呼呼的神秘世界

α:試述深層水溫鹽環流﹝Thermohaline  Circulation ﹞之強弱如           

    何改變海底碳酸鹽沉積物分布？

Ans:

1.溫鹽環流之產生;

 

溫鹽環流( thermohaline circulation )是因為海水溫度、鹽度分布不均，造成密度不同所引起的環流, 海水在溫度較低或鹽度較高時密度比較大，可以下沈到相當深的地方當它與周圍的海水密度相同時，便達到了平衡點而不再下沈。此時會轉而往水平方向移動。這股既冷又鹹的海。其分布與表面洋流十分不同，多在深海，而且移動緩慢，是以百年甚至千年來計算。溫鹽環流的分布如圖所示，其源頭在北大西洋。那是因為北大西洋的洋流在往北行進過程中，由於北極地區乾冷的空氣會掠取該區海水的熱量，因海水釋出熱量至大氣，逐漸變冷， 加上不斷地蒸發使得海水鹽度( salinity )增加。因此，愈往北海水愈冷愈鹹，也因此愈重，最後終於在北大西洋下沈至深海，形成北大西洋深層海水( North Atlantic Deep Water)。溫鹽環流繼續往南大西洋流動，在非洲南端及南極洲之間流進印度洋。這些又冷又鹹的海水繼續往東進入太平洋而且逐漸上升，形成較淺較暖的洋流，再繞了個圈回流入印度洋，最後進入南大西洋，往北至北大西洋。






2.
海洋大量溶解碳酸鹽沉積物;

海水中溶有大量的碳酸鹽類而這些碳酸鹽類多半由海底生物或著河流夾帶的沖積物而造成的。

          3.碳酸鹽類在深層水反應方程式：

其下為表面水的化學反應式：

CO2溶入海水中，分解成氫離子（H+）與碳酸氫根離子（HCO3-）：

CO2＋H2O→ HCO3-- + H+

HCO3- →H+＋(CO3)2--

此處，(CO3)2--濃度，則受控於海水中酸鹼度（〔H+〕）及碳酸氫根離子的濃度：

〔CO3〕2--＝K〔HCO3-〕／〔H+〕

當海水中〔CO3〕2--夠高，則能與Ca2+形成碳酸鈣；反之，碳酸鈣會溶解：

(CO3)2--＋Ca2+→  CaCO3

綜合以上式子我們可以知道在深層水的環境之下也會有如此的反應，但是在深層水中因為離表層水太深，而且流動，互相對流的時間也太長了，所以可知另一個類似的方程式大部分由有機生物的碳酸鈣作為原料：

CO2+H2O+CaCO3→←HCO3--+Ca2+ +(CO3)2— +H+

而酸鹼度與溫度和鹽度有非常密切的關係，所以此一方程式可以拿來作為深水層中溶解碳酸鈣的一個指標，當溫度愈低，壓力愈大時反應是會往右移動，也就是溶解度愈大，酸度欲強。

4.舉例：

¥例如在冰期以及閒冰期之間，就有很大的差異：

在冰期時代因為天氣寒冷，在北大西洋下沉的洋流會提早下降，而使整個環流的距離縮短，並且海水溫度下降，結冰，於是強度也比以前弱，根據上面的式子可知，溫度愈低，溶解的碳酸鹽類的沉積物也就愈強所以在北大西洋的碳酸鈣沉積物也愈多，如圖，在冰期時，CO2濃度會明顯的上升，再間冰期時

濃度會明顯下降。

¥位在淡水河口不遠處：

北美冰河大量溶化，某種因素改變了淡水向南流入墨西哥灣的現象，反使得大量淡水向北流入北大西洋，表面海水因之變輕(因為，含鹽量變小)，下沈海水量變少，溫鹽環流因而變弱。海表面往北洋流也連帶的減弱，北傳的熱量減少，降低海洋調節高緯大氣的功能，氣溫因此迅速下降。

 

 

β試述於地質時代中當長期性EI Nino現象發生時，海洋生物原   

    矽質沉積物之分佈將如何分布將如何改變？

Ans:

         1. 海底矽質沉積物的發生地：

矽酸鹽類沉積物最常出現在生物生產率較高的地方，因為其生物的骨骼含有大量的二氧化矽，而再另一個條件之下，生物的產量也會最多，那就是在有湧昇流的海洋環境下。

2.湧昇流醞釀許多微體生物及其他海底生物：

因為在大洋環流的運動之下，產生許多的湧昇流帶，例如在祕魯一帶，有湧昇流，因為當湧昇流出現時， 會把海底的有機或無機 的養料帶到上層來，而浮游生物就會在此處大量繁殖，而魚產就會顯著的多，所以及其生物的骨骸也就會變多，相對的矽酸鹽類的沉積物就會明顯的。

3.聖嬰現象的影響：

聖嬰現象的真正形成的原因，至今科學家還未查明，但是因為聖嬰現象而造成了許多的氣候異常，包括了熱浪侵襲，龍捲風增多，颱風增強，太平洋赤道兩岸的氣候明顯和以前不同，海洋的表面溫度上升，等等，最重要的是，湧昇流發生的位置改變，在赤道兩岸原本在祕魯附近的湧昇流消失，而相反的是在對岸產生了湧昇流，造成了很大的影響。

         4.結論：

因為湧深留在聖嬰現象時發生了位置上的變化，以至於原本矽酸鹽類的沉積物多的地方因而便少了，而在原本沒有湧昇流的地方，因為它的出現而使的沉積物大增。如果去探測 期沉積物的話應該會有不連續的沉積發現才對。

參考資料：

網址:http://gis.geo.ncu.edu.tw/gis/globalc/CHAP0811.htm

網址:http://elnino.oce.ntou.edu.tw/~bonbon/ocean/chap6/chap6.htm -