↑ Кремненакопление

Всесторонние исследования количественного распределения и качественного состава кремнезема во взвеси и донных осадках Мирового океана, проведенные в последние годы, указывают на его биогенную природу.

Зная количество аморфного кремнезема (опала) в донных осадках или взвеси, можно судить об участии в осадкообразовании различных организмов-кремненакопителей. Для определения содержания опала в осадках предложены три метода — химический, рентгеновский и ИК-спектроскопия. Для изучения качественного состава кремневых остатков необходимо их микроскопическое исследование.

↑ Растворенный кремнезем в морской воде 

В океанах содержание растворенной формы кремнезема практически повсеместно превышает содержание взвешенной в 5—50 раз. Даже в наиболее  продуктивных  районах во время «цветения» диатомовых взвешенной кремнекислоты в 3—4 раза меньше, чем растворенной. Эти цифры относятся к поверхностному слою вод, на глубинах разница между взвешенным и растворенным кремнеземом еще больше.

Максимальное содержание Si в морской воде обнаружено в Беринговом море, где оно достигает 20000—27000 мкг/л, а в антарктических водах 3600 — 12000 мкг/л. В аридных зонах содержание растворенного кремнезема в поверхностных водах океана ничтожно.

Единственной формой существования растворенного кремнезема в океанах является кремниевая кислота [Si(ОН)4], очень слабая и практически не диссоциирующая в воде. Кремний в основном находится в мономерной форме.

Растворимость увеличивается с ростом темературы и рН.

Поскольку главная часть кремнезема в океанах связана с биосом, экстракция растворенного Si и перевод его в панцири происходят только в верхних слоях воды (для диатомовых водорослей в слое от 0 до 100 м), где имеется достаточное количество света. В пределах пояса достаточной обеспеченности светом (все зоны, кроме ледовых) закономерности распределения фитопланктона, в котором главную роль играют диатомовые, определяется, как уже отмечалось, поступлением богатых биогенами вод в зону фотосинтеза. Такие условия существуют далеко не везде. Как видно из данных по первичной продукции, возникают три пояса высокой продукции, связанные с глобальными дивергенциями: два — в умеренных зонах и один в экваториальной. Дивергенции умеренных зон возникают главным образом из-за термических причин - сильного охлаждения вод на шельфах и их опускания на глубины (образования антарктической и арктической массы). На место опускающихся вод поднимаются к поверхности глубинные воды обогащенные биогенами. В умеренных зонах этот процесс происходит сезонно - при охлаждении вод осенью-зимой идет их опускание, что приводит к подтоку биогенов и цветению фитопланктона осенью (начало охлаждения до появления льдов) и весной (после таяния льдов).

Неорганическим путем может осаждаться в океанах 10—20% растворенного в речных водах кремнезема.

Как показывает микроскопическое исследо¬вание наиболее распространенными кремни¬стыми организмами взвеси являются диатомо¬вые водоросли. Пояса кремнистой взвеси совпадают с поясами массового развития диатомовых, что указывает на их доминирующую роль.

Si необходим диатомовым не только для построения панциря, без него не идет деление клеток диатомовых, нарушаются главные функции клеток — синтез белков, фиксация Р и др.

Вторым важнейшим продуцентом аморфного кремнезема во взвеси являются радиолярии — простейшие организмы зоопланктона.

На долю диатомовых приходится более 90% современного кремненакопления. На втором месте по значению стоят радиолярии, на третьем — силикофлагелляты, (они встречаются в количестве от 0 до 111 тыс. клеток/м3 в умеренных и холодных водах).

Концентрация (в %) кремнезема во взвеси зависит не только от  исходного количества кремнистых организмов, но и от разбавления терригенным (в северной и южной Умеренных зонах) или карбонатным (в экваториальной зоне) материалом.

После отмирания планктонных организмов их панцири опускаются на дно. Скорость осаждения панцирей определяется главным образом их размерами, объемным весом и плотностью воды. В условиях океанов большое значение имеют также течения и плотностные границы (слой скачка).

Основная часть кремнистого материала опускается со скоростью, эквивалентной частицам кварца 1-5 мкм, т.е. 0,05-1,5*10-3см/с.

Самые крупные и тяжелые панцири достигают глубины 5 тыс. м в 30—100 дней, а самые тонкие обломки — во многие десятки лет.

Лишь незначительная часть панцирей свободно опускается на дно. Подобно минеральным частицам, основная их часть поступает в пищевые цепи, служит пищей для зоопланктона.

Изучение взвеси на вертикальных разрезах показывает, что самое быстрое разрушение панцирей диатомовых идет в верхней 100-метровой толще вод, богатой жизнью.

За счет растворения тонкопанцирных форм происходит обогащение глубинной взвеси и донных осадков формами с грубыми панцирями, в особенности радиоляриями.

Панцири силикофлагеллят в толще вод обладают обычно хорошей сохранностью, однако их малое распространение в поверхностных водах определяет и их малую роль в глубинной взвеси. Панцири радиолярий намного массивнее, чем диатомовые, и аморфный кремнезем в них более стоек к растворению, чем у диатомовых. Радиолярии, в меньшей мере силикофлагелляты, сохраняются в глубинной взвеси и без особых потерь достигают дна.

Особенно сложной оказывается судьба панцирей диатомовых — самых важных для кремненакопления организмов.

Из широтных разрезов распределения следует вывод, что содержание панцирей с глубиной, как правило, уменьшается, однако области  максимального   развития  диатомовых в слое фотосинтеза как бы проектируются на дно. Таким образом, несмотря на значительные потери в толще вод под влиянием биотических и абиотических факторов, пояса кремненакоп- во  взвеси  с  некоторыми  искажениями прослеживаются и в придонных слоях вод океанов, а также в донных осадках.

Хорошо сохраняются грубоокремненные формы океанического комплекса северного и южного полушарий (до 70%, иногда даже до 100% от исходного числа видов), хуже — тонкоокремненные неритические.