Procesy biologiczne i biochemiczne

Transkrypt

1 Procesy biologiczne i biochemiczne Organizmy szkieletowe Ślady działalno alności organizmów w bentonicznych Zakwity organizmów w planktonicznych Organizmy samożywne struktury i budowle bakteryjne oraz glonowe Chemiczne i biochemiczne wytrącanie węglanw glanów

2 Ć W I C Z E N I A Chris Kendall z

3 Morski łańcuch troficzny Pomar & Hallock, 2008 Obieg konwencjonalny jego podstawą jest fitoplankton; obieg mikrobialny uwzględnia również auto- i heterotroficzne organizmy mikrobialne DOC rozpuszczony węgiel organiczny, POC cząsteczkowy węgiel organiczny

4

5 Qanatir Traverse (Zatoka Perska) Maty sinicowe (cjanobakterie)

6 Qanatir Traverse (Zatoka Perska) Megapoligony sinicowe Megapoligony sinicowe Chris Kendall z

7 Stromatolity (Bahamy) Great Slave Group, (kambr, Kanada) Chris Kendall z

8 Kamieniołom Zachełmie (Góry Świętokrzyskie) Konrad Gizyński, Bocheniec 2006

9 Wapienie środowiska powstawania Płytkomorskie późny proterozoik-rec. rec. Głębokomorskie rzadkie w przeszłości, częstsze współcze cześnie Szata naciekowa jaskiń i trawertyny związane zane ze źródłami zarówno kopalne, jak i współczesne Jeziorne zarówno kopalne, jak i współczesne

10 Układ CaCO 3 H 2 O CO 2 gaz H 2 O gaz 100% ph typowe dla wody rzecznej CO + H CO ph typowe dla wody morskiej roztwór CO 2 CO 3 2- H 2 CO 3 OH - Ca2+ HCO - 3 H + 50% HCO 3 CO 3 2- CaCO 3 stałe Trójfazowy układ CaCO 3 H 2 O (wg. Hsu, 2004) 0% ph Zależność stężenia jonów węglanowych od ph (wg. Hsu, 2004) (Ca 2+ )(CO 3 2- ) = K CaCO3 CO 2 rozpuszczone + H 2 O = H 2 CO 3 H 2 CO 3 = H + + HCO - 3 H 2 CO 3 + CaCO 3 = Ca HCO - 3 HCO - 3 = H + + CO 2-3 HCO OH - = H 2 O + CO 2-3 (H 2 CO 3 ) K H2 CO 3 = (CO 2 )(H 2 O) (CO 3- ) = k (CO 2 ) (H + ) 2

11 CO 2 efekt temperatury i ciśnienia! Wysoka temperatura, niskie ciśnienie & łamanie fal sprzyjają wytrącaniu węglanw glanów CO 2 + 3H 2 O = HCO H 3 O +1 + H 2 O = CO H 3 O +1 Rozpuszczalność CO 2 spada w płytkich p wodach oraz wraz ze wzrostem temperatury W niskim ciśnieniu CO 2 ulega uwolnieniu, w wysokim ciśnieniu ulega rozpuszczeniu HCO -1 3 i CO -2 3 są mniej stabilne przy niższym ciśnieniu HCO -1 3 i CO -2 3 występuj pują w mniejszej koncentracji w ciepłej ej wodzie

12 Rozpuszczalność węglanu wapnia CaCO 3 = Ca +2 + CO -2 3 CaCO 3 jest mniej rozpuszczalne w ciepłej ej niż w zimnej wodzie CaCO 3 wytrąca się w ciepłych płytkich p wodach, jego rozpuszczalność wzrasta wraz ze spadkiem temperatury, a co za tym idzie wraz ze zwiększeniem głębokości CO 2 w roztworach buforuje zawartość jonów w węglanowychw (CO -2 3 ) Wzrost ciśnienia podnosi zawartość HCO -1 3 & CO -2 3 w wodzie morskiej CaCO 3 jest bardziej rozpuszczalne przy wyższym ciśnieniu, zwłaszcza jeśli spada temperatura

13

14 Wapienie geneza chemiczna czy biochemiczna (?) Rozróżnienie pomiędzy oddziaływaniem procesów w biochemicznych i fizyko-chemicznych jest zatarte przez wszechobecność w biosferze cjanobakterii!!! Płytkie wody morskie powszechnie sąs przesycone względem węglanu w wapnia Gdy temperatura wody wzrasta rozpuszczone w niej jony zaczynają się wytrąca cać Organizmy budują muszle i elementy szkieletowe z jonów rozpuszczonych w wodzie Metabolizm organizmów w powoduje wytracanie węglanw glanów

15 Biologiczna pompa węglowa Węgiel z CO 2 włączany jest w obręb b organizmów w na drodze fotosyntezy, cudzożywno ywności oraz budowania muszli i elementów w szkieletowych > 99% atmosferycznego CO 2 (pochodzącego cego z procesów w wulkanicznych) usuwana jest z atmosfery przez biologiczną pompę węglową i deponowana w formie węglanu w wapnia i materii organicznej Każdego roku 5.3 gigatony CO 2 dostaje się do atmosfery ale pozostaje w niej jedynie 2.1 gigatony; uważa a sięże e pozostała a część zostaje wyłą łączona z obiegu w postaci kalcytu i aragonitu

16 FABRYKI WĘGLANOWE WYTRĄCANIE WĘGLANÓW Z WODY MORSKIEJ ABIOTYCZNE BIOTYCZNE Wywołane procesami biotycznymi Kontrolowane procesami biotycznymi heterotroficzne autotroficzne M C T Mikryt kopców mułowych Kontrolowanie wytrącania węglanów w chłodnych i umiarkowanych wodach Głównie w wodach tropikalnych Wg. Schlager & Keim, 2009

17 C. Dupraz et al. / Earth-Science Reviews 96 (2009)

18 Obszary na których współcześnie zachodzi depozycja węglanów TROPIKI UMIARKOWANEOCEANY Chris Kendall z

19 Zatoka Perska Główne strefy produkcji i akumulacji węglanowej w Zatoce Perskiej Transport dobrzegowy Niżejpływowa fabryka węglanowa Opadanie planktonu wapiennego i pelitu Transport dobasenowy Tempo produkcji węglanu wapnia na jednostkę powierzchni Głębokość Max. światła & cyrkulacji, fluoryzujące zielenice Dolna granica zasięgu Halimeda Powłoki krasnorostów poniżej 100m, aż do 250m Przybliżone tempo produkcji wg. Ginsburga Chris Kendall z

20 Ziarna węglanowe bio-fizyko-chemiczne Ooidy Intraklasty Pellety Pizoidy idy i Onkoidy POWSTAWANIE OOIDÓW Glony i bakterie tworzą niewidoczną otoczkę na powierzchni ooidów ETAP 1 ETAP 2 ETAP 3 Leżące ziarno ooidowe Włóknisty aragonit krystalizuje na jego powierzchni Abrazja wyrównuje powierzchnię ooidu Chris Kendall z

21 Klasyfikacja skał węglanowych wg. Folka Ć W I C Z E N I A wg. Folk 1959, 1962; zmienione

22 Klasyfikacja skał węglanowych wg. Dunhama Ć W I C Z E N I A wg. Dunham 1962; zmienione