Litogenní oxid křemičitý - Lithogenic silica - Wikipedia

Litogenní oxid křemičitý (LSi) je oxid křemičitý (SiO2) odvozeno od terrigenního Skála (Magmatické, metamorfované a sedimentární), litogenní sedimenty složený z detritus již existující horniny, vulkanické vysunutí, mimozemský materiál a minerály takový křemičitan.[1][2] Oxid křemičitý je nejhojnější sloučeninou na Zemi kůra (59%) a hlavní složka téměř každé horniny (> 95%).[3]

Litogenní oxid křemičitý v námořních systémech

LSi lze akumulovat "přímo" v mořských sedimentech jako pružný částice nebo být převedeny do rozpuštěného oxidu křemičitého (DSi) ve vodním sloupci. V živých mořských systémech je DSi nejdůležitější formou oxidu křemičitého [4] Formy DSi, jako např kyselina křemičitá (Si (OH)4), jsou využívány silicoflagellates a radiolariáni aby vytvořili své minerální kostry, a tím rozsivky rozvíjet jejich frustule (vnější skořápky).[5] Tyto struktury jsou životně důležité, protože mohou chránit a zesilovat světlo fotosyntéza, a dokonce pomáhají udržovat tyto organismy na hladině v vodní sloup.[6] DSi snadněji tvoří z biogenní oxid křemičitý (BSi) než z LSi, protože ten je méně rozpustný ve vodě. LSi je však stále důležitým zdrojem pro křemičitý cyklus, protože je primárním dodavatelem oxidu křemičitého do vodního sloupce.[7]

Zdroje

Řeky jsou jedním z hlavních dodavatelů LSi do mořského prostředí. Jak proudí, řeky zachytávají jemné částice, jako jsou jíly, bahno, a písek, přes fyzické zvětrávání.[8] Vytvoří se litogenní kyselina křemičitá chemické zvětrávání, tak jako CO2 - přijde do styku s bohatou vodou křemičitan a hlinitokřemičitan minerály ze suchozemských hornin. Kyselina křemičitá je poté transportována do řeky odtok nebo podzemní voda před přepravou do oceán. Odhady kombinovaného toku (litogenního i biogenního) uvádějí, že přibližně 6,2 ± 1,8 Tmol Si rok−1[A] a 147 ¨ ± 44 Tmol Si rok−1 vstoupí rozpuštěný a částicový oxid křemičitý ústí řek.[8]

Eolian transport nastává, když vítr zachytí zvětralé částice, primárně litogenní, a transportuje je do atmosféra, ze kterého následně padají do oceánu.[8] Rozpustnost oxidu křemičitého v těchto sedimentech závisí jak na původu, tak na složení materiálu. Například studie o Saharská sediment, který je většinou vyroben z křemen, našel rozmezí rozpustnosti 0,02% - 1,1%, zatímco některé živce Odhaduje se, že bohatý sediment má rozpustnost asi 10%. Eolian LSi se může také hromadit v atmosféře a klesat jako dešťový prach, jev, při kterém kapky deště obsahují makroskopické množství sedimentu.[9] Suchá depozice LSi se pohybuje od 2,8 do 4,6 Tmol Si rok−1, s přibližně 0,5 ± 0,5 Tmol Si rok−1 se přenáší do DSi.[8]

Mořské dno vstupy, včetně hydrotermální průduchy a nízkoteplotní rozpouštění čedič a další suchozemské mořské sedimenty, představují značné zdroje litogenní DSi.[8] Vysokoteplotní kapaliny vylučují křemík z oceánské kůry, když stoupají k mořskému dnu a hromadí velké množství DSi. Hydrotermální vstupy jsou rozděleny do 2 kategorií: osa hřebene, které pocházejí přímo z hřebeny středního oceánu (350 ° C ± 30 ° C) a hřebenový bok, což jsou rozptýlené vstupy od hřebene (<75 ° C). Ten ztratí velkou část svého DSi srážky (jako jíly), jak se ochladí. Výsledkem je, že hřebenový bok rozpuštěný LSi vstupuje do oceánu pouze v roce 0,07 ± 0,07 Tmol Si rok−1, ve srovnání s 0,5 ± 0,3 Tmol Si rok−1 ze systémů hřebenových os. Za nízkých teplot (<2 ° C) mohou čedič a litogenní sedimenty na mořském dně vyluhovat LSi přímo do mořské vody. Předchozí odhady, které se týkaly samotného čediče na mořském dně, počítají tok DSi 0,4 ± 0,3 Tmol Si rok−1. Novější experimenty přidávající do výpočtu litogenní sedimenty (včetně jílu, břidlic, čediče a písku) poskytly hodnoty 1,9 ± 0,7 Tmol Si rok−1.

Studie z roku 2019 navrhuje, aby v surfovací zóna z pláže, mávat akce narušena abiotický písková zrna a časem je rozpustila.[10] Aby to mohli otestovat, vědci umístili vzorky písku do uzavřených nádob s různými druhy vody a nádoby otáčeli, aby simulovali působení vln. Zjistili, že čím vyšší je poměr kámen / voda v nádobě a čím rychleji se nádoba točí, tím více oxidu křemičitého se rozpustí v roztoku. Po analýze a zvětšení jejich výsledků odhadli, že kdekoli od 3,2 ± 1,0 - 5,0 ± 2,0 Tmol Si rok−1 litogenního DSi mohl vstoupit do oceánu z písečných pláží, což je masivní nárůst oproti předchozímu odhadu 0,3 Tmol Si yr−1.[11] Pokud se to potvrdí, představuje to významný vstup rozpuštěného LSi, který byl dříve ignorován.

Viz také

Poznámky

  1. ^ Tmol = Teramole = 1012 krtek

Reference

  1. ^ Giovan, L. (2008). „Sedimentace v oceánech a pobřežní procesy“ (PDF). Oceánografický institut Woods Hole.
  2. ^ Marshak, S. (2015). Země portrét planety (5. vydání). New York City, NY: W. W. Norton and Company. ISBN  9780393937503.
  3. ^ "Silica". Encyklopedie Britannica. 1998.
  4. ^ Schutte, C. A.; Ahmerkamp, ​​S .; Wu, C.S .; Seidel, M .; de Beer, D .; Cook, P.L.M .; Joye, S.B. (2019). „Biogeochemická dynamika pobřežních přílivových bytů“. Pobřežní mokřady: 407–440. doi:10.1016 / b978-0-444-63893-9.00012-5.
  5. ^ Treguer, P .; Nelson, D.M .; Van Bennekom, A.J .; DeMaster, D.J .; Leynaert, A .; Queguiner, B. (1995). „Bilance oxidu křemičitého ve světovém oceánu: Reestimate“. Věda. 268 (5209): 375–379. doi:10.1126 / science.268.5209.375.
  6. ^ De Tommasi, E .; Gielis, J .; Rogato, A. (2017). „Diatom Frustule Morphogenesis and Function: a Multidisciplinary Survey“. Marine Genomics. 35: 1–18. doi:10.1016 / j.margen.2017.07.
  7. ^ Schutte, C. A., Ahmerkamp, ​​S., Wu, C. S., Seidel, M., de Beer, D., Cook, P. L. M., & Joye, S. B. (2019). Biogeochemická dynamika pobřežních přílivových bytů. Pobřežní mokřady, 407–440. doi: 10.1016 / b978-0-444-63893-9.00012-5
  8. ^ A b C d E Tréguer, P.J .; De La Rocha, C.L. (2013). „Světový oceánský cyklus křemene“. Výroční zpráva o námořní vědě. 5 (1): 477–501. doi:10.1146 / annurev-marine-121211-172346.
  9. ^ Barevné deště často začínají prachem. (2013, 29. května). Citováno 30. září 2020 z https://earthobservatory.nasa.gov/images/81276/colored-rains-often-begin-with-dust
  10. ^ Fabre, S., Jeandel, C., Zambardi, T., Roustan, M. a Almar, R. (2019). Přehlížený zdroj křemíku moderních oceánů: Jsou klíčové písečné pláže? Frontiers in Earth Science, 7. doi: 10.3389 / feart.2019.00231
  11. ^ Wollast, R. a Mackenzie, F.T. (1983). Globální cyklus oxidu křemičitého. Ve společnosti S.R. Aston (ed.), Silicon Geochemistry and Biogeochemistry (str. 39-76). Akademický tisk.