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歷史地質學/矽質軟泥

來自華夏公益教科書,開放的書籍,為開放的世界
矽藻。
放射蟲。

在本文中,我們將討論矽質軟泥的起源、沉積和成岩作用。

矽質軟泥

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鈣質軟泥一樣,矽質軟泥是由微生物的遺骸形成的;對於矽質軟泥來說,這些生物有兩種型別,矽藻和放射蟲。在這兩種情況下,形成測試二氧化矽都是以無定形形式存在的,技術上稱為蛋白石。要被歸類為矽質軟泥,沉積物中至少要包含 30% 的這種物質。

本文頂部的圖片是顯微鏡下拍攝的矽藻(左)和放射蟲(右)的照片。它們都不應該被視為這種型別的典型代表,因為實際上沒有這樣的東西:矽藻和放射蟲都表現出各種各樣的形式。

海洋沉積物:綠色區域代表矽質軟泥。

右側的圖顯示了矽質軟泥的分佈情況,以綠色表示。熱帶矽質軟泥以放射蟲為主;較高緯度地區的帶狀區域以矽藻為主。

據估計,這些生物的微小測試需要 20 到 50 年才能漂浮到海底;但是,它們以以矽藻和放射蟲為食的有機體的糞便顆粒形式可以更快地下降。矽質軟泥的沉積速率約為每千年 10 毫米。

蛋白石補償深度

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與鈣質軟泥一樣,也存在一個深度,在這個深度以下,矽質軟泥的溶解速度快於其沉積速度,被稱為蛋白石補償深度。然而,二氧化矽比碳酸鈣更耐溶解,相應的深度也更深:大約 6000 米。

來自矽質軟泥的岩石:我們怎麼知道?

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顯微鏡下的矽藻土碎片。

在某些情況下,將矽質岩石與矽質軟泥聯絡起來非常容易。例如,矽藻土在顯微鏡下觀察時,很明顯是由矽藻組成的;它可以被描述為白堊矽質等效物。右側的顯微照片顯示了矽藻土的破碎碎片:它顯然是由矽藻組成的。

然而,海洋燧石乍一看就顯得更加神秘:它的結構由非常細小的晶體二氧化矽組成,其生物起源的跡象在很大程度上已經消失,這引發了這樣一個問題:我們如何知道它確實具有生物起源?這個問題(以及答案)與我們在上一篇文章中提出的關於海洋石灰石的問題類似。在本節中,我們將簡要回顧一下表明構成海洋燧石的二氧化矽起源於矽質軟泥的證據。

首先,請注意,燧石正是我們如果時間、壓力、溶解和再沉澱導致再結晶矽質軟泥所預期的結果。海洋燧石需要二氧化矽來源;矽質軟泥提供了二氧化矽來源。即使我們沒有其他相關證據,我們也應該優先將層狀燧石的起源歸因於矽質軟泥,而不是假設二氧化矽的另一個尚未發現的來源。

更直接的線索是透過發現燧石的環境揭示的。從同一地點的不同深度採集岩石樣本(例如,這裡第 575 頁給出了一個例子),然後我們可能會發現粘土層;富含放射蟲的粘土層;被二氧化矽填充和膠結的放射蟲層;以及真正的燧石層。現在,假設構成燧石的二氧化矽與其他層中的二氧化矽具有完全不同的起源需要很大的想象力;尤其是在沒有關於該起源可能是何種的良好假設的情況下。

此外,在某些情況下,當燧石沒有顯示出可見的有機結構時,用氫氟酸處理燧石會在燧石中揭示出放射蟲結構,可能是因為基質中的二氧化矽具有比放射蟲更易溶解的結構(見這裡瞭解詳細資訊)。現在,可以爭論說這些放射蟲是“偶然的”:它們只是碰巧被埋在除矽質軟泥以外的某些矽質沉積物中。但是,鑑於我們提到的其他考慮因素,這似乎不太可能。

有些人認為燧石至少應該有一些替代來源,因為已知前寒武紀燧石,它們早於放射蟲和矽藻的演化。然而,對這些前寒武紀燧石的研究揭示了微觀的球形裝飾結構(見這裡瞭解詳細資訊)。如果其中一些是已滅絕的矽分泌生物的殼,那麼我們可能會認為前寒武紀燧石很可能由由這些測試組成的矽質軟泥形成。

另一方面,我們應該注意到,如果前寒武紀海洋中沒有分泌二氧化矽的生物,那麼海洋中的二氧化矽濃度會比今天高得多,並且在這種情況下,二氧化矽的非生物沉積可能是透過一些在現代條件下無法運作的過程實現的。

然而,這可能是這樣,但似乎沒有什麼能夠動搖人們對較新的燧石具有生物起源的共識。這並不是說燧石這個主題沒有爭議,但這些爭議超出了本文這種入門文章的範圍。

鈣質軟泥 · 遠洋粘土

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