深海沉積物

深海沉積物

石灰岩被弱酸性水經過漫長歲月的溶蝕,從而形成溶岩地貌(舊稱喀斯特地貌)。近年來,科學家們在大洋底發現了33處“熱液礦床”,是由海底熱液成礦作用形成的塊狀硫化物多金屬軟泥及沉積物。有的呈煙筒狀,有的呈土堆狀,有的呈地毯狀從數噸到數千噸不等,是又一項極有開發前途的大洋礦產資源。

深海沉積物深海沉積物
在中國,大約有七分之一的土地是石灰岩。石灰岩被弱酸性水經過漫長歲月的溶蝕,從而形成溶岩地貌(舊稱喀斯特地貌),其最壯觀的有中國廣西桂林的峰林,以及雲南路南的石林。近年來,科學家們在大洋底發現了33處“熱液礦床”,是由海底熱液成礦作用形成的塊狀硫化物多金屬軟泥及沉積物。這種熱塗礦床主要形成於洋中脊,海底裂谷帶中,熱液通過熱泉,間歇泉或噴氣孔從海底排出,遇水變冷,加上周圍環境中及酸鹼度變化,使礦液中金屬硫化物和鐵錳氧化物沉澱,形成塊狀物質,堆積成礦丘。有的呈煙筒狀,有的呈土堆狀,有的呈地毯狀從數噸到數千噸不等,是又一項極有開發前途的大洋礦產資源。

基本信息

深海沉積物深海沉積物
據說,石灰岩的90%是由海洋中的有孔蟲、放射蟲硅藻浮游生物的遺骸(石灰質硬殼)沉積而成的。不過,其沉積速度相當慢,1000年只沉積10毫米左右。桂林峰林的石灰岩層厚達3000至5000米,其沉積時間大約花掉2億年。其後,由於地殼變動慢慢隆起成陸地,又經過大自然千百萬年的“雕刻”,從而形成當今的奇峰異洞。
浮游生物的遺骸的沉積速度雖然極慢,但它對古氣候的研究卻非常有用。因為從深海鑽探得到的岩芯中的浮游生物的化石中,能夠明白從海底誕生時,直到現在的地球的氣候變化。而其中的某些信息,足給古地磁的研究提供了貴重的信息。即從沉積物中發現在過去的4000萬年之間,地球磁極至少發生過140多次的逆轉(地球南北磁極互換,其原因是個迷)。
近些年來,在古生物學家的研究中,發現“生物事件”(某一生物群的突然滅絕或出現)與地球磁極的逆轉有著不可思議的關係。例如,已經證實有孔蟲在過去的450萬年間,滅絕8種,其中7種是在靠近地球磁場逆轉期間發生的。同樣現象也在放射蟲中被發現。那么,地球磁極逆轉和生物事件有什麼關係呢?

相關假說

若根據現在被認為是最有力的假說,原因是不斷降落到地球上的宇宙射線量的增加。一般認為,在磁極發生逆轉時,地磁強度變成接近零的狀態下,包圍地球的磁禁止層——磁圈變得極弱,來自宇宙空間的射線不斷大量降落在洋面上,從而使大量的浮游生物滅絕。由於90%的海洋生物生棲息在淺海,如果浮游生物消失,把它們當食物的其他生物也無法生存而消失,從而引起食物鏈的大變異。
浮游生物還與地球溫暖化有微妙的關係。即浮游生物能起到固定二氧化碳的作用。因為二氧化碳能形成石灰石。因此,地球上約90%的二氧化碳被作為石灰石固定下來。如果浮游生物全部死亡,那固定二氧化碳的系統可能崩潰,大氣中的二氧化碳濃度將上升,從而引起地球的溫暖化。
現在,已經發現地球磁場有年年不斷變弱的傾向——2000年前是現在的1.5倍。如果照此下去,大約1300年後,地球磁場有消失的可能性。可是,我們人類的誕生只是3—4萬年的事,對磁場的消失沒有經驗,不知道它對人類及生物會帶來什麼影響?但從深海長眠的沉積物中,也許記錄著這樣的信息吧。
據估計整個大洋底錳結核的蘊藏量約3萬億噸,如果開採得當,它將是世界上一項取之不盡,用之不竭的寶貴資源。目前,錳結核礦成為世界許多國家的開發熱點。在海洋這一表層礦產中,還有許多沉積物軟泥,也是一種非同小可的礦產,含有豐富的金屬元素和浮游生物殘骸。例如覆蓋一億多平方公里的海底紅粘土中,富含等,具有較大的經濟價值。

相關資源

石油天然氣是遍及世界各大洲大陸架的礦產資源。石油可以說是海洋礦產資源中的“寵兒”,又被稱為“黑色的金子”。據報告,1990年,全世界海上石油已探明儲量達2.970×1010噸,海上天然氣已探明儲量達1.909×1013M3。油氣加在一起的價值占了海洋中已知礦產物總產值的70%以上。
石油是“工業的血液”,然而目前全世界已開採石油640億噸,石油的枯竭在所難免,從海灣戰爭可以看出石油的價值所在。所以人們轉而求助的就是海洋石油資源。天然氣是一種無色無味的氣體,又稱為沼氣,成分主要是甲烷。由於含碳量極高,所以極易燃燒,放出大量熱量。1000立方米天然氣的熱量,可相當於兩噸半煤燃燒放出的勢量。因此,天然氣的價值在海洋中僅次於石油而位居第二。
深海沉積物中微量DNA的提取及套用。採用化學裂解和酶解相結合的方法,進行了深海沉積物中微量DNA的提取,並採用DNA吸附樹脂進行純化.結果表明,該方法能有效地去除沉積物中的腐殖酸等抑制劑,每克濕重沉積物樣品可得到DNA約16μg,回收率可達95,所得到的DNA分子片段均在23kb左右,純化後的DNA可直接套用於各種分子生物學操作.利用細菌16S rDNA通用引物對所提取的深海沉積物DNA進行了PCR-RFLP及系統發育分析,各主要細菌類群均能檢出,證實該方法可以套用於深海等極端環境中微生物的多樣性調查、系統發育分析以及特殊功能基因的篩選,同時還可套用於環境樣品中生物量的半定量估計。
大洋深海沉積物大洋深海沉積物中,看不到有陸源物質,它的沉積物主要來源是在大洋生活的生物,主要是浮游生物的遺骸。由於深水區會使可溶解的礦物質溶解,所以沉到4000-6000米深的洋底,主要是難以溶解的矽質等生物硬體,其主要種類是富含矽質的放射蟲和硅藻等。這些深海沉積物稱為放射蟲軟泥和硅藻泥。此外還有抱球蟲軟泥和翼足蟲軟泥。放射蟲是單細胞原生動物,放射蟲軟泥主要分布於太平洋和印度洋的熱帶深海區。翼足蟲軟泥也是分布在熱帶海區。硅藻是浮游植物,硅藻軟泥主要分布在冷水海區,在暖水區也有分布。由於沉積物來源很少,大洋底1000年才增加1-2毫米厚的沉積物。
深海沉積物中還有褐色土(紅粘土),它可能與火山活動有關,火山物質含有氧化鐵和氧化錳的成分,導致軟泥呈褐色或紅色。

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