Profundidad de compensación de carbonato
La profundidad de compensación de carbonatos ( CCD ) es la profundidad, en los océanos, en la que la tasa de suministro de carbonatos de calcio coincide con la tasa de solvatación . Es decir, la solvatación 'compensa' el suministro. Por debajo de la CCD la solvatación es más rápida, por lo que las partículas de carbonato se disuelven y las conchas de carbonato ( pruebas ) de los animales no se conservan. Las partículas de carbonato no pueden acumularse en los sedimentos donde el fondo marino está por debajo de esta profundidad.
La calcita es el menos soluble de estos carbonatos, por lo que el CCD es normalmente la profundidad de compensación para la calcita. La profundidad de compensación de aragonito ( ACD ) es la profundidad de compensación para los carbonatos aragoníticos . El aragonito es más soluble que la calcita, y la profundidad de compensación de aragonito es generalmente más superficial que la profundidad de compensación de calcita y el CCD.
Descripción general
Como se muestra en el diagrama, los sedimentos de carbonato de calcio biogénico (CaCO3 ) se producen en la zona fótica de los océanos (círculos verdes). Al morir, los sedimentos que escapan a la disolución cerca de la superficie se sedimentan, junto con los materiales arcillosos. En el agua de mar, se forma un límite de disolución como resultado de la temperatura, la presión y la profundidad, y se conoce como horizonte de saturación . [3] Por encima de este horizonte, las aguas están sobresaturadas y los sedimentos de CaCO3 se conservan en gran medida. Por debajo de él, las aguas están subsaturadas, debido tanto a la creciente solubilidad con la profundidad como a la liberación de CO2 de la descomposición de la materia orgánica, y el CaCO3 se disolverá. La velocidad de hundimiento de los desechos es rápida (flechas anchas y pálidas), por lo que la disolución se produce principalmente en la superficie del sedimento.
En la profundidad de compensación de carbonatos, la tasa de disolución coincide exactamente con la tasa de suministro de CaCO3 desde arriba. En estado estacionario, esta profundidad, la CCD, es similar a la línea de nieve (la primera profundidad en la que se forman sedimentos pobres en carbonatos). La lisoclina es el intervalo de profundidad entre las profundidades de saturación y de compensación de carbonatos. [4] [1]
Solubilidad del carbonato
En la actualidad, el carbonato de calcio es esencialmente insoluble en las aguas superficiales del mar. Las conchas de plancton calcáreo muerto que se hunden en aguas más profundas permanecen prácticamente inalteradas hasta llegar a la lisoclina , el punto a unos 3,5 km de profundidad más allá del cual la solubilidad aumenta drásticamente con la profundidad y la presión. Cuando se alcanza la CCD [ se necesita aclaración ], todo el carbonato de calcio se ha disuelto de acuerdo con esta ecuación:
En la columna de agua por encima del CCD se pueden encontrar partículas de sedimento y plancton calcáreo . Si el lecho marino está por encima del CCD, los sedimentos del fondo pueden consistir en sedimentos calcáreos llamados lodo calcáreo , que es esencialmente un tipo de piedra caliza o tiza . Si el lecho marino expuesto está por debajo del CCD, se disolverán pequeñas capas de CaCO3 antes de alcanzar este nivel, lo que evitará la deposición de sedimentos de carbonato. A medida que el fondo marino se extiende, el hundimiento térmico de la placa, que tiene el efecto de aumentar la profundidad , puede llevar la capa de carbonato por debajo del CCD; se puede evitar que la capa de carbonato interactúe químicamente con el agua del mar mediante sedimentos superpuestos, como una capa de lodo silíceo o arcilla abisal depositada sobre la capa de carbonato. [5]
Variaciones en el valor del CCD
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| Ciclo del carbono |
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El valor exacto de la CCD depende de la solubilidad del carbonato de calcio, que está determinada por la temperatura , la presión y la composición química del agua, en particular la cantidad de CO 2 disuelto en el agua. El carbonato de calcio es más soluble a temperaturas más bajas y a presiones más altas. También es más soluble si la concentración de CO 2 disuelto es mayor. Al agregar un reactivo a la ecuación química anterior, el equilibrio se desplaza hacia la derecha, lo que produce más productos: Ca 2+ y HCO 3 − , y se consumen más reactivos CO 2 y carbonato de calcio según el principio de Le Chatelier .
En la actualidad, la CCD en el océano Pacífico es de unos 4200-4500 metros, excepto debajo de la zona de surgencia ecuatorial , donde la CCD es de unos 5000 m. En el océano Atlántico templado y tropical , la CCD está a aproximadamente 5000 m. En el océano Índico, es intermedia entre el Atlántico y el Pacífico, a aproximadamente 4300 metros. La variación en la profundidad de la CCD resulta en gran medida del tiempo desde que el agua del fondo ha estado expuesta a la superficie; esto se llama la "edad" de la masa de agua . La circulación termohalina determina las edades relativas del agua en estas cuencas. Debido a que el material orgánico, como los gránulos fecales de los copépodos , se hunde desde las aguas superficiales a aguas más profundas, las masas de agua profundas tienden a acumular dióxido de carbono disuelto a medida que envejecen. Las masas de agua más antiguas tienen las concentraciones más altas de CO 2 y, por lo tanto, la CCD más superficial. La CCD es relativamente superficial en latitudes altas , con la excepción del Atlántico Norte y las regiones del océano Austral donde se produce el hundimiento . Este hundimiento arrastra agua superficial joven con concentraciones relativamente bajas de dióxido de carbono hacia las profundidades del océano, deprimiendo el CCD.
En el pasado geológico, la profundidad del CCD ha mostrado variaciones significativas. En el Cretácico hasta el Eoceno , el CCD era mucho más superficial a nivel global que en la actualidad; debido a la intensa actividad volcánica durante este período, las concentraciones atmosféricas de CO2 eran mucho más altas. Las concentraciones más altas de CO2 resultaron en una mayor presión parcial de CO2 sobre el océano. Esta mayor presión de CO2 atmosférico conduce a un aumento del CO2 disuelto en la capa superficial mixta del océano. Este efecto se moderó en cierta medida por las temperaturas elevadas de los océanos profundos durante este período. [6] A finales del Eoceno, la transición de un invernadero a una Tierra de hielo coincidió con un CCD más profundo.
John Murray investigó y experimentó sobre la disolución del carbonato de calcio y fue el primero en identificar la profundidad de compensación de carbonato en los océanos. [7]
Impactos del cambio climático
El aumento de la concentración atmosférica de CO2 proveniente de la combustión de combustibles fósiles está provocando el aumento de la CCD, siendo las zonas de hundimiento las primeras afectadas. [8] La acidificación de los océanos , que también es causada por el aumento de las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera, aumentará dicha disolución y reducirá la profundidad de compensación de carbonato en escalas de tiempo de decenas a cientos de años. [9]
Lodo sedimentario
En los fondos marinos por encima de la profundidad de compensación de carbonatos, el lodo que se encuentra con más frecuencia es el lodo calcáreo ; en los fondos marinos por debajo de la profundidad de compensación de carbonatos, el lodo que se encuentra con más frecuencia es el lodo silíceo . Mientras que el lodo calcáreo se compone principalmente de Rhizaria , el lodo silíceo se compone principalmente de Radiolaria y diatomeas . [10] [11]
Véase también
Referencias
- ^ ab Middelburg, Jack J. (2019). "Procesos biogeoquímicos y dinámica del carbono inorgánico". Biogeoquímica del carbono marino . SpringerBriefs in Earth System Sciences. págs. 77–105. doi :10.1007/978-3-030-10822-9_5. ISBN . 978-3-030-10821-2.S2CID104368944 .
El material modificado fue copiado de esta fuente, que está disponible bajo una Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional. - ^ Webb, Paul (2019) Introducción a la oceanografía , Capítulo 12: Sedimentos oceánicos, páginas 273–297, Rebus Community. Actualizado en 2020.El texto modificado fue copiado de esta fuente, que está disponible bajo una Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional.
- ^ "Acidificación de los océanos debido al aumento del dióxido de carbono atmosférico". The Royal Society .
- ^ Boudreau, Bernard P.; Middelburg, Jack J.; Luo, Yiming (2018). "El papel de la calcificación en la compensación de carbonatos". Nature Geoscience . 11 (12): 894–900. Código Bibliográfico :2018NatGe..11..894B. doi :10.1038/s41561-018-0259-5. S2CID 135284130.
- ^ Thurman, Harold., Alan Trujillo. Introducción a la oceanografía . 2004.p151-152
- ^ "Más cálido que un jacuzzi: las temperaturas del océano Atlántico fueron mucho más altas en el pasado". Physorg.com. 17 de febrero de 2006.
- ^ Berger, Wolfgang H.; et al. (2016). "Profundidad de compensación de calcita (CCD)". Enciclopedia de geociencias marinas . Serie Enciclopedia de ciencias de la tierra. Springer Países Bajos. págs. 71–73. doi :10.1007/978-94-007-6238-1_47. ISBN 978-94-007-6238-1.
- ^ Sulpis, Olivier; et al. (29 de octubre de 2018). "Disolución actual de CaCO3 en el fondo marino causada por CO2 antropogénico". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 115 (46): 11700–11705. Bibcode :2018PNAS..11511700S. doi : 10.1073/pnas.1804250115 . PMC 6243283 . PMID 30373837.
- ^ Boudreau, Bernard P.; Middelburg, Jack J.; Hofmann, Andreas F.; Meysman, Filip JR (2010). "Transitorios en curso en la compensación de carbonatos: TRANSITORIO DE COMPENSACIÓN". Ciclos biogeoquímicos globales . 24 (4): n/a. doi : 10.1029/2009GB003654 . S2CID 53062358.
- ^ Johnson, Thomas C.; Hamilton, Edwin L.; Berger, Wolfgang H. (1977-08-01). "Propiedades físicas del lodo calcáreo: control por disolución en profundidad". Geología marina . 24 (4): 259–277. Bibcode :1977MGeol..24..259J. doi :10.1016/0025-3227(77)90071-8. ISSN 0025-3227.
- ^ Webb, Paul (agosto de 2023). «12.6 Distribución de sedimentos». Introducción a la oceanografía . Consultado el 3 de julio de 2024 a través de Roger Williams University.
