海底堆積物
海洋炭素と炭素隔離についての考え方は、近年、構造に基づく化学反応性の観点から、有機炭素の分解速度における生態系の役割を含む観点に移行している。有機炭素と生態系の関与に関するこの見方の変化は、生物学における分子生物学的なアプローチの強化や、生命の限界に関する発見、定量的モデリングの進歩、海洋炭素循環の古研究、新しい分析技術、そしてそれらに係わる様々な学際的な取り組みによるところが大きい。2020年、LaRoweらは海洋堆積物と地球規模の炭素循環に関連する、複数の科学分野にまたがるこの問題の広い視野を概説している。
したがって、石灰質の軟泥は、ほとんどの場合、中央海嶺系や海山や台地などの深さ約4km 未満の熱帯または温帯の海域で見られる。
CCD は、太平洋よりも大西洋の方が深くなる。これは、太平洋には CO2が多く含まれているため、水がより酸性になり、炭酸カルシウムがより溶けやすくなるからである。すなわちこのことは、太平洋がより深いという事実とともに、大西洋が太平洋よりも多くの石灰質堆積物を含むことを意味している。全体として、海底の約48%は石灰質の軟泥で占められている。
深海底の残りの部分 (約38%) は、深海粘土が占めている。これは、粘土形成が大規模に起きているといよりは、他のタイプの堆積物の流入が少ないために起きているものである。粘土粒子は大部分が陸生起源のものであるが、非常に小さいため、風や海流によって容易に分散し、他の種類の堆積物が到達できない領域に到達する可能性がある。実際に、北太平洋中央部では粘土が優勢である。この地域は、粗い岩質堆積物が到達するには陸地から遠すぎる。同時に、生物起源の粒子を蓄積するには生産性が十分ではなく、また石灰質物質が溶解する前に底に到達するには深すぎる。
粘土粒子は非常にゆっくりと蓄積するため、粘土が優勢な深海底にはマンガン団塊のような水素を含む堆積物が存在することがしばしばある。もし仮にここで他の種類の堆積物が生成された場合、それははるかに急速に蓄積し、団塊が成長する前にそれらを埋めてしまう。
マンガン団塊の沈殿は、今日知られている最も遅い地質学的プロセスの1つであり、百万年ごとに数ミリメートルというスピードで成長する。そのため、他の堆積物が団塊を覆いそれ以上の成長を阻害することが無いような、岩成・生物起源堆積物の蓄積率が低い海域でのみ形成される。したがってマンガン団塊は通常、海底に大量に蓄積する岩石起源や生物起源の堆積物流入が非常に少ない、陸地から遠く離れた中央海洋の領域に限定される(図 12.4.2 右)。
団塊には多くの商業的に価値のある金属が含まれているため、過去数十年にわたってノジュールの採掘に大きな関心が寄せられてきている。これまでのところ、ほとんどの努力は探索段階にとどまっている。深海採掘事業の高コスト、採掘権に関する政治的問題、これらの再生不可能な資源の採掘を取り巻く環境問題など、多くの要因がノジュールの大規模な採掘を妨げている。
蒸発岩(Evaporites)は、海水が蒸発するときに形成される海水起源堆積物であり、溶解した物質が固体、特に岩塩(塩、NaCl) として沈殿したものである。海水の蒸発は食用塩の生産の最も古典的な形式であり、今日でも行われているものである。岩塩蒸発岩の大規模な堆積物は、地中海の下を含む多くの場所に存在する。例えば、約600万年前に始まった地殻変動によって、大西洋から地中海が遮断され、温暖な気候によって大量の水が蒸発したため、地中海はほぼ完全に乾燥し大量の塩の堆積物が残された。これはMessinian Salinity Crisisとして知られている。
宇宙起源の堆積物は、地球外の供給源に由来し、微視的な小球体(Spherules)とより大きな隕石の破片という2種類に大きく分類できる。小球体は主にシリカや鉄、ニッケルで構成されており、流星が大気圏に突入した後に燃え尽きる際に放出されると考えられている。隕石の破片は、隕石が地球に衝突してできたものである。これらの強い衝撃の衝突によって粒子が大気中に放出され、最終的には地表に戻り、堆積物として蓄積される。小球体と同様に、隕石の破片はほとんどがシリカや鉄、ニッケルから成る。これらの衝突による破片の 1 つの形態は、ガラス状の小さな液滴であるテクタイトである。それらは、隕石の衝突中に放出されて溶融した地球上由来のシリカで構成されている可能性が高く、地表に戻ったときに冷却され固化することで作られる。
宇宙起源の堆積物は海洋ではかなりまれであり、通常、堆積物として大規模に蓄積することはない。しかし、それは地球に降り注ぐ宇宙塵を通して、絶えず追加されている存在でもある。飛来する宇宙からのゴミ(隕石等)の約90% は大気圏に突入する際に気化するが、それでも毎日5~300トンの宇宙塵が地表に着陸すると推定されている。