higher pressures. It is also more soluble if the concentration of dissolved is higher. Adding a reactant to the above chemical equation pushes the equilibrium towards the right producing more products: Ca2+ and HCO3−, and consuming more reactants and calcium carbonate according to Le Chatelier's principle. At the present time the CCD in the Pacific Ocean is about 4200–4500 metres except beneath the equatorial upwelling zone, where the CCD is about 5000 m. In the temperate and tropical Atlantic Ocean the CCD is at approximately 5000 m. In the Indian Ocean it is intermediate between the Atlantic and the Pacific at approximately 4300 meters. The variation in the depth of the CCD largely results from the length of time since the bottom water has been exposed to the surface; this is called the "age" of the water mass. Thermohaline circulation determines the relative ages of the water in these basins. Because organic material, such as fecal pellets from copepods, sink from the surface waters into deeper water, deep water masses tend to accumulate dissolved carbon dioxide as they age. The oldest water masses have the highest concentrations of and therefore the shallowest CCD. The CCD is relatively shallow in high latitudes with the exception of the North Atlantic and regions of Southern Ocean where downwelling occurs. This downwelling brings young, surface water with relatively low concentrations of carbon dioxide into the deep ocean, depressing the CCD. In the geological past the depth of the CCD has shown significant variation. In the Cretaceous through to the Eocene the CCD was much shallower globally than it is today; due to intense volcanic activity during this period atmospheric concentrations were much higher. Higher concentrations of resulted in a higher partial pressure of over the ocean. This greater pressure of atmospheric leads to increased dissolved in the ocean mixed surface layer. This effect was somewhat moderated by the deep oceans' elevated temperatures during this period. In the late Eocene the transition from a greenhouse to an icehouse Earth coincided with a deepened CCD. John Murray investigated and experimented on the dissolution of calcium carbonate and was first to identify the carbonate compensation depth in oceans.
Климаттың өзгеруінің әсері
Атмосферадағы жанар майларды жағудан пайда болатын көмірқышқыл газы концентрациясының артуы КДК-ның (карбонаттық компенсация тереңдігінің) көтерілуіне әкелуде, алдымен төмен қарайтын аймақтар зардап шегуде. Атмосферадағы көмірқышқыл газы концентрациясының артуынан туындайтын мұхиттың қышқылдануы осы еріуді күшейтеді және ондағаннан жүздеген жылдар ішінде карбонаттық компенсация тереңдігін азайтады.
Increasing atmospheric concentration of from combustion of fossil fuels are causing the CCD to rise, with zones of downwelling first being affected. Ocean acidification, which is also caused by increasing carbon dioxide concentrations in the atmosphere, will increase such dissolution and shallow the carbonate compensation depth on timescales of tens to hundreds of years.
Седименттік шламы
Карбонаттық өтелу тереңдігінен жоғары теңіз түбінде ең көп кездесетін шөгінді – кальцийлі шөгінді, ал карбонаттық өтелу тереңдігінен төмен теңіз түбінде ең көп кездесетін шөгінді – кремнийлі шөгінді. Кальцийлі шөгінді көбінесе ризариялардан, ал кремнийлі шөгінді көбінесе радиоляриялар мен диатомдардан тұрады.
On the sea floors above the carbonate compensation depth, the most commonly found ooze is calcareous ooze; on the sea floors below the carbonate compensation depth, the most commonly found ooze is siliceous ooze. While calcareous ooze mostly consists of Rhizaria, siliceous ooze mostly consists of Radiolaria and Diatom.