溫酸化海水:白云石溶液

　　“白云石問題”是兩個截然不同的觀察結果的產物。首先，有大量的古代海洋石灰石(CaCO3)沉積物已經被礦物白云石(MgCa(CO3)2)所取代。然而，*近的(全新世和更新世)海洋沉積物中白云石的含量相對較少，盡管在從深海到潮上的許多現代環境中都觀察到少量白云石的存在。其次，在實驗室環境下低溫合成白云石一直是難以實現的，特別是與普通海洋碳酸鈣礦物(文石和方解石)的容易合成相比。由于低溫固態擴散可以作為Mg摻入碳酸鈣的一種方法(因為它的時間尺度太長而不重要)，因此白云石取代CaCO3是一種溶解后沉淀的方法。因此，在白云石取代石灰石的過程中，一個經常被忽視但又必須考慮的因素是，在取代過程中，原始碳酸鈣礦物的飽和度不足。這種情況可能是由相對于文石和方解石溶解-沉淀反應的白云石快速生長引起的，但實驗室研究、現代系統分析和對古代沉積物的觀察都指出這種可能性是不常見的，因為白云石的生長在低溫下受到動力學抑制。白云石結晶力的壓力解是CaCO3欠飽和的第二個可能驅動因素，但*可能通過埋藏獲得圍壓應力。然而，根據巖石學觀察，大量的古代白云巖在埋藏前取代了石灰巖(同沉積白云巖)，許多這樣的平臺沒有任何明顯的埋藏。由于這些由白云石沉淀和晶體生長引起的欠飽和的可能性可以在很大程度上被低估，“白云化”所需要的欠飽和很可能是外部強迫的。在現代自然系統中，由于有機物的分解，海洋孔隙水中CaCO3的欠飽和和選擇性溶解非常普遍，即使在溫暖的水環境中也是如此。這種溶解經常出現，在不同程度上，沉淀的動力學較少，但熱力學更穩定的相CaCO3。實驗室研究和現代系統的觀察表明，當所有常見的海洋CaCO3相達到欠飽和時，白云巖就會承擔這種動力不太有利的沉淀的作用。這種程度的欠飽和在暖水環境下的現代淺海孔隙系統中并不常見，但在大氣二氧化碳升高和海洋酸化時期更為常見。此外，由于有機質的氧化作用推動白云石的形成，近地表富含有機質的沉積物(如微生物墊群落的遺跡)相對于含有較少有機質的同時期沉積物，更容易在古代酸化的海洋中發生白云石的置換。這些觀察結果有助于對白云石的豐度和出現時間作出更協調的解釋。