海洋地球化学13

1、第第13讲讲（第七章（第七章 生源物质沉积作用地球化学）生源物质沉积作用地球化学） 生物软泥-生源沉积 个体直径1沉积、D1溶解方解石为稳定态，文石为亚稳态，易溶。温度恒为2，水深Z：CO32-饱和=90exp0.16(Z-4)即化学沉积为：表层沉淀，深层溶解。第二节第二节 生源碳酸盐沉积作用地球化学生源碳酸盐沉积作用地球化学二、碳酸盐的溶解度二、碳酸盐的溶解度温度恒为2，水深Z：CO32-饱和=90exp0.16(Z-4)第二节第二节 生源碳酸盐沉积作用地球化学生源碳酸盐沉积作用地球化学三、碳酸盐的饱和面、溶跃面和补偿深度三、碳酸盐的饱和面、溶跃面和补偿深度表层沉淀深层溶解 饱和面： 溶跃层

2、： 补偿深度（CCD）：（定义见书）第二节第二节 生源碳酸盐沉积作用地球化学生源碳酸盐沉积作用地球化学三、碳酸盐的饱和面、溶跃面和补偿深度三、碳酸盐的饱和面、溶跃面和补偿深度特点： 饱和面： CO32-海水-CO32-饱和=0 溶跃层：溶解速度加快 补偿深度（CCD）：沉积物中含量大为降低第二节第二节 生源碳酸盐沉积作用地球化学生源碳酸盐沉积作用地球化学四、碳酸盐海底分布与溶解速率的调查方法四、碳酸盐海底分布与溶解速率的调查方法 岩芯剖面图太平洋4km大西洋5km第二节第二节 生源碳酸盐沉积作用地球化学生源碳酸盐沉积作用地球化学四、碳酸盐海底分布与溶解速率的调查方法四、碳酸盐海底分布与溶解速率

3、的调查方法 悬挂溶解-重量差法方解石在太平洋溶跃面为3km 方解石在大西洋溶跃层位5km； 低于文石2km。第二节第二节 生源碳酸盐沉积作用地球化学生源碳酸盐沉积作用地球化学四、碳酸盐海底分布与溶解速率的调查方法四、碳酸盐海底分布与溶解速率的调查方法 直接测饱和情况依据：CO32-pH结果：饱和面：西大西洋4.5km、中印度洋3.5km，北太平洋3kmCCD一般位于饱和面以下0.5km。第二节第二节 生源碳酸盐沉积作用地球化学生源碳酸盐沉积作用地球化学五、碳酸盐溶解速率的影响因素五、碳酸盐溶解速率的影响因素 主要推动力： CO32-海水-CO32-饱和由0-3010-6mol/kg； 间隙水向

4、海水CO32-扩散通量，与空隙率、反映阻碍作用的扭曲因、扩散系数D有关； 有机质的影响：沉积的有机物分解产生CO2，增加CaCO3溶解性； 非碳酸盐组分的稀释作用降低CaCO3溶解速率。第二节第二节 生源碳酸盐沉积作用地球化学生源碳酸盐沉积作用地球化学六、过渡带宽度和形态六、过渡带宽度和形态过渡带：溶跃面CCD 以上：仅堆积 以下：仅溶解稳态时：溶解速率S=降落速率R-堆积速率A S=R1-F(1-fL)/fL(1-f)CO32-扩散通量深度方解石含量、降落速率过渡带宽度第二节第二节 生源碳酸盐沉积作用地球化学生源碳酸盐沉积作用地球化学六、过渡带宽度和形态六、过渡带宽度和形态接近CCD(CO3

5、2-)深度1/ (CO32-)深度22=f深度2/f深度1第二节第二节 生源碳酸盐沉积作用地球化学生源碳酸盐沉积作用地球化学六、过渡带宽度和形态六、过渡带宽度和形态 对碳酸盐溶跃面及过渡带的定量研究，可根据水深和海底地貌、地理位置等，对海底沉积物类型和碳酸盐含量作出预侧。 依据深海钻探岩芯的碳酸盐含量变化，研究海洋和全球性的地质发展历史。第二节第二节 生源碳酸盐沉积作用地球化学生源碳酸盐沉积作用地球化学七、碳酸盐补偿深度与地壳运动七、碳酸盐补偿深度与地壳运动火山作用，薄CaCO3溶解、红粘土沉积，并覆盖早期碳酸盐沉积物上。12第二节第二节 生源碳酸盐沉积作用地球化学生源碳酸盐沉积作用地球化学七

6、、碳酸盐补偿深度与地壳运动七、碳酸盐补偿深度与地壳运动赤道，生源SiO2沉积。蛋白石是天然的硬化的SiO2胶凝体，含5-10%的水分。第二节第二节 生源碳酸盐沉积作用地球化学生源碳酸盐沉积作用地球化学七、碳酸盐补偿深度与地壳运动七、碳酸盐补偿深度与地壳运动气候变动在深海岩芯中CaCO3含量上的反映： 化学沉积 冰期：海平面低，水变浅， CaCO3沉积，方解石多 间冰期： CaCO3溶解， 生源沉积 冰期：浮游有孔虫介壳数量大，且被保留 间冰期：底栖有孔虫介壳耐溶，浮游有孔虫介壳大半溶掉根据CaCO3可查冰期、间冰期波动情况和周期。第二节第二节 生源碳酸盐沉积作用地球化学生源碳酸盐沉积作用地球化

7、学八、八、CaCO3溶解速率模型值与实测值的比较溶解速率模型值与实测值的比较模型：双箱式，见p23图2-1。第二节第二节 生源碳酸盐沉积作用地球化学生源碳酸盐沉积作用地球化学八、八、CaCO3溶解速率模型值与实测值的比较溶解速率模型值与实测值的比较模型：双箱式沉降总碳：B=V混（c深-c表）其中CaCO3形式：BCaCO3 =B/5计算结果：BCaCO3 =1.5g/cm2103a实测：溶跃层（降落=堆积）：1.2g/cm2103a低于溶跃层（降落=溶解）：1.2g/cm2103a0.8文石为方解石20%，全部溶解： 1.2g/cm2103a0.2计算结果：总溶解速率1.2g/cm2103a第

8、三节第三节 生源生源SiO2沉积作用地球化学沉积作用地球化学 硅藻、放射虫等硅质生物硬壳形成 的矿物。 分非晶质和隐晶质。一、生物一、生物SiO2沉积物的海底分布沉积物的海底分布 海水对蛋白石不饱和，其含量与深度无关。 与表层生物介壳的产率有关，上升流带来养分，因此硅质沉积物与上升流区一致。第三节第三节 生源生源SiO2沉积作用地球化学沉积作用地球化学二、二、SiO2介壳在海底的溶解介壳在海底的溶解随着水深增加、压力增大，非晶质SiO2溶解增加生物介壳溶解在海底进行，影响因素：水的不饱和程度、压力、温度其它组分对蛋白石的稀释因被埋藏而不易溶解于粪粒中保存水动力加快进入海底速率第三节第三节 生源

9、生源SiO2沉积作用地球化学沉积作用地球化学二、二、SiO2介壳在海底的溶解介壳在海底的溶解R蛋=A蛋+s蛋f=A蛋/(A蛋+A他)s=fns蛋*R：降落，A：堆积，s：溶解，f：组分分数。分析：一般深海沉积n=1，A蛋A他s蛋*，A蛋/R蛋=10%间隙水沉积n=0.5，对不同s蛋*做图（见图7-13）。第三节第三节 生源生源SiO2沉积作用地球化学沉积作用地球化学三、间隙水对蛋白质溶解作用三、间隙水对蛋白质溶解作用沉积柱中溶解，经间隙水扩散移出。间隙水饱和时间决定沉积柱饱和深度。扩散方程：沉积物-水界面的溶解SiO2通量：第四节第四节 磷酸盐沉积作用地球化学磷酸盐沉积作用地球化学 营养元素

10、表层摄取-碎屑下降-深层分解/海底沉积 沉积影响因素：强烈上升流 缺氧还原环境，SO42-缺氧氧化有机质：HS-黄铁矿、硫铁矿（还原性 指示矿物）HPO42-磷酸盐矿物第四节第四节 磷酸盐沉积作用地球化学磷酸盐沉积作用地球化学 沉积物：沉积物： 磷酸盐矿物：磷酸钙、磷酸铁、磷酸镁 富磷沉积物： 统称：磷钙土（石）、磷灰（块）岩。 组成：磷酸盐矿物+粘土矿物+碎屑矿物。 形态：磷钙石结核、磷酸盐化生物遗骸、磷酸盐化粪石。 成分：P和Fe正相关，因为生源沉积和成矿中共同富集第四节第四节 磷酸盐沉积作用地球化学磷酸盐沉积作用地球化学 间隙水：间隙水： 100m深：SO42-被细菌还原HS-，浓度降低至最小，NH4+和PO43-被释放，浓度最大、碱度最大； 更深：PO43-快速下降，说明磷酸盐析出，与生物作用密切相关。 NH4+浓度下降、碱度下降，与为粘土摄取有关。第四节第四节 磷酸盐沉积作用地球化学磷酸盐沉积作用地球化学 磷矿