碳酸鹽補償深度

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1、碳酸鹽補償深度 碳酸鹽補償深度是指海洋中碳酸鈣（生物鈣質殼的主要組分）輸入海底的補給速率與溶解速 率相等的深度面，也稱碳酸鈣補償深度。它是海洋中的一個重要物理化學界面。海水表層碳 酸鈣是飽和的。隨著水深增大，由于溫度降低,CO2含量增加，碳酸鈣溶解度增大，至某一 臨界深度，溶解量與補給量相抵平衡，這一臨界深度就是碳酸鈣補償深度（ carbonate compensation depth（CCD）海底富含碳酸鹽的沉積和非碳酸鹽沉積之間的巖相界面。海水到達某一深度時，碳酸鹽 的補給速率和溶解速率可大體得到補償，故名。大約深海底的一半為鈣質軟泥所覆蓋，另一半則為缺少碳酸鹽的沉積物所覆蓋。二者之 間的

2、界線大致隨等深線變化，是因碳酸鹽的溶解速度隨海水深度的增加而增高的緣故。這種 深度的連線便構成碳酸鹽線或碳酸鹽補償面，根據補償物質的不同，補償深度又有方解石補 償深度、文石補償深度及有孔蟲補償深度之分。一般在此補償面之上保留有大量碳酸鹽沉積 物，而此面以下則代之以大量非碳酸鹽沉積物，主要為紅粘土。補償面的深度和形狀因受海 區碳酸鹽補給量和溶解速率、地形、再沉積作用等的影響而變化。在全球范圍內，碳酸鹽補償面的深度變化幅度在2000 米左右。而各大洋不盡相同，如 太平洋為4300 米、大西洋為4900米、印度洋則為4850米。對其深度和形狀的研究，有助 于了解構造運動、海平面變化、海洋物理化學環境

3、等的特點及其演變歷史。碳酸鹽補償深度（CCD）在海底沉積物分布特征上有明顯反映，淺于這一臨界深度的海底, 廣布白色碳酸鈣沉積，在這一深度之下，缺失鈣質沉積（為硅質沉積或褐粘土）。因此， CCD 猶似海底雪線，是海底沉積物最重要的相界面。有時把這一深度的連線稱做碳酸鹽補償線 （CCL ）或碳酸鹽補償面（CCS）簡稱碳酸鹽線。至于碳酸鹽溶躍面，是指海洋中碳酸鹽物質發生 急劇溶解的深度帶，也就是海底沉積物中鈣質殼保存完好與遭受溶蝕破壞之間的分界面，其 位置一般在 CCD 之上，或大體相同的深度上。由于翼足類、浮游有孔蟲殼和顆石的抗溶能 力不同，又可區分出不同的溶躍面，其中翼足類溶躍面最淺，有孔蟲溶躍

4、面次之，顆石溶躍 面最深。CCD 的位置是碳酸鈣物質供給速率和溶解速率的函數，而這兩者又取決于海水肥力、 生物生產力、溫度和CO2含量（CO2分壓）。在深海區，當海水肥力和生產力高時，碳酸鈣 供給速率超過溶解速率， CCD 變深,如赤道輻散帶高生產力區， CCD 往往超過5000 米。但是, 靠近大陸的上升流區，盡管肥力和生產力也高，由于陸源物質的稀釋作用，以及大量生物活 動導致CO2含量的增高，使碳酸鹽溶解速率明顯增大，因而CCD從洋內向洋緣變淺。由于碳 酸鈣溶解度隨溫度升高而降低，故 CCD 自赤道向兩極升高?，F代海洋中 CCD 平均約 4500 米,其中大西洋最深，平均為5300米，太平

5、洋最淺，平均只有4400 米，印度洋為 5000 米?，F代碳酸鹽補償深度是根據海水中碳酸鈣含量的實測資料和現代鈣質沉積物的分布來 確定的。地質時期 CCD 的深度，則根據研究區沉積巖心中碳酸鹽和非碳酸鹽沉積物之間發 生相變的年代，并按板塊構造模式中的海底年齡-深度曲線予以確定。在曲線中海底年齡越 老,其水深越大。在地質時期， CCD 屢有波動。白堊紀 CCD 較淺，平均約 3000 米。第三紀始新世時 CCD 仍 較淺，在太平洋和印度洋分別為 3200 米和 3600 米。早漸新世時，由于南極大陸周圍出現 海冰，開始形成南極底層水，在世界大洋內產生溫鹽循環，造成海水中 CO2 減少，導致 CCD 下降，至漸新世中期達最深值。中新世初期開始， CCD 復又上升，至中新世中期達到最高 峰（圖 2）。距今約 1000 萬年以來， CCD 再度下降。第四紀期間，隨著冰期、間冰期的更 替,CCD頻繁變動。在太平洋，冰期時CCD下降，間冰期時CCD上升。由于控制因素的不同， 大西洋的情況恰好相反,更新世CCD變動旋回（碳酸鹽旋回）可與氧同位素升降旋回相對比。 由于 CCD 的波動狀況中包含著海洋古深度、海平面和洋流動態及生物生產力等環境和氣候 變化的信息,因此它是研究古海洋和古氣候的有用手段之一。