海解作用

海解作用

海解作用是海底風化作用的簡稱,是指在沉積作用微弱或完全沒有沉積作用的海底上發生的海水與沉積物之間的地球化學反應過程。大洋中的鐵錳結核海綠石、某些沸石都是海解作用的產物。

化學沉澱物質海水中含有大量複雜的鹽類,在適當條件下可直接從海水中沉澱下來,屬於自生沉積物。有些沉積物堆積海底,經歷複雜的化學和物理作用,它與自生沉積形成過程不同。

在海水和沉積物的界面上,由於海底風化作用(海解作用)而溶于海水中的物質和陸源輸入的溶解物質,通過化學沉澱而析出各種水成礦物。儲量極高的錳結核,就是鐵、錳等金屬離子經過漫長的化學作用而形成的這種海洋自生礦物。

基本介紹

概念,特點,影響因素,研究與運用,

概念

海解作用是指顆粒剛剛沉積於海底,直至它被新的沉積物埋藏復蓋之前,與底層海水之間的一種化學反應作用。其大致上相當於鹹水介質中的同生作用。由於在一些階段內,顆粒中的一些元素(如CaSiP)。也可能轉移至海水中,故亦稱“海底風化作用”。

特點

“海解作用”這個名詞是由德國學者休模(Hummel,K,1922)提出,其來自希臘文兩個字根——“hal”:海洋及“myros”:軟質。海解作用是指顆粒剛剛沉積于海底以至它再次被搬運或被新的沉積物埋藏之前與海水底層水之間的一種化學反應。它可能長期處於與海水接觸狀態,也可能很快地被埋藏起來,即過渡為下一個變化階段。
在海盆地底部發生的同生作用稱作海解作用,也稱海底風化作用。在大陸淡水沉積中所發生的同生作用稱為陸解作用。海解作用在沉積過程中具有重要意義,海綠石及某些沸石都是海解作用的新生礦物;海洋中的鐵錳結核也是海解作用的產物。陸解作用的間矩,淡水作用極弱,如雲母等可變為粘土礦物,但在古代沉積中不易鑑別,故陸解作用遠不如海解作用重要和廣泛。
有些生物死後軀體可立刻被海水溶解,赫胥特(1933)對北海沉積物表面的生物介殼所進行的測量表明,經一年後總重量可損失10~20%,而在富含有機質的某些泥質沉積物中,甚至只能見到生物介殼的痕跡;無機的沉積物有時只發生微弱的變化,例如石英砂的“淨化”(變純)。另一些情況下也可以出現較強的變化,如方解石鐵白雲石的快速溶解,鈣質生物介殼的破壞,某些長石粘土礦物的“海底風化”等。
海解作用階段的代表性新礦物是海綠石鈣十字沸石沸石和結核型鐵、鈣質礦物。一般認為海綠石的形成可能與粘土雲母長石的緩慢水化和離子交換作用有關;也可能有有機質參加,這可使Fe3+/Fe2+值保持穩定。鈣十字沸石廣泛發育在海洋深水區,例如太平洋的“紅色軟泥”區,有的地方鈣十字沸石的含量竟占非碳酸鹽組分的50%,大陸環境所產鈣十字沸石與火山噴發物共生等等。海解作用中形成的沸石與後生作用期所形成的此種礦物不易區別。
海解作用過程中形成的新生物沿層理分布,保持了其原生沉積構造性質。穿過層理的構造常見的是鑽孔生物的遺蹟,即蟲孔或蟲管,蟲孔構造發育時,可造成混亂不清的生物擾動構造。
在陸架矽質碎屑沉積作用中,在沉積物-海水和顆粒-孔隙水的界面上發生了化學過程。通過海解作用、逆風化作用及沉澱作用形成各種海洋自生礦物。化學過程以海解作用最廣泛,即沉積物與海水之間發生離子交換或化學反應。來自大陸的黏土礦物在海洋環境中被改造,發生離子交換及吸附,轉變為其他礦物。

影響因素

影響海解作用的因素主要是pH值Eh值有機質礦物成分。在正常海盆中,底水一般為氧化條件,在水的循環很差的盆地中,水處於停滯狀態而導致底水污染毒化,並缺乏底棲生物,因而造成原生水平層理中保存完好的微一薄層狀泥質沉積物。在水的循環良好的盆地中,底部發育了喜氣的細菌,有一些細菌需要軟泥水中的氧,因而P(二氧化碳)明顯增大,引起pH的降低。隨著深度的變化,pH可從8降至6.5,此帶的深度下界可從幾毫米至30~50厘米,它取決於盆地的深度、有機質的數量、堆積的速度等。

研究與運用

①探討多金屬結核成礦物質來源對研究多金屬結核形成和分布規律具有十分重要的意義。相關學者在東太平洋海盆多金屬結核中火山物質研究及海水玄武岩反應實驗研究基礎上,通過對海底熱液活動等資料的綜合分析,認為結核成礦物質與火山活動有密切關係,其主要來源於火山活動、岩漿熱液活動以及玄武岩類火山物質的海解作用等。
②太平洋深海盆地的遠洋沉積物在物質組成和來源上遠較大陸邊緣簡單。由於遠離大陸,又有海溝與周邊大陸分隔,太平洋深海沉積物中通常不包含由河流水系搬運而來的懸浮物,因此從深海沉積物中提取古氣候古環境信息可以避免諸多地質因素相互疊加和干擾。深海遠洋沉積物中的主要組分是風成陸源碎屑(包括火山碎屑)和來自上層海水的生源組分(降落到洋底的生物殼體)以及由海解作用形成的自生礦物,其中陸源碎屑的相對含量、粒度及礦物成分可以反映大氣環流的強度及物源區的氣候環境,生源組分的組成、相對含量和豐度以及種屬含量變化則與表層海水的生產力和溶解作用有關。

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