Sedimente marine - Marine sediment
În cadrul fiecărei zone colorate, tipul de material prezentat este cel care domină, deși este posibil ca și alte materiale să fie prezente.
Pentru informații suplimentare despre această diagramă, consultați mai jos ↓
Sedimente marine sau sedimente ocean sau sedimente pe fundul mării , sunt depozite de particule insolubile care au acumulat pe fundul mării . Aceste particule își au originea în sol și roci și au fost transportate de la uscat la mare, în principal de râuri, dar și de praf transportat de vânt și de fluxul ghețarilor în mare. Depozite suplimentare provin din organismele marine și din precipitațiile chimice din apa de mare, precum și din vulcanii subacvatici și resturile meteoritului.
Cu excepția câtorva kilometri de o creastă a oceanului mijlociu , unde roca vulcanică este încă relativ tânără, majoritatea părților de pe fundul mării sunt acoperite de sedimente . Acest material provine din mai multe surse diferite și are o compoziție foarte variabilă. Sedimentele de pe fundul mării pot varia în grosime de la câțiva milimetri la câteva zeci de kilometri. Aproape de suprafața fondului, sedimentul rămâne neconsolidat, dar la adâncimi de sute până la mii de metri, sedimentul devine litificat (transformat în rocă).
Ratele de acumulare a sedimentelor sunt relativ lente în cea mai mare parte a oceanului, în multe cazuri durând mii de ani până la formarea unor depozite semnificative. Sedimentele transportate de pe uscat se acumulează cel mai rapid, de ordinul unui metru sau mai mult la mia de ani pentru particulele mai aspre. Cu toate acestea, ratele de sedimentare în apropierea gurilor râurilor mari cu deversare mare pot fi cu ordinele de mărime mai mari. Reziduurile biogene se acumulează cu o rată de aproximativ un centimetru la mia de ani, în timp ce mici particule de argilă sunt depozitate în oceanul adânc la aproximativ un milimetru la mia de ani.
Sedimentele de pe uscat sunt depozitate pe marginile continentale prin scurgerea suprafeței , descărcarea râului și alte procese. Curenții de turbiditate pot transporta acest sediment pe versantul continental până la fundul oceanului adânc. Fondul oceanic profund suferă propriul său proces de răspândire de pe creasta oceanului mijlociu și apoi subduce încet sedimentele acumulate pe fundul adânc în interiorul topit al pământului. La rândul său, materialul topit din interior revine la suprafața pământului sub formă de fluxuri de lavă și emisii de la gurile de adâncime hidrotermale , asigurându-se că procesul continuă la nesfârșit. Sedimentele oferă habitat pentru o multitudine de vieți marine , în special a microorganismelor marine . Rămășițele lor fosilizate conțin informații despre climele din trecut , tectonica plăcilor , modelele de circulație a oceanului și momentul extincțiilor majore .
| Parte dintr-o serie pe |
| Sedimente |
|---|
 |
Prezentare generală
Cu excepția câțiva kilometri de o creastă a oceanului mijlociu , unde roca vulcanică este încă relativ tânără, majoritatea părților de pe fundul mării sunt acoperite de sedimente. Acest material provine din mai multe surse diferite și are o compoziție foarte variabilă, în funcție de apropierea de un continent, adâncimea apei, curenții oceanici, activitatea biologică și clima. Sedimentele de pe fundul mării (și rocile sedimentare ) pot varia în grosime de la câțiva milimetri la câteva zeci de kilometri. Aproape de suprafață, sedimentele de la fundul mării rămân neconsolidate, dar la adâncimi de sute până la mii de metri (în funcție de tipul de sediment și de alți factori), sedimentul devine litificat .
Diferitele surse de sedimente de pe fundul mării pot fi rezumate după cum urmează:
- Sedimentul terigen este derivat din surse continentale transportate de râuri, vânt, curenți oceanici și ghețari. Este dominat de cuarț, feldspat, minerale argiloase, oxizi de fier și materie organică terestră.
- Sedimentul carbonatic pelagic este derivat din organisme (de exemplu, foraminifere) care trăiesc în apa oceanului (la diferite adâncimi, dar mai ales în apropierea suprafeței) care își fac cochilii (aka teste) din minerale carbonatice precum calcitul.
- Sedimentul de silice pelagic este derivat din organisme marine (de exemplu, diatomee și radiolarie) care își fac testele din silice (cuarț microcristalin).
- Cenușa vulcanică și alte materiale vulcanice sunt derivate atât din erupțiile terestre, cât și din cele submarine.
- Nodulii de fier și mangan se formează ca precipitații directe din apa de pe fundul oceanului.
Distribuțiile unora dintre aceste materiale în jurul mării sunt prezentate în diagrama de la începutul acestui articol ↑ . Sedimentele terigene predomină în apropierea continentelor și în mările interioare și lacurile mari. Aceste sedimente tind să fie relativ grosiere, conținând de obicei nisip și nămol, dar în unele cazuri chiar pietricele și pietricele. Argila se așează încet în mediile nearshore, dar o mare parte din argilă este dispersată departe de zonele sale sursă de curenții oceanici. Mineralele de argilă sunt predominante în zone largi din cele mai adânci părți ale oceanului, iar cea mai mare parte a acestei argile este de origine terestră. Reziduurile silicioase (derivate din radiolarie și diatomee) sunt frecvente în regiunea polară sudică, de-a lungul ecuatorului din Pacific, la sud de Insulele Aleutine și în părți mari ale Oceanului Indian. Reziduurile de carbonat sunt distribuite pe scară largă în toate oceanele în regiunile ecuatoriale și de latitudine medie. De fapt, argila se așează peste tot în oceane, dar în zonele în care organismele producătoare de silice și carbonat sunt prolifice, produc suficient sediment de siliciu sau carbonat pentru a domina asupra argilei.
Sedimentele carbonatice sunt derivate dintr-o gamă largă de organisme pelagice aproape de suprafață care își fac cochilii din carbonat. Aceste cochilii mici și fragmentele chiar mai mici care se formează atunci când se rup în bucăți, se așează încet prin coloana de apă, dar nu ajung neapărat la fund. În timp ce calcitul este insolubil în apa de suprafață, solubilitatea sa crește odată cu adâncimea (și presiunea) și la aproximativ 4.000 m, fragmentele de carbonat se dizolvă. Această adâncime, care variază în funcție de latitudine și temperatura apei, este cunoscută sub numele de adâncime de compensare a carbonatului . Ca rezultat, reziduurile de carbonat sunt absente din cele mai adânci părți ale oceanului (mai adânci de 4.000 m), dar sunt frecvente în zone mai puțin adânci, cum ar fi creasta mijlocie a Atlanticului, Răsăritul Pacificului de Est (vestul Americii de Sud), de-a lungul tendința montanilor subacvatici hawaiieni / împărați (în nordul Pacificului) și pe vârfurile multor munte submarine izolate.
Textură
Textura sedimentului poate fi examinată în mai multe moduri. Prima modalitate este mărimea boabelor . Sedimentele pot fi clasificate după mărimea particulelor în funcție de scara Wentworth . Sedimentele de argilă sunt cele mai fine cu un diametru al bobului mai mic de .004 mm, iar bolovanii sunt cei mai mari cu diametrul bobului de 256 mm sau mai mare. Printre altele, mărimea boabelor reprezintă condițiile în care a fost depus sedimentul. Condițiile de energie ridicată, cum ar fi curenții puternici sau undele, duc de obicei la depunerea numai a particulelor mai mari, deoarece cele mai fine vor fi transportate. Condițiile de energie mai scăzute vor permite particulelor mai mici să se așeze și să formeze sedimente mai fine.
Sortarea este un alt mod de a clasifica textura sedimentelor. Sortarea se referă la cât de uniforme sunt particulele în ceea ce privește dimensiunea. Dacă toate particulele au o dimensiune similară, cum ar fi în nisipul de pe plajă , sedimentul este bine sortat. Dacă particulele sunt de dimensiuni foarte diferite, sedimentul este slab sortat, cum ar fi în depozitele glaciare .
O a treia modalitate de a descrie textura sedimentelor marine este maturitatea sa sau cât timp particulele sale au fost transportate de apă. O modalitate care poate indica maturitatea este cât de rotunde sunt particulele. Cu cât un sediment este mai matur, cu atât particulele vor fi mai rotunde, ca urmare a degradării în timp. Un grad ridicat de sortare poate indica, de asemenea, maturitatea, deoarece în timp particulele mai mici vor fi spălate și o anumită cantitate de energie va muta particulele de o dimensiune similară pe aceeași distanță. În cele din urmă, cu cât un sediment mai vechi și mai matur, cu atât este mai mare conținutul de cuarț, cel puțin în sedimentele derivate din particule de rocă. Cuarțul este un mineral comun în rocile terestre și este foarte dur și rezistent la abraziune. În timp, particulele realizate din alte materiale sunt uzate, lăsând în urmă doar cuarț. Nisipul de plajă este un sediment foarte matur; este compus în principal din cuarț, iar particulele sunt rotunjite și de dimensiuni similare (bine sortate).
Origini
Sedimentele marine pot fi, de asemenea, clasificate după sursa lor de origine. Există patru tipuri:
- Sedimentele litogene , numite și sedimente terigene , sunt derivate din roci preexistente și provin de pe uscat prin râuri, gheață, vânt și alte procese. Acestea sunt denumite sedimente terigene, deoarece majoritatea provin de pe uscat.
- Sedimentele biogene sunt compuse din rămășițele organismelor marine și provin din organisme precum planctonul atunci când exoscheletele lor se descompun
- Sedimentele hidrogenate provin din reacțiile chimice din apă și se formează atunci când materialele dizolvate în apă precipită și formează particule solide.
- Sedimentele cosmogene sunt derivate din surse extraterestre, provenind din spațiu, filtrându-se prin atmosferă sau transportate pe Pământ pe meteoriți.
Cu toate acestea, cele două tipuri principale sunt cele terigene și cele biogene.
Sedimentele litogene / terigene reprezintă aproximativ 45% din totalul sedimentelor marine și își au originea în eroziunea rocilor de pe uscat, transportate de râuri și scurgeri terestre, praf de vânt, vulcani sau măcinarea de către ghețari.
Sedimentele biogene reprezintă cea mai mare parte a celorlalte 55% din totalul sedimentului și provin din rămășițele scheletice ale protiștilor marini (plancton unicelular și microorganisme bentos). Pot fi prezente și cantități mult mai mici de minerale precipitate și praf meteoric. Ooze , în contextul unui sediment marin, nu se referă la consistența sedimentului, ci la originea sa biologică. Termenul de suflare a fost folosit inițial de John Murray , „tatăl oceanografiei moderne”, care a propus termenul de suflare radiolariană pentru depozitele de silice ale învelișurilor radiolare aduse la suprafață în timpul Expediției Challenger . Un exces biogen este un sediment pelagic care conține cel puțin 30% din rămășițele scheletice ale organismelor marine.
Litogen
Lithogenous sau sedimente terigen este compus în principal din fragmente mici de roci care au preexistenta făcut drumul lor în ocean. Aceste sedimente pot conține întreaga gamă de dimensiuni ale particulelor, de la argile microscopice până la bolovani mari și se găsesc aproape peste tot pe fundul oceanului. Sedimentele litogene sunt create pe uscat prin procesul de intemperii, unde rocile și mineralele sunt descompuse în particule mai mici prin acțiunea vântului, ploii, fluxului de apă, cracării induse de temperatură sau de gheață și a altor procese erozive. Aceste particule mici erodate sunt apoi transportate către oceane printr-o varietate de mecanisme:
Pârâuri și râuri: Diferite forme de scurgeri depun cantități mari de sedimente în oceane, mai ales sub formă de particule cu granulație mai fină. Se crede că aproximativ 90% din sedimentul litogen din oceane provine din deversarea râurilor, în special din Asia. Majoritatea acestui sediment, în special particulele mai mari, vor fi depuse și vor rămâne destul de aproape de linia de coastă, cu toate acestea, particule mai mici de argilă pot rămâne suspendate în coloana de apă pentru perioade lungi de timp și pot fi transportate la distanțe mari de sursă.
Vânt: Transportul eolian (eolian) poate lua particule mici de nisip și praf și le poate muta la mii de kilometri de sursă. Aceste particule mici pot cădea în ocean când vântul moare sau pot servi drept nuclee în jurul cărora se formează picăturile de ploaie sau fulgii de zăpadă. Transportul eolian este deosebit de important în apropierea zonelor deșertice.
Ghețarii și raftingul pe gheață : pe măsură ce ghețarii se prăbușesc pe uscat, ridică o mulțime de sol și particule de rocă, inclusiv bolovani foarte mari, care sunt transportați de gheață. Când ghețarul se întâlnește cu oceanul și începe să se rupă sau să se topească, aceste particule se depun. Cea mai mare parte a depunerii se va întâmpla aproape de locul în care ghețarul se întâlnește cu apa, dar o cantitate mică de material este, de asemenea, transportată pe distanțe mai mari prin plutire, unde bucăți mai mari de gheață se îndepărtează departe de ghețar înainte de a elibera sedimentul.
Gravitația: alunecările de teren, alunecările de noroi, avalanșele și alte evenimente gravitaționale pot depune cantități mari de material în ocean atunci când se întâmplă aproape de țărm.
Valuri: acțiunea valurilor de-a lungul coastei va eroda rocile și va trage particulele libere de pe plaje și țărmuri în apă.
Vulcani: Erupțiile vulcanice emit cantități mari de cenușă și alte resturi în atmosferă, unde pot fi apoi transportate de vânt pentru a fi în cele din urmă depozitate în oceane.
Gastroliti : Un alt mijloc relativ minor de transport al sedimentului litogen la ocean sunt gastrolitii. Gastrolit înseamnă „piatră stomacală”. Multe animale, inclusiv păsări marine, pinnipede și câțiva crocodili înghit în mod deliberat pietre și le regurgitează din urmă. Pietrele înghițite pe uscat pot fi regurgitate pe mare. Pietrele pot ajuta la măcinarea alimentelor în stomac sau pot acționa ca balast care reglează flotabilitatea. Majoritatea acestor procese depun sedimente litogene aproape de țărm. Particulele de sedimente pot fi apoi transportate mai departe de valuri și curenți și, în cele din urmă, pot scăpa de platoul continental și pot ajunge la fundul oceanului adânc.
- Compoziţie
Sedimentele litogene reflectă, de obicei, compoziția oricăror materiale din care au fost derivate, deci sunt dominate de principalele minerale care alcătuiesc majoritatea rocilor terestre. Aceasta include cuarț, feldspat, minerale argiloase, oxizi de fier și materie organică terestră. Cuarțul (dioxidul de siliciu, componenta principală a sticlei) este unul dintre cele mai comune minerale găsite în aproape toate rocile și este foarte rezistent la abraziune, deci este o componentă dominantă a sedimentelor litogene, inclusiv a nisipului.
Biogen
Sedimentele biogene provin din rămășițele organismelor vii care se așează ca sedimente atunci când organismele mor. „Părțile dure” ale organismelor contribuie la sedimente; lucruri precum cochilii, dinți sau elemente scheletice, deoarece aceste părți sunt de obicei mineralizate și sunt mai rezistente la descompunere decât „părțile moi” cărnoase care se deteriorează rapid după moarte.
Sedimentele macroscopice conțin resturi mari, cum ar fi schelete, dinți sau cochilii de organisme mai mari. Acest tip de sediment este destul de rar în cea mai mare parte a oceanului, deoarece organismele mari nu mor în cantitate suficientă pentru a permite acumularea acestor rămășițe. O excepție este în jurul recifelor de corali ; aici există o mare abundență de organisme care lasă în urmă rămășițele lor, în special fragmente de schelete pietroase de corali care alcătuiesc un procent mare de nisip tropical.
Sedimentul microscopic constă în părțile dure ale organismelor microscopice, în special învelișurile lor, sau teste . Deși foarte mici, aceste organisme sunt extrem de abundente și, pe măsură ce mor zilnic cu miliarde, testele lor se scufundă până la fund pentru a crea sedimente biogene. Sedimentele compuse din teste microscopice sunt mult mai abundente decât sedimentele din particule macroscopice și, din cauza dimensiunilor lor mici, creează straturi de sediment cu granulație fină, moale. Dacă stratul de sediment este format din cel puțin 30% material biogen microscopic, acesta este clasificat ca o sursă biogenă. Restul sedimentului este adesea alcătuit din lut.
prin analiza sedimentelor
Sedimentele biogene pot permite reconstrucția istoriei climatice trecute din raporturile izotopului oxigenului. Atomi de oxigen există în trei forme, sau izotopi, în ocean de apă: O16 , Ø17 și O18 (numărul se referă la masele atomice ale izotopilor). O16 este cea mai comună formă, urmată de O18 (O17 este rar). O16 este mai ușor decât O18, deci se evaporă mai ușor, ducând la vapori de apă care au o proporție mai mare de O16. În perioadele cu climat mai rece, vaporii de apă se condensează în ploaie și zăpadă, care formează gheață glaciară care are o proporție mare de O16. Apa de mare rămasă are deci o proporție relativ mai mare de O18. Organismele marine care încorporează oxigen dizolvat în cochilii lor ca carbonat de calciu vor avea cochilii cu o proporție mai mare de izotop O18. Aceasta înseamnă că raportul O16: O18 în cochilii este scăzut în perioadele cu climat mai rece. Când clima se încălzește, gheața glaciară se topește eliberând O16 din gheață și întorcându-l în oceane, crescând raportul O16: O18 în apă. Când organismele încorporează oxigen în cochilii lor, cochiliile vor conține un raport O16: O18 mai mare. Oamenii de știință pot deci examina sedimentele biogene, pot calcula rapoartele O16: O18 pentru eșantioane de vârste cunoscute și, din aceste rapoarte, pot deduce condițiile climatice în care s-au format acele cochilii. Aceleași tipuri de măsurători pot fi luate și din miezurile de gheață; o scădere de 1 ppm O18 între probele de gheață reprezintă o scădere a temperaturii de 1,5 ° C.
Sursele primare de sedimente microscopice biogene sunt algele unicelulare și protozoarele (creaturi unicelulare asemănătoare amibei) care secretă teste fie de carbonat de calciu (CaCO3), fie de silice (SiO2). Testele de silice provin din două grupuri principale, diatomeele (algele) și radiolarii ( protozoarii ).
Diatomeele sunt membri importanți ai fitoplanctonului, fotosintetizatorii algali mici și în derivă. O diatomee constă dintr-o singură celulă algală înconjurată de o coajă de silice elaborată pe care o secretă pentru sine. Diatomeele vin într-o serie de forme, de la forme alungite, pennate, până la forme rotunde sau centrice care au adesea două jumătăți, ca o cutie Petri. În zonele în care diatomeele sunt abundente, sedimentul de bază este bogat în teste de diatomee pe siliciu și se numește pământ de diatomee .
Radiolarienii sunt protozoari planctonici (care îi fac parte din zooplancton), care, la fel ca diatomeele, secretă un test de silice. Testul înconjoară celula și poate include o serie de mici deschideri prin care radiolarianul poate extinde un „braț” sau pseudopod de tip amibă. Testele radiolare afișează adesea un număr de raze care ies din coajă, ceea ce ajută la flotabilitate. Reziduurile care sunt dominate de diatomee sau testele radiolariene se numesc revărsări silicioase .
La fel ca sedimentele silicioase, carbonatul de calciu sau sedimentele calcaroase sunt produse și din testele algelor microscopice și ale protozoarilor; în acest caz coccolithophores și foraminiferans. Coccolithophores sunt alge planctonice unicelulare de aproximativ 100 de ori mai mici decât diatomeele. Testele lor sunt compuse dintr-un număr de plăci CaCO3 interconectate (coccolite) care formează o sferă care înconjoară celula. Când coccolithophores mor, plăcile individuale se scufundă și formează o suflare. De-a lungul timpului, coccolithophore izvorăște se litifică pentru a deveni cretă. Stâncile Albe din Dover din Anglia sunt compuse din izolație bogată în coccolitofori care s-a transformat în depozite de cretă.
Foraminiferii (denumiți și forams ) sunt protozoari ale căror teste sunt adesea camerate, asemănătoare cu cochiliile melcilor. Pe măsură ce organismul crește, secretă camere noi, mai mari, în care să locuiască. Majoritatea foraminiferilor sunt bentici, trăiesc pe sau în sediment, dar există unele specii planctonice care trăiesc mai sus în coloana de apă. Atunci când coccolithophores și foraminiferans mor, acestea formează reziduuri calcaroase .
Straturile mai vechi de sedimente calcaroase conțin rămășițele unui alt tip de organism, discoastrele ; alge unicelulare legate de coccolithophores care au produs, de asemenea, teste de carbonat de calciu. Testele la discotecă au avut formă de stea și au atins dimensiuni de 5-40 µm. Discoasterele s-au stins cu aproximativ 2 milioane de ani în urmă, dar testele lor rămân în sedimente adânci, tropicale, care sunt înainte de dispariția lor.
Datorită dimensiunilor mici, aceste teste se scufundă foarte încet; un singur test microscopic poate dura aproximativ 10-50 de ani pentru a se scufunda la fund! Având în vedere acea coborâre lentă, un curent de numai 1 cm / sec ar putea duce testul până la 15.000 km distanță de punctul său de origine înainte de a ajunge în partea de jos. În ciuda acestui fapt, sedimentele dintr-o anumită locație sunt bine potrivite cu tipurile de organisme și gradul de productivitate care apare în apele aeriene. Aceasta înseamnă că particulele de sediment trebuie să se scufunde până la fund cu o rată mult mai rapidă, astfel încât acestea se acumulează sub punctul lor de origine înainte ca curenții să le poată dispersa. Majoritatea testelor nu se scufundă ca particule individuale; aproximativ 99% dintre acestea sunt consumate mai întâi de un alt organism și sunt apoi agregate și expulzate ca pelete mari de fecale , care se scufundă mult mai repede și ajung la fundul oceanului în doar 10-15 zile. Acest lucru nu oferă particulelor atât de mult timp pentru a se dispersa, iar sedimentul de mai jos va reflecta producția care se produce în apropierea suprafeței. Rata crescută de scufundare prin acest mecanism a fost numită „expresul fecal”.
Hidrogen
Apa de mare conține multe substanțe dizolvate diferite. Ocazional apar reacții chimice care fac ca aceste substanțe să precipite sub formă de particule solide, care apoi se acumulează sub formă de sedimente hidrogenate. Aceste reacții sunt de obicei declanșate de o schimbare a condițiilor, cum ar fi o schimbare de temperatură, presiune sau pH, care reduce cantitatea de substanță care poate rămâne într-o stare dizolvată. Nu există mult sediment hidrogen în ocean în comparație cu sedimentele litogene sau biogene, dar există câteva forme interesante.
În orificiile hidrotermale apa de mare se filtrează în fundul mării, unde devine supraîncălzită de magmă înainte de a fi expulzată de aerisire. Această apă supraîncălzită conține multe substanțe dizolvate și, atunci când întâlnește apa rece de mare după ce a părăsit orificiul de ventilare, aceste particule precipită, mai ales sub formă de sulfuri metalice. Aceste particule alcătuiesc „fumul” care curge dintr-o gură de aerisire și, în cele din urmă, se poate așeza pe fund ca sediment hidrogen. Aerisirile hidrotermale sunt distribuite de-a lungul limitelor plăcilor Pământului, deși pot fi găsite și în locații intra-plăci, cum ar fi vulcanii hotspot. În prezent există aproximativ 500 de câmpuri active de ventilație hidrotermală submarină, aproximativ jumătate observate vizual la fundul mării și cealaltă jumătate suspectate de indicatorii coloanei de apă și / sau depozitele de pe fundul mării.
Nodulii de mangan sunt bucăți rotunjite de mangan și alte metale care se formează pe fundul mării, având în general un diametru cuprins între 3-10 cm, deși uneori pot ajunge până la 30 cm. Nodulii se formează într-un mod similar cu perlele; există un obiect central în jurul căruia straturile concentrice sunt depuse încet, determinând nodulul să crească în timp. Compoziția nodulilor poate varia oarecum în funcție de localizarea lor și de condițiile de formare a acestora, dar sunt de obicei dominate de oxizi de mangan și fier. De asemenea, pot conține cantități mai mici de alte metale, cum ar fi cuprul, nichelul și cobaltul. Precipitarea nodulilor de mangan este unul dintre cele mai lente procese geologice cunoscute; cresc la ordinul a câțiva milimetri pe milion de ani. Din acest motiv, ele se formează numai în zone în care există rate scăzute de acumulare a sedimentului litogen sau biogen, deoarece orice altă depunere de sediment ar acoperi rapid nodulii și ar preveni creșterea ulterioară a nodulilor. Prin urmare, nodulii de mangan sunt de obicei limitați la zone din oceanul central, departe de intrări litogene sau biogene semnificative, unde uneori se pot acumula în număr mare pe fundul mării (Figura 12.4.2 dreapta). Deoarece nodulii conțin o serie de metale valoroase din punct de vedere comercial, a existat un interes semnificativ în exploatarea nodulilor în ultimele decenii, deși majoritatea eforturilor au rămas până acum în stadiul explorator. O serie de factori au împiedicat extracția pe scară largă a nodulilor, inclusiv costurile ridicate ale operațiunilor miniere de mare adâncime , problemele politice legate de drepturile miniere și preocupările de mediu legate de extracția acestor resurse neregenerabile.
Evaporitele sunt sedimente hidrogenate care se formează atunci când apa de mare se evaporă, lăsând materialele dizolvate să precipite în solide, în special halit (sare, NaCI). De fapt, evaporarea apei de mare este cea mai veche formă de producere a sării pentru uz uman și se desfășoară și astăzi. Depozite mari de evaporite de halită există în mai multe locuri, inclusiv sub Marea Mediterană. Începând cu aproximativ 6 milioane de ani în urmă, procesele tectonice au închis Marea Mediterană de la Atlantic, iar clima caldă a evaporat atât de multă apă încât Marea Mediterană a fost aproape complet uscată, lăsând depozite mari de sare în locul său (eveniment cunoscut sub numele de Messinian Criza Salinității ). În cele din urmă, Marea Mediterană a reinundat acum aproximativ 5,3 milioane de ani, iar depozitele de halită au fost acoperite de alte sedimente, dar rămân în continuare sub fundul mării.
din Bahamas
o zonă de subducție
Ooliții sunt boabe mici, rotunjite, formate din straturi concentrice de precipitare a materialului în jurul unei particule suspendate. Sunt de obicei compuse din carbonat de calciu, dar pot proveni și din fosfați și alte materiale. Acumularea de ooliți are ca rezultat nisipul oolitic, care se găsește în cea mai mare abundență din Bahamas.
Hidrații de metan sunt un alt tip de depozit hidrogen cu o potențială aplicație industrială. Toate produsele de eroziune terestră includ o mică proporție de materie organică derivată în mare parte din plante terestre. Fragmente minuscule din acest material plus alte materii organice din plante și animale marine se acumulează în sedimente terigene, în special la câteva sute de kilometri de țărm. Pe măsură ce sedimentele se acumulează, părțile mai adânci încep să se încălzească (de la căldura geotermală), iar bacteriile încep să lucreze, descompunând materia organică conținută. Deoarece acest lucru se întâmplă în absența oxigenului (alias condiții anaerobe), produsul secundar al acestui metabolism este gazul metan (CH4). Metanul eliberat de bacterii încet bule în sus prin sediment spre fundul mării. La adâncimi de apă cuprinse între 500 m și 1.000 m și la temperaturile scăzute tipice de pe fundul mării (aproape de 4 ° C), apa și metanul se combină pentru a crea o substanță cunoscută sub numele de hidrat de metan. La câțiva metri până la sute de metri de fundul mării, temperatura este suficient de scăzută pentru ca hidratul de metan să fie stabil și hidrații se acumulează în sediment. Hidratul de metan este inflamabil deoarece atunci când este încălzit, metanul este eliberat sub formă de gaz. Metanul din sedimentele de la fundul mării reprezintă un rezervor enorm de energie a combustibililor fosili. Deși corporațiile energetice și guvernele sunt nerăbdătoare să dezvolte modalități de a produce și vinde acest metan, oricine înțelege implicațiile extracției și utilizării schimbărilor climatice poate vedea că aceasta ar fi o prostie.
Cosmogen
.jpg)
Sedimentul cosmogen este derivat din surse extraterestre și vine în două forme primare; sferule microscopice și resturi mai mari de meteori. Sferulele sunt compuse în mare parte din silice sau fier și nichel și se crede că sunt expulzate pe măsură ce meteorii ard după ce au intrat în atmosferă. Resturile meteorice provin din coliziunile de meteoriți cu Pământul. Aceste coliziuni cu impact ridicat evacuează particulele în atmosferă care în cele din urmă se așează pe Pământ și contribuie la sedimente. La fel ca sferulele, resturile meteorice sunt în mare parte silice sau fier și nichel. O formă de resturi din aceste coliziuni sunt tectitele , care sunt picături mici de sticlă. Acestea sunt probabil compuse din silice terestră care a fost evacuată și topită în timpul unui impact de meteorit, care apoi s-a solidificat pe măsură ce s-a răcit la revenirea la suprafață.
Sedimentul cosmogen este destul de rar în ocean și nu se acumulează de obicei în depozite mari. Cu toate acestea, se adaugă în mod constant prin praf spațial care plouă continuu pe Pământ. Aproximativ 90% din resturile cosmogene primite sunt vaporizate pe măsură ce intră în atmosferă, dar se estimează că 5 până la 300 de tone de praf spațial aterizează pe suprafața Pământului în fiecare zi.
Compoziţie
Vâscoase silicioase
Vărsătura silicioasă este un tip de sediment pelagic biogen situat pe fundul oceanului profund . Reziduurile silicioase sunt cele mai puțin frecvente dintre sedimentele de mare adâncime și reprezintă aproximativ 15% din fundul oceanului. Reziduurile sunt definite ca sedimente care conțin cel puțin 30% resturi scheletice de microorganisme pelagice. Reziduurile silicioase sunt compuse în mare parte din schelete pe bază de silice ale unor organisme marine microscopice, cum ar fi diatomeele și radiolarii . Alte componente ale reziduurilor silicioase din apropierea marginilor continentale pot include particule de silice derivate terestru și spicule de burete. Reziduurile silicioase sunt compuse din schelete fabricate din silice de opal Si (O 2 ) , spre deosebire de reziduurile calcaroase , care sunt realizate din schelete ale organismelor de carbonat de calciu (adică coccolitofori ). Silica (Si) este un element bioesențial și este reciclată eficient în mediul marin prin ciclul de silice . Distanța față de mase terestre, adâncimea apei și fertilitatea oceanului sunt factori care afectează conținutul de siliciu opal din apa de mare și prezența exceselor de siliciu.
forme minerale |
protist implicat |
numele scheletului | dimensiunea tipică | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
SiO 2 silice cuarț sticlă opal chert |
diatomee |
|
frustule | 0,002 până la 0,2 mm |
|
microfosile de diatomee de acum 40 de milioane de ani | |
| radiolarian |
.jpg)
|
test sau coajă | 0,1 până la 0,2 mm |
,_Haeckel_(28187768550).jpg)
|
coajă de silice elaborată a unui radiolarian | ||
Pământul diatomeu este o rocă sedimentară moale, silicioasă , formată din microfosile sub formă de frustule (cochilii) de diatomee cu o singură celulă (faceți clic pentru mărire)
.jpg)
.jpg)
Vâscoase calcaroase
Termenul calcaros poate fi aplicat unei roci fosile, sedimentare sau sedimentare care este formată din sau conține o proporție mare de carbonat de calciu sub formă de calcit sau aragonit . Sedimentele calcaroase ( calcarul ) sunt de obicei depuse în apă puțin adâncă lângă pământ, deoarece carbonatul este precipitat de organismele marine care au nevoie de substanțe nutritive derivate din pământ. În general vorbind, cu cât sunt mai departe sedimentele terestre, cu atât sunt mai puțin calcaroase. Unele zone pot avea sedimente calcaroase intercalate din cauza furtunilor sau a modificărilor curenților oceanici. Ooze calcaroase este o formă de carbonat de calciu derivat din organismele planctonice care se acumulează pe fundul mării . Acest lucru poate apărea numai dacă oceanul este mai puțin adânc decât adâncimea de compensare a carbonatului . Sub această adâncime, carbonatul de calciu începe să se dizolve în ocean și numai sedimentele non-calcaroase sunt stabile, cum ar fi vărsarea silicioasă sau argila roșie pelagică .
|
calcaros se prelinge
|
|||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
forme minerale |
protist implicat |
numele scheletului | dimensiunea tipică | ||||
|
CaCO 3 calcită aragonit calcar marmură calcaroasă |
foraminiferan |
|
test sau coajă | sub 1 mm |
|
Testul calcificat al unui foraminiferan planctic. Există aproximativ 10.000 de specii vii de foraminiferani | |
| coccolithophore |
|
coccolite | sub 0,1 mm |
|
Coccolithophores sunt cea mai mare sursă globală de carbonat de calciu biogen și contribuie semnificativ la ciclul global al carbonului . Ele sunt principalul constituent al depozitelor de cretă, cum ar fi stâncile albe din Dover . | ||
Microfosile calcaroase din sedimentele marine constând în principal din discoaster în formă de stea cu o stropire de coccoliti
Ilustrație a unui Globigerina suge
Coji ( teste ), obținute de obicei din carbonat de calciu, dintr-un izvor foraminiferal de pe fundul oceanului adânc
Sedimente litificate
Opalul poate conține microfosile protiste de diatomee, radiolari, silicoflagelați și ebridieni
.jpg)
Distribuție
Unde și cum se acumulează sedimentele va depinde de cantitatea de material provenită de la o sursă, de distanța față de sursă, de timpul pe care sedimentul a trebuit să-l acumuleze, de cât de bine sunt conservate sedimentele și de cantitățile altor tipuri de sedimente care sunt, de asemenea, adăugate la sistem.
Ratele de acumulare a sedimentelor sunt relativ lente în cea mai mare parte a oceanului, în multe cazuri durând mii de ani până la formarea unor depozite semnificative. Sedimentul litogen se acumulează cel mai rapid, de ordinul unui metru sau mai mult la mie de ani, pentru particulele mai aspre. Cu toate acestea, ratele de sedimentare în apropierea gurilor râurilor mari cu deversare mare pot fi cu ordinele de mărime mai mari.
Reziduurile biogene se acumulează cu o rată de aproximativ 1 cm pe mia de ani, în timp ce mici particule de argilă sunt depozitate în oceanul adânc la aproximativ un milimetru pe mia de ani. După cum s-a descris mai sus, nodulii de mangan au o rată de acumulare incredibil de lentă, câștigând 0,001 milimetri la mia de ani.
.jpg)
Sedimentele marine sunt cele mai groase în apropierea marginilor continentale, unde pot avea o grosime de peste 10 km. Acest lucru se datorează faptului că scoarța din apropierea marginilor continentale pasive este adesea foarte veche, permițând o perioadă lungă de acumulare și deoarece există o cantitate mare de intrări de sedimente terigene provenind de pe continente. Aproape de sistemele de creastă ale oceanului mijlociu în care se formează o nouă crustă oceanică , sedimentele sunt mai subțiri, deoarece au avut mai puțin timp să se acumuleze pe scoarța mai tânără.
Pe măsură ce distanța crește de la un centru de răspândire a crestei, sedimentele devin din ce în ce mai groase, crescând cu aproximativ 100-200 m de sediment pentru fiecare 1000 km distanță de axa crestei. Cu o rată de răspândire a fundului mării de aproximativ 20-40 km / milion de ani, aceasta reprezintă o rată de acumulare a sedimentelor de aproximativ 100-200 m la fiecare 25-50 milioane de ani.
Diagrama de la începutul acestui articol ↑ arată distribuția principalelor tipuri de sedimente pe fundul oceanului. Sedimentele cosmogene ar putea ajunge în orice parte a oceanului, dar se acumulează în abundențe atât de mici încât sunt copleșite de alte tipuri de sedimente și, prin urmare, nu sunt dominante în nicio locație. În mod similar, sedimentele hidrogenate pot avea concentrații mari în locații specifice, dar aceste regiuni sunt foarte mici la scară globală. Deci, sedimentele cosmogene și hidrogenate pot fi în mare parte ignorate în discuția modelelor globale de sedimente.
Sedimentele litogene / terigene grosiere sunt dominante în apropierea marginilor continentale, deoarece scurgerea terenului , deversarea râului și alte procese depun cantități mari de aceste materiale pe platoul continental . O mare parte din acest sediment rămâne pe sau lângă raft, în timp ce curenții de turbiditate pot transporta materialul pe versantul continental până la fundul oceanului adânc ( câmpia abisală ). Sediment Lithogenous este de asemenea comună la poli unde acopere gheața groasă poate limita producția primară și glaciar depozite de sedimente desfaceți de-a lungul marginii de gheață.
Sedimentele litogene grosiere sunt mai puțin frecvente în oceanul central, deoarece aceste zone sunt prea departe de surse pentru ca aceste sedimente să se acumuleze. Particulele de lut foarte mici fac excepție și, așa cum este descris mai jos, se pot acumula în zone pe care nu le vor atinge alte sedimente litogene.
Distribuția sedimentelor biogene depinde de ratele lor de producție, dizolvare și diluare de către alte sedimente. Zonele de coastă prezintă o producție primară foarte ridicată, astfel încât s-ar putea aștepta depozite biogene abundente în aceste regiuni. Cu toate acestea, sedimentul trebuie să fie> 30% biogen pentru a fi considerat un exces biogen și chiar și în zonele de coastă productive există atât de mult aport litogen încât mlaștină materialele biogene, iar pragul de 30% nu este atins. Deci, zonele de coastă rămân dominate de sedimente litogene, iar sedimentele biogene vor fi mai abundente în mediile pelagice în care există un aport litogen redus.
Pentru ca sedimentele biogene să acumuleze rata lor de producție trebuie să fie mai mare decât viteza cu care se dizolvă testele . Silica este insaturată în întregul ocean și se va dizolva în apa de mare, dar se dizolvă mai ușor în apă mai caldă și presiuni mai mici; adică se dizolvă mai repede lângă suprafață decât în apele adânci. Prin urmare, sedimentele de silice se vor acumula numai în regiuni mai reci, cu o productivitate ridicată, unde se acumulează mai repede decât se dizolvă. Aceasta include regiuni de umflare din apropierea ecuatorului și la latitudini ridicate, unde există substanțe nutritive abundente și apă mai rece.
Reziduurile formate în apropierea regiunilor ecuatoriale sunt de obicei dominate de radiolari, în timp ce diatomeele sunt mai frecvente în reziduurile polare. Odată ce testele de silice s-au așezat pe fund și sunt acoperite de straturi ulterioare, acestea nu mai sunt supuse dizolvării și sedimentul se va acumula. Aproximativ 15% din fundul mării este acoperit de vărsături silicioase.
Sedimentele biogene de carbonat de calciu necesită, de asemenea, producția pentru a depăși dizolvarea, pentru ca sedimentele să se acumuleze, dar procesele implicate sunt puțin diferite de cele pentru silice. Carbonatul de calciu se dizolvă mai ușor în apă mai acidă. Apa de mare rece conține mai mult CO 2 dizolvat și este puțin mai acidă decât apa mai caldă. Așadar, testele cu carbonat de calciu sunt mai susceptibile de a se dizolva în apă polară mai rece, mai adâncă decât în apă caldă, tropicală, de suprafață. La poli apa este rece în mod uniform, astfel încât carbonatul de calciu se dizolvă ușor la toate adâncimile, iar sedimentele carbonatice nu se acumulează. În regiunile temperate și tropicale carbonatul de calciu se dizolvă mai ușor pe măsură ce se scufundă în apă mai adâncă.
Adâncimea la care carbonatul de calciu se dizolvă cât de repede se acumulează se numește adâncimea de compensare a carbonatului de calciu sau adâncimea de compensare a calcitului , sau pur și simplu CCD. Lysocline reprezintă adâncimile unde viteza de dizolvare a carbonatului de calciu crește dramatic (similar termoclinei și halocline ). La adâncimi mai mici decât acumularea de carbonat CCD va depăși viteza de dizolvare, iar sedimentele carbonatice vor fi depuse. În zone mai adânci decât CCD, rata dizolvării va depăși producția și nu se pot acumula sedimente carbonatate (a se vedea diagrama din dreapta). CCD se găsește de obicei la adâncimi de 4 - 4,5 km, deși este mult mai puțin adânc la polii în care apa de suprafață este rece. Astfel, reziduurile calcaroase se vor găsi în cea mai mare parte în apele tropicale sau temperate cu mai puțin de 4 km adâncime, cum ar fi de-a lungul sistemelor de creastă din mijlocul oceanului și pe vârfurile munte și platourile .
CCD este mai adânc în Atlantic decât în Pacific, deoarece Pacificul conține mai mult CO 2 , făcând apa mai acidă și carbonatul de calciu mai solubil. Acest lucru, împreună cu faptul că Pacificul este mai adânc, înseamnă că Atlanticul conține mai multe sedimente calcaroase decât Pacificul. Una peste alta, aproximativ 48% din fundul mării este dominat de vărsături calcaroase.
O mare parte din restul fundului oceanului profund (aproximativ 38%) este dominat de argile abisale. Acest lucru nu este atât rezultatul unei abundențe de formare a argilei, cât mai degrabă lipsa oricărui alt tip de sediment. Particulele de argilă sunt în mare parte de origine terestră, dar, deoarece sunt atât de mici, sunt ușor dispersate de vânt și curenți și pot ajunge în zone inaccesibile altor tipuri de sedimente. Argile domină în centrul Pacificului de Nord, de exemplu. Această zonă este prea departe de pământ pentru ca sedimentul litogen gros să ajungă, nu este suficient de productivă pentru a se acumula teste biogene și este prea adâncă pentru ca materialele calcaroase să ajungă la fund înainte de a se dizolva.
Deoarece particulele de argilă se acumulează atât de încet, fundul oceanului adânc dominat de argilă găzduiește adesea sedimente hidrogenate, cum ar fi nodulii de mangan. Dacă s-ar produce aici orice alt tip de sediment, acesta s-ar acumula mult mai repede și ar îngropa nodulii înainte ca aceștia să aibă șansa de a crește.
Grosime
Sedimente de coastă
Mediile marine cu apă puțin adâncă se găsesc în zone între țărm și apă mai adâncă, cum ar fi un perete de recif sau o ruptură a raftului. Apa din acest mediu este superficială și limpede, permițând formarea diferitelor structuri sedimentare, roci carbonatate, recife de corali și permițând anumitor organisme să supraviețuiască și să devină fosile.
Sedimentul în sine este adesea compus din calcar , care formează cu ușurință în mică adâncime, apele calme calde. Mediile marine de mică adâncime nu sunt compuse exclusiv din sedimente siliciclastice sau carbonice . Deși nu pot coexista întotdeauna, este posibil să existe un mediu marin superficial compus exclusiv din sedimente carbonice sau unul care este compus complet din sedimente siliciclastice. Sedimentele marine cu apă de mică adâncime sunt alcătuite din granule mai mari, deoarece boabele mai mici au fost spălate în apă mai adâncă. În roci sedimentare compuse din sedimente carbonice, pot exista și minerale evaporite . Cele mai comune minerale de evaporită găsite în depozitele moderne și antice sunt gipsul, anhidrita și halita; pot apărea sub formă de straturi cristaline, cristale izolate sau grupuri de cristale.
În ceea ce privește timpul geologic, se spune că majoritatea rocilor sedimentare fanerozoice au fost depozitate în medii marine de mică adâncime, deoarece aproximativ 75% din carapacea sedimentară este alcătuită din sedimente marine de mică adâncime; apoi se presupune că rocile sedimentare precambriene au fost depuse și în apele marine de mică adâncime, cu excepția cazului în care este identificat în mod specific altfel. Această tendință este văzută în regiunea nord-americană și caraibiană. De asemenea, ca urmare a destrămării supercontinentului și a altor procese de deplasare a plăcilor tectonice, sedimentele marine de mică adâncime prezintă variații mari în ceea ce privește cantitatea în timpul geologic.
Bioturbare
Bioturbarea este prelucrarea sedimentelor de către animale sau plante. Acestea includ vizuinarea, ingestia și defecarea boabelor de sedimente. Activitățile de bioturbare au un efect profund asupra mediului și sunt considerate a fi un factor principal al biodiversității . Studiul formal al bioturbării a început în anii 1800 de către Charles Darwin experimentând în grădina sa. Perturbarea sedimentelor acvatice și terestre a solurilor prin activități semnificative bioturbating oferă servicii ecosistemice . Acestea includ modificarea substanțelor nutritive din sedimentele acvatice și a apei suprapuse, adăpostirea altor specii sub formă de vizuini în ecosistemele terestre și de apă și producția de sol pe uscat.
Bioturbatorii sunt ingineri ai ecosistemelor, deoarece modifică disponibilitatea resurselor pentru alte specii prin schimbările fizice pe care le fac în mediul lor. Acest tip de schimbare a ecosistemului afectează evoluția speciilor care coabitează și a mediului, ceea ce este evident în urmele de fosile rămase în sedimentele marine și terestre. Alte efecte de bioturbare includ modificarea texturii sedimentelor ( diageneză ), bioirigarea și deplasarea microorganismelor și a particulelor nevii . Bioturbarea este uneori confundată cu procesul de bioirigare , cu toate acestea aceste procese diferă în ceea ce amestecă; bioirigarea se referă la amestecul de apă și substanțe dizolvate în sedimente și este un efect al bioturbării
Morsele și somonul sunt exemple de bioturbatori mari. Deși activitățile acestor mari bioturbatori macrofaunici sunt mai evidente, bioturbatorii dominanți sunt nevertebratele mici, cum ar fi polihete , creveți fantomă și creveți cu noroi. Activitățile acestor nevertebrate mici, care includ îngroșarea și ingestia și defecația boabelor de sediment, contribuie la amestecarea și modificarea structurii sedimentelor.
Bioirigare
Bioirrigation este procesul de bentice organismelor de spălare lor vizuini cu suprapusă apă . Schimbul de substanțe dizolvate între apa de pori și apa de mare care rezultă este un proces important în contextul biogeochimiei oceanelor. Mediile acvatice de coastă au deseori organisme care destabilizează sedimentele . Acestea schimbă starea fizică a sedimentului. Îmbunătățind astfel condițiile pentru alte organisme și pentru ei înșiși. Aceste organisme cauzează adesea și bioturbarea , care este frecvent utilizată în mod interschimbabil sau în referință cu bioirigarea.
Bioirigarea funcționează ca două procese diferite. Aceste procese sunt cunoscute sub denumirea de prelucrare și ventilație a particulelor , care este opera macro- nevertebratelor bentice (de obicei, cele care se îngropă). Această prelucrare și ventilație a particulelor este cauzată de organisme atunci când se hrănesc (hrănire faunistică), defecează , vizuină și respiră . Bioirigarea este responsabilă pentru o cantitate mare de transport oxidativ și are un impact mare asupra ciclurilor biogeochimice .
Sedimente pelagice
Sedimentele pelagice , sau pelagitul , sunt sedimente cu granulație fină care se acumulează ca rezultat al așezării particulelor pe fundul oceanului deschis, departe de uscat. Aceste particule constau în principal din cochilii microscopice, calcaroase sau silicioase de fitoplancton sau zooplancton ; argilă : dimensiune siliciclastice sediment ; sau un amestec dintre acestea. Urme de praf meteoric și cantități variabile de cenușă vulcanică apar și în sedimentele pelagice. Pe baza compoziției masei, există trei tipuri principale de sedimente pelagice: mase silicioase , mase calcaroase și argile roșii .
Compoziția sedimentelor pelagice este controlată de trei factori principali. Primul factor este distanța față de masele terestre majore, care afectează diluarea lor prin sedimente terigene sau derivate din pământ. Al doilea factor este adâncimea apei, care afectează conservarea atât a particulelor biogene silicioase, cât și a celor calcaroase, pe măsură ce se așează la fundul oceanului. Factorul final este fertilitatea oceanelor, care controlează cantitatea de particule biogene produse în apele de suprafață.
Turbidite
Turbiditele sunt depozitele geologice ale unui curent de turbiditate , care este un tip de amalgamare a fluxului gravitațional fluid și sedimentar responsabil pentru distribuirea unor cantități mari de sedimente clastice în oceanul adânc . Turbiditele sunt depozitate în jgheaburile adânci ale oceanului sub platforma continentală sau în structuri similare în lacurile adânci, de avalanșele subacvatice care alunecă pe versanții abrupți ai marginii platformei continentale. Când materialul se odihnește în jgheabul oceanului, nisipul și alte materiale grosiere se așează mai întâi, urmate de noroi și, în cele din urmă, de particule foarte fine. Această secvență de depunere creează secvențele Bouma care caracterizează aceste roci.
Conturite
Hemipelagic
Sedimentele hemipelagice , sau hemipelagitul , sunt un tip de sedimente marine care constă din boabe de dimensiuni de argilă și nămol, care sunt terigene și un material biogen derivat din masa de teren cea mai apropiată de depozite sau din organismele care trăiesc în apă. Sedimentele hemipelagice sunt depuse pe rafturile continentale și în creștere continentală și diferă de compoziția sedimentelor pelagice . Sedimentul pelagic este compus în principal din material biogen din organisme care trăiesc în coloana de apă sau pe fundul mării și conține puțin sau deloc material terigen. Materialul terigen include minerale din litosferă, cum ar fi feldspatul sau cuarțul . Vulcanismul pe uscat, sedimentele suflate de vânt, precum și particulele deversate din râuri pot contribui la depozitele hemipelagice. Aceste depozite pot fi utilizate pentru a califica schimbările climatice și pentru a identifica modificările provenienței sedimentelor.
Ecologie
Organismele endobentice trăiesc în sedimentele de pe fundul mării.
Microorganisme
Diatomeele formează un filum (în litigiu) care conține aproximativ 100.000 de specii recunoscute în principal de alge unicelulare. Diatomeele generează aproximativ 20% din oxigenul produs pe planetă în fiecare an, preiau în fiecare an peste 6,7 miliarde de tone metrice de siliciu din apele în care trăiesc și contribuie cu aproape jumătate din materialul organic găsit în oceane.
Diatomeele sunt unul dintre cele mai frecvente tipuri de fitoplancton
Cojile lor de protecție (frustle) sunt fabricate din siliciu
Ele vin în multe forme și dimensiuni
_Various_diatoms.jpg)
Coccolithophores sunt protiste fotosintetice unicelulare minuscule cu doi flageli pentru locomoție. Cele mai multe dintre ele sunt protejate de o coajă acoperită cu plăci circulare ornate sau cântare numite coccolite . Coccolitii sunt fabricați din carbonat de calciu. Termenul de coccolithophore derivă din greacă pentru o sămânță care poartă piatră , referindu-se la dimensiunea lor mică și la pietrele de coccolit pe care le poartă. În condițiile potrivite, ele înfloresc, ca și alte fitoplancton, și pot transforma oceanul în alb lăptos.
Radiolarianii sunt protiști prădători unicelulari încadrați în cochilii globulare elaborate, de obicei făcute din silice și străpunse cu găuri. Numele lor provine din latinescul „radius”. Prind prada extinzând părți ale corpului prin găuri. Ca și în cazul frustulelor de silice ale diatomeelor, cojile radiolare se pot scufunda pe fundul oceanului atunci când radiolarii mor și devin conservați ca parte a sedimentului oceanic. Aceste rămășițe, ca microfosile , oferă informații valoroase despre condițiile oceanice din trecut.
La fel ca diatomeele, radiolarii apar în multe forme
La fel ca și diatomeele, cojile radiolare sunt de obicei realizate din silicat
Cu toate acestea, radiarianii acantarieni au cochilii din cristale de sulfat de stronțiu
Schema schematică a unei coajă radiolariană sferică
.jpg)
.jpg)
La fel ca radiolarii, foraminiferii ( prescurtarea forams ) sunt protiști prădători unicelulari, de asemenea protejați cu cochilii care au găuri în ele. Numele lor provine din latinescul „purtători de găuri”. Cojile lor, adesea numite teste , sunt camerate (forams adaugă mai multe camere pe măsură ce cresc). Cojile sunt de obicei realizate din calcit, dar sunt uneori din particule de sediment aglutinate sau chiton și (rar) din silice. Majoritatea foramelor sunt bentice, dar aproximativ 40 de specii sunt planktice. Acestea sunt cercetate pe scară largă, cu înregistrări de fosile bine stabilite, care permit oamenilor de știință să deducă multe despre mediile și climele din trecut.
Microbentos
Microbentosul marin este un microorganism care trăiește în zona bentonică a oceanului - care trăiește în apropierea sau pe fundul mării sau în interiorul sau pe sedimentele de pe fundul mării. Cuvântul benthos provine din greacă, care înseamnă „adâncimea mării”. Microbentosul se găsește peste tot pe fundul mării sau pe fundul platourilor continentale, precum și în apele mai adânci, cu o diversitate mai mare în sau pe sedimentele de pe fundul mării. În apele puțin adânci, pajiștile de iarbă marină , recifele de corali și pădurile de vară oferă habitate deosebit de bogate. În zonele fotice, diatomeele bentice domină ca organisme fotosintetice. În zonele intertidale, schimbarea mareelor controlează puternic oportunitățile pentru microbentos.
Elphidium este un gen larg răspândit de foramuri bentice
Heterohelix , un gen dispărut de foramuri bentice
- Microanimale marine
Darkfield fotografia unui gastrotrihe , 0.06-3.0 mm lungime, un vierme asemănător unui animal viu între particulele de sedimente
Pliciloricus enigmaticus blindat , lung de aproximativ 0,2 mm, trăiește în spații între pietriș marin
Atât foraminiferele, cât și diatomeele au forme planctonice și bentice , adică pot deriva în coloana de apă sau pot trăi pe sedimentele de la fundul oceanului. Oricum, cochiliile lor ajung pe fundul mării după ce mor. Aceste cochilii sunt utilizate pe scară largă ca proxy-uri climatice . Compoziția chimică a cochiliilor este o consecință a compoziției chimice a oceanului la momentul formării cochiliilor. Temperaturile apei din trecut pot fi, de asemenea, deduse din raporturile izotopilor de oxigen stabili din cochilii, deoarece izotopii mai ușori se evaporă mai ușor în apă mai caldă, lăsând izotopii mai grei din cochilii. Informațiile despre climele trecute pot fi deduse mai departe din abundența de forams și diatomee, deoarece acestea tind să fie mai abundente în apă caldă.
Evenimentul de dispariție bruscă care a ucis dinozaurii acum 66 de milioane de ani a dus la dispariția a trei sferturi din toate celelalte specii de animale și plante. Cu toate acestea, foramurile bentice de adâncime au înflorit în urma. În 2020, s-a raportat că cercetătorii au examinat compoziția chimică a mii de probe din aceste foramuri bentonice și și-au folosit descoperirile pentru a construi cea mai detaliată înregistrare climatică a Pământului vreodată.
Unele endolite au o viață extrem de lungă. În 2013, cercetătorii au raportat dovezi ale endolitilor pe fundul oceanului, poate de milioane de ani, cu o generație de 10.000 de ani. Acestea se metabolizează încet și nu într-o stare inactivă. Se estimează că unele Actinobacterii găsite în Siberia au o vechime de jumătate de milion de ani.
Miezuri de sedimente
Diagrama din dreapta arată un exemplu de miez de sediment. Eșantionul a fost preluat din fiordul Upernavik în jurul anului 2018. S-au făcut măsurători ale mărimii bobului, iar vârful de 50 cm a fost datat cu metoda 210 Pb .
Prelucrarea carbonului
(2) Sedimentele din zona fotică sunt locuite de microalge bentonice care produc noi substanțe organice in situ, iar animalele care pot pășuna pot afecta creșterea acestor producători primari.
(3) Animalele bioturbatoare transferă carbonul labil din stratul de suprafață al sedimentului în straturile mai adânci din sedimente. (Axa verticală este adâncimea; axa orizontală este concentrarea)
(4) Organismele care alimentează suspensia îmbunătățesc transferul de particule suspendate din coloana de apă către sedimente (biodepunere).
(5) Buretele consumă carbon organic dizolvat și produce resturi celulare care pot fi consumate de organismele bentice (adică bucla buretelui ).
Gândirea la carbonul oceanic și sechestrarea carbonului s-a schimbat în ultimii ani de la o perspectivă a reactivității chimice bazată pe structură către o viziune care include rolul ecosistemului în ratele de degradare a carbonului organic. Această schimbare în ceea ce privește implicarea carbonului organic și a ecosistemului include aspecte ale „revoluției moleculare” din biologie, descoperiri privind limitele vieții, progrese în modelarea cantitativă, studii paleo ale ciclului carbonului oceanic , tehnici analitice noi și eforturi interdisciplinare. În 2020, LaRowe și colab. a subliniat o viziune largă a acestei probleme, care este răspândită în mai multe discipline științifice legate de sedimentele marine și ciclismul global al carbonului.
Istoria evolutivă
Animație de rupere PangeaSuprafața Pământului s-a remodelat continuu de-a lungul a miliarde de ani. Continentele s-au format și s-au despărțit, migrând pe suprafață și uneori combinându-se pentru a forma un supercontinent . Primul supercontinent cunoscut Rodinia s-a adunat acum aproximativ un miliard de ani și apoi a început să se destrame în urmă cu aproximativ 700 de milioane de ani. Continentele s-au recombinat ulterior pentru a forma Pannotia , cu 600 până la 540 de milioane de ani în urmă , apoi în cele din urmă Pangea , care s-a despărțit acum 200 de milioane de ani .
Pentru început, Pământul a fost topit din cauza vulcanismului extrem și a ciocnirilor frecvente cu alte corpuri. În cele din urmă, stratul exterior al planetei s-a răcit pentru a forma o crustă solidă și apa a început să se acumuleze în atmosferă. Luna format curând după aceea, eventual , ca urmare a impactului unui planetoid cu Pământul. Dezactivarea și activitatea vulcanică au produs atmosfera primordială. Condensarea vaporilor de apă , mărită de gheața livrată de comete , a produs oceanele .
La începutul Arheanului , în urmă cu aproximativ patru miliarde de ani, rocile erau adesea puternic metamorfizate în sedimente de ape adânci, cum ar fi grăsile , nămoluri , sedimente vulcanice și formațiuni de fier în bandă . Centurile Greenstone sunt formațiuni tipice arheanice, constând din alternarea rocilor metamorfice de grad înalt și scăzut. Rocile de înaltă calitate au fost derivate din arcuri insulare vulcanice , în timp ce rocile metamorfice de grad scăzut reprezentau sedimente de mare adâncime erodate din rocile insulei vecine și depozitate într-un bazin antearc . Primul supercontinent Rodinia s-a adunat acum aproximativ un miliard de ani și a început să se destrame după aproximativ 250 de milioane de ani în ultima parte a Proterozoicului .
Paleozoic , 542 până la 251 în urmă cu milioane de ani (Ma), a început la scurt timp după destrămarea Pannotia și la sfârșitul unei epoci globale de gheață. De-a lungul paleozoicului timpuriu, pământul Pământului a fost împărțit într-un număr substanțial de continente relativ mici. Spre sfârșitul erei, continentele s-au adunat într-un supercontinent numit Pangea , care a inclus cea mai mare parte a suprafeței terestre a Pământului. În timpul Silurianului , care a început 444 Ma, Gondwana a continuat o deriva lentă spre sud către latitudini sudice înalte. Topirea calotelor glaciare și ghețari au contribuit la o creștere a nivelului mării , ușor de recunoscut din faptul că siluriana sedimente se suprapun peste erodate sedimente Ordovician, formând un unconformity . Alte cratoni și fragmente de continent au derivat împreună lângă ecuator, începând formarea unui al doilea supercontinent cunoscut sub numele de Euramerica .
În timpul triasicului , sedimentele oceanului adânc au fost depuse și ulterior au dispărut prin subducția plăcilor oceanice, așa că se știe foarte puțin despre oceanul triasic deschis. Supercontinentul Pangea s-a rupt în timpul Triasicului - mai ales târziu în perioadă -, dar nu se separase încă. Primele sedimente non-marine din ruptura care marchează destrămarea inițială a Pangea sunt de vârstă triasică târzie. Din cauza țărmului limitat al unei mase super-continentale, depozitele marine triasice sunt relativ rare la nivel global; în ciuda proeminenței lor în Europa de Vest, unde a fost studiat pentru prima dată triasicul. În America de Nord , de exemplu, depozitele marine sunt limitate la câteva expuneri în vest. Astfel, stratigrafia triasică se bazează în principal pe organisme care trăiesc în lagune și medii hipersaline, cum ar fi crustaceele Estheria și vertebratele terestre.
| Habitate marine |
|---|
Modele sau urme de bioturbare sunt păstrate în roca litificată . Studiul unor astfel de tipare se numește icnologie , sau studiul „urmelor fosile”, care, în cazul bioturbatorilor, sunt fosile lăsate în urmă de săpatul sau săpătura animalelor. Acest lucru poate fi comparat cu amprenta lăsată în urmă de aceste animale. În unele cazuri, bioturbarea este atât de omniprezentă încât distruge complet structurile sedimentare , cum ar fi straturile laminate sau așternuturile încrucișate . Astfel, afectează disciplinele sedimentologiei și stratigrafiei din cadrul geologiei. Studiul icnofabricilor cu bioturbator utilizează profunzimea fosilelor, tăierea transversală a fosilelor și claritatea (sau cât de bine definită) a fosilei pentru a evalua activitatea care a avut loc în sedimentele vechi. De obicei, cu cât este mai profundă fosila, cu atât specimenul este mai bine conservat și mai bine definit.
S- au găsit urme importante de fosile provenite din bioturbare în sedimentele marine din sedimentele de maree, de coastă și de mare adâncă. În plus, dunele de nisip sau sedimentele eoliene sunt importante pentru conservarea unei largi varietăți de fosile. S-au găsit dovezi ale bioturbării în miezurile de sedimente din adâncime, inclusiv în înregistrări lungi, deși actul care extrage miezul poate perturba semnele bioturbării, în special la adâncimi mai mici. Artropodele, în special, sunt importante pentru înregistrarea geologică a bioturbării sedimentelor eoliene. Înregistrările dunelor arată urme ale animalelor care se îngropau până în Mesozoicul inferior, 250 Ma, deși bioturbarea în alte sedimente a fost văzută încă din 550 Ma.
Istoria cercetării
Primul studiu major asupra sedimentelor oceanelor profunde a avut loc între 1872 și 1876 cu expediția HMS Challenger , care a parcurs aproape 70.000 de mile marine, prelevând apă de mare și sedimente marine. Obiectivele științifice ale expediției au fost măsurarea fizică a apei de mare la diferite adâncimi, precum și prelevarea de probe, astfel încât să poată fi determinată compoziția chimică, împreună cu orice particule sau organisme marine prezente. Aceasta a inclus prelevarea de probe și analiza sedimentelor de pe fundul oceanului adânc. Înainte de călătoria Challenger , oceanografia fusese în principal speculativă. Fiind prima croazieră oceanografică adevărată, expediția Challenger a pus bazele unei întregi discipline academice și de cercetare.
Teoriile anterioare ale derivei continentale propuneau că continentele în mișcare „ară” prin fundul fix și imobil. Mai târziu, în anii 1960, ideea că fundul mării în sine se mișcă și, de asemenea, poartă continentele cu ea pe măsură ce se răspândește dintr-o axă centrală a riftului, a fost propusă de Harold Hess și Robert Dietz . Fenomenul este cunoscut astăzi sub numele de tectonică de plăci . În locațiile în care două plăci se îndepărtează, la crestele mijlocului oceanului, se formează continuu noi funduri marine în timpul răspândirii fundului. În 1968, nava de cercetare oceanografică Glomar Challenger a fost lansată și s-a lansat într-un program de 15 ani, Programul de forare în adâncime . Acest program a furnizat date esențiale care au susținut ipoteza răspândirii fundului mării prin colectarea probelor de roci care au confirmat că cu cât este mai departe de creasta oceanului , cu atât roca era mai veche.