Karbonatkompensationsdjup, förkortat CCD, hänvisar till det specifika djupet i havet vid vilket kalciumkarbonatmineraler upplöses i vattnet snabbare än de kan ackumuleras.
Havets botten är täckt med finkornigt sediment av flera olika ingredienser. Du kan hitta mineralpartiklar från land och yttre rymden, partiklar från hydrotermiska "svarta rökare" och resterna av mikroskopiska levande organismer, även känd som plankton. Plankton är växter och djur så små att de flyter hela livet tills de dör.
Många planktonarter bygger skal för sig själva genom kemiskt extrahering av mineralmaterial kalciumkarbonat (CaCO3) eller kiseldioxid (SiOa2), från havsvattnet. Karbonatkompensationsdjup hänvisar naturligtvis bara till det förra; mer om kiseldioxid senare.
När CaCO3-skalade organismer dör, och deras skelettrester börjar sjunka mot havets botten. Detta skapar en kalkhaltig olja som kan bildas under tryck från det överliggande vattnet kalksten eller krita. Inte allt som sjunker i havet når dock botten, eftersom havsvattnets kemi förändras med djupet.
Ytvatten, där de flesta plankton lever, är säkert för skal tillverkade av kalciumkarbonat, oavsett om den föreningen har formen av kalcit eller aragonit. Dessa mineraler är nästan olösliga där. Men det djupa vattnet är kallare och under högt tryck, och båda dessa fysiska faktorer ökar vattnets kraft att lösa CaCO3. Viktigare än dessa är en kemisk faktor, nivån på koldioxid (CO2) i vattnet. Djupt vatten samlar CO2 eftersom den är gjord av djuphavsdjur, från bakterier till fisk, när de äter planktons fallande kroppar och använder dem för mat. Hög CO2 nivåer gör vattnet surare.
Djupet där alla dessa tre effekter visar sin styrka, där CaCO3 börjar lösa snabbt, kallas lysoklin. När du går ner genom detta djup börjar ljusen på havsbotten att tappa sin CaCO3 innehåll - det är mindre och mindre kalkhaltigt. Djupet vid vilket CaCO3 försvinner helt, där dess sedimentation jämställs med dess upplösning, är kompensationsdjupet.
Några detaljer här: kalcit motstår upplösning lite bättre än aragonit, så kompensationsdjupet är något annorlunda för de två mineralerna. När det gäller geologi är det viktiga att CaCO3 försvinner, så den djupare av de två, kalcitkompensationsdjupet eller CCD, är den betydande.
"CCD" kan ibland betyda "karbonatkompensationsdjup" eller till och med "kalciumkarbonatkompensationsdjup", men "kalcit" är vanligtvis det säkrare valet vid en slutprov. Vissa studier fokuserar dock på aragonit, och de kan använda förkortningen ACD för "aragonitkompensationsdjup."
I dagens hav är CCD: n mellan 4 och 5 kilometer djup. Det är djupare på platser där nytt vatten från ytan kan spola bort CO2-berik djupt vatten och grundare där massor av dött plankton bygger upp CO2. Vad det betyder för geologi är att närvaron eller frånvaron av CaCO3 i en sten - i vilken grad det kan kallas kalksten - kan berätta något om var den tillbringade sin tid som sediment. Eller omvänt stiger och faller CaCO3 innehåll när du går upp eller ner i en bergsekvens kan berätta något om förändringar i havet i det geologiska förflutna.
Vi nämnde kiseldioxid tidigare, det andra materialet som plankton använder för sina skal. Det finns inget kompensationsdjup för kiseldioxid, även om kiseldioxid upplöses i viss mån med vattendjupet. Kiselrik havsbottenlera är det som förvandlas till chert. Det finns sällsynta planktonarter som gör sina skal av celestiteeller strontiumsulfat (SrSO4). Det mineralet upplöses alltid omedelbart efter organismens död.