Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Глубина в океанах, ниже которой не сохраняются частицы осадочного карбоната кальция.
Depth in the oceans below which no calcium carbonate sediment particles are preserved
Глубина компенсации карбоната (CCD) – это глубина в океане, на которой скорость поступления карбонатов кальция равна скорости их растворения. Иными словами, растворение «компенсирует» поступление. Ниже CCD растворение происходит быстрее, поэтому частицы карбоната растворяются и карбонатные раковины (тесты) животных не сохраняются. Частицы карбоната не могут накапливаться в отложениях на морском дне, расположенном ниже этой глубины. Кальцит – наименее растворимый из этих карбонатов, поэтому CCD обычно является глубиной компенсации для кальцита. Глубина компенсации арагонита (ACD) – это глубина компенсации арагонитовых карбонатов. Арагонит более растворим, чем кальцит, и глубина компенсации арагонита, как правило, меньше, чем глубина компенсации кальцита и CCD.
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.
Обзор
Как показано на диаграмме, биогенные тесты карбоната кальция (CaCO3) образуются в фототической зоне океанов (зеленые круги). После гибели эти тесты, избежавшие растворения вблизи поверхности, оседают вместе с глинистыми материалами. В морской воде формируется граница растворения, обусловленная температурой, давлением и глубиной, известная как горизонт насыщения. Выше этого горизонта воды перенасыщены, и тесты CaCO3 в значительной степени сохраняются. Ниже горизонта воды становятся недонасыщенными из-за увеличения растворимости с глубиной и выделения CO2 при разложении органического вещества, что приводит к растворению CaCO3. Скорость осаждения обломков велика (широкие светло-серые стрелки), поэтому растворение происходит преимущественно на поверхности осадка. На глубине карбонатной компенсации скорость растворения точно соответствует скорости поступления CaCO3 сверху. В стационарном состоянии эта глубина, CCD, аналогична линии снега (первая глубина, на которой встречаются осадочные отложения с низким содержанием карбоната). Лизоклином называют интервал глубин между горизонтом насыщения и глубиной карбонатной компенсации.
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.
Изменения в стоимости CCD
Точное значение CCD зависит от растворимости карбоната кальция, которая определяется температурой, давлением и химическим составом воды, в частности количеством растворенного углекислого газа в воде. Карбонат кальция растворяется при более низких температурах и при более высоком давлении. Он также более растворим, если концентрация растворенного углекислого газа выше. Добавление реагента к вышеуказанному химическому уравнению смещает равновесие вправо, увеличивая образование продуктов: Ca2+ и HCO3−, и потребляя больше реагентов и карбоната кальция в соответствии с принципом Ле Шателье. В настоящее время CCD в Тихом океане составляет около 4200–4500 метров, за исключением экваториальной зоны апвеллинга, где CCD составляет около 5000 м. В умеренных и тропических областях Атлантического океана CCD находится примерно на 5000 м. В Индийском океане он занимает промежуточное положение между Атлантическим и Тихим океанами, примерно на 4300 метров. Изменение глубины CCD во многом обусловлено временем, в течение которого донная вода подвергалась воздействию поверхности; это называется "возрастом" водной массы. Термохалинная циркуляция определяет относительный возраст воды в этих бассейнах. Поскольку органические вещества, такие как фекальные гранулы копепод, опускаются из поверхностных вод в более глубокие, глубоководные массы склонны накапливать растворенный углекислый газ по мере старения. Самые старые водные массы имеют самые высокие концентрации углекислого газа и, следовательно, наиболее мелкий CCD. CCD относительно неглубокий в высоких широтах, за исключением Северной Атлантики и районов Южного океана, где происходит даунwelling. Этот даунwelling приносит молодую поверхностную воду с относительно низкой концентрацией углекислого газа в глубокий океан, углубляя CCD. В геологическом прошлом глубина CCD значительно менялась. В меловом и эоценовом периодах CCD был гораздо мельче, чем сегодня; это было связано с интенсивной вулканической активностью, которая привела к значительно более высоким атмосферным концентрациям углекислого газа. Более высокие концентрации углекислого газа привели к более высокому парциальному давлению углекислого газа над океаном. Это повышенное давление углекислого газа в атмосфере приводит к увеличению растворенного углекислого газа в смешанном поверхностном слое океана. Этот эффект был несколько смягчен более высокими температурами глубоких океанов в этот период. В конце эоцена переход от теплицы к ледниковой Земле совпал с углублением CCD. Джон Мюррей исследовал и экспериментировал с растворением карбоната кальция и впервые определил глубину компенсации карбоната в океанах.
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.
Влияние изменения климата
Увеличение концентрации в атмосфере углекислого газа, образующегося при сжигании ископаемого топлива, приводит к повышению глубины нейтрализации углекислого газа (CCD), при этом в первую очередь страдают зоны нисходящих потоков. Окисление океана, также вызванное ростом концентрации углекислого газа в атмосфере, усилит растворение и уменьшит глубину компенсации карбонатов в течение десятков и сотен лет.
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.
Осадочный шлам
На морском дне выше глубины карбонатной компенсации наиболее распространенным илом является известковый ил; на морском дне ниже глубины карбонатной компенсации наиболее распространенным илом является кремнистый ил. В то время как известковый ил в основном состоит из ризарий, кремнистый ил в основном состоит из радиолярий и диатомовых водорослей.
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.