Введение к работе
Актуальность проблемы: Проблема осакдения карбонатов кальция в океане является одним из нлючевых- вопросов карбонатной СКСІЄІІИ. Кинетика осаядения СаСО? в морской воде ло механизму гомогенного зародышеобразования до настоящего-времени.практически не изуча- .. лась, хотя этот процесс является доминирующим как при биохимическом, гак и при чисто хемогенної! карбонатоосаадении в поверх- ностных водах онеанов. Фундаментальным вопросом седшентогенеза является соотношение между абиогенным (физико-химическим) и биологическим выведением карбоната кальция из морской воды. Первым этапом решения этого является разграничение областей возможного физико-химического (гомогенного) и заведоііо биологического осакдения карбонатов в-океане. Проблема спонтанного осаждения карбоната кальция имеет большое значение для понимания процессов современного и древнего мелководного (шельфового) карбонаюнакопления (садка арагониговых илов на Багамской-Банке» хеыогенно-водорослевое осаждение арагонита в рифовых системах
Пяль работы заключалась в выяснении физико-химических еханизмов, контролирующих кинетику гомогенного осагдения СаС03 современных океанах._
В задачи исследования входило: экспериментальное определение коэффициентов активности ионов кальция и магния как"ваяных компонентов карбонатной системы морской воды,
экспериментальное изучение факторов, контролирующих кинетику гомогенного зародышеобразования карбоната кальция в морской -воде (гидродинамические условия осадцения; температура, влияние макро- я микрокомпонентов морской воды, а также биогенных элементов и растворенного органического вещества), лабораторное моделирование кинетики осаздения карбоната кальция в условиях фотосинтеза в морской воде.
Защищаемые положения. Экспериментально измеренные ітодом растворимости общие коэффициенты активности кальция и ігния в морской.воде в пределах 10$ согласуется с теорзой >нной ассоциации.
Кинетика, гомогенного зародышеобразования карбоната лыия в океане контролируется преимущественно степенью пере-щенид, гидродинамикой среды, концентрацией неорганических сфатов я растворенных гумусовых и фульвокислот.
_ 4 -
Влияние температуры (в интервале 20-30С), главных ионов морской воды (магния и сульфата), растворенного органического вещества (нэ гуминового характера), на скорость гомогенного ocaz-. дения СаСОд в поверхностных водах океана пренебришло мало.
Логарифмы индукционных периодов оиаядения и 'степени пересыщения обнаруживают линейную зависимость, а кажущийся кинетический порядок реакции гомогенного зародышеобразования СаСОд в морской воде близок к 4, что не зависит от условий осаждения и состава среды.
В большинстве пелагических районов океана при низком пересыщении по карбонату кальция (200-300$) прямое осаждение СаСОд ,-без участия фитопланктона невозможно. В шельфових районах современного карбояатонакошшния и вблизи фотосштезирутацих организмов в условиях малой концентрации фосфатов создаются условия, достаточные для физико-химического (спонтанного) осаждения арагонита.
Научная новизна. С использованием корректной методики экспериментально измерен' общий коэффициент активности магния в морской воде и получены независимые данные .по коэффициенту .активности кальция методом растворимости. Экспериментально изучено влияние ионов магния, сульфата, растворенных органических веществ а биогенных элементов, температуры и гидродинамики среды на кипе-тику гомогенного осаждения карбоната кальция в морской воде. Предложен ступенчатый механизм осаждения СаСОд из морской воды - с основной фазой в качестве арагонита. Впервые получено уравнение связи между величиной пересыщения и индукционным, периодом осаждения, доказана линейная зависимость логарифмов этих величин в широких условиях состава среды и состояния раствора. Экспериментально измерен порядок- реакции гомогенного зародышеобразования СаСОд в морской воде и оценена-удельная поверхностная энергия кристаллизующихся 'зародышей. Доказана возможность прямого осаждения арагонитовых ялов из морской воды в условиях Багамской Банки, Персидского залива и других областей, современного, карб о-натЬнакопленЕя. Впервые предложена количественная кинетическая модель процесса осаждения СаСОд в условиях фотосинтеза в морской воде в
Практическая ценность и реализация результатов. Подученные экспериментальные данные о механизмах осаждения карбопата кальция1 в морских водах тлеют значение -для- вияснення скоростей лог- . лощения избыточной атмосферной углекислоты природной карбонат-. ной системой. Оня вакны для решения вопроса о способе образова- ния карбонатов в океане - биогенном или .абиогенном, что тлеет значение как с геологической,, так и с геохимической точки зрения. Экспериментальная модель осавдения при фотосинтезе позволяет напрямую оценивать скорости осадження исходя только яз натурних наблюдений состава среды; Результаты работы использовались в отчете по ОКП "Мировой океан" проект 02.01 "Формула" и программе " Global Change'!
Апробация работы. Результаты исследовании, докладывались на Ломоносовских чгениях (МГУ, 19%), Международном .. k сиішвзиуме VM Coldschnidt Conference '(Edinburgh, 1994), семинарах кафедры геохшии и гидрологии суши Московского Государсізенного Университета , XI школе по морской геологии "Геология мореии океанов" (Геленджик, 1994).
Публикации. По- теме диссертации опубликовано ?- работ, - и ещё 3 находится в печати.
Объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения ка 180 стр., включая 143 стр.'текста, 16 таблиц, 21 иллюстраций и 2 приложения. Список цитируемой литературы включает 254 наименований.
Работа была выполнена в лаборатории экологической гидрохимии Географического факультета МГУ и финансировалась министерством науки и технической политики Российской Федерации.' Автор благодарит руководителя работы B.C. Савенко, предложившего тему исследования и активно участвовавшего в обсуждении многих проблем. Многие вопросы, затронутые з диссертации, плодотворно, обсуздалясь с D.B. Алехиным, П.С. Стунхасом. Большую помощь в экспериментальной части работы оказали А.В. Краснушкия и.П.Ю. Пчельников. Всем им автор также выражает глубокую благодарность.
Введение. Во введении дается общая характеристика работы, обосновывается актуальность, формулируются цели и задачи исследования.
