Các quá trình vật lý và hóa học của hồ - Chương 9

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

66
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

So sánh tính chất địa hoá của các hồ nước mặn có nguồn gốc đại dương 9.1 Giới thiệu Hồ n ớc mặn có thể đ ợc phân loại thành 2 nhóm dựa trên cơ sở của nguồn n ớc nguyên thuỷ trong hồ. Những nhóm này thuộc hồ n ớc mặn không bắt nguồn từ đại d ơng và bắt nguồn từ đại d ơng. Hồ n ớc mặn không bắt nguồn từ đại d ơng nhận n ớc ngọt làm đầu vào và trở nên mặn bởi tốc độ bốc thoát hơi n ớc cao của vùng khí hậu khô...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Các quá trình vật lý và hóa học của hồ - Chương 9

Ch ¬ng 9 So s¸nh tÝnh chÊt ®Þa ho¸ cña c¸c hå n íc mÆn cã nguån gèc ®¹i d ¬ng 9.1 Giíi thiÖu Hå n íc mÆn cã thÓ ® îc ph©n lo¹i thμnh 2 nhãm dùa trªn c¬ së cña nguån n íc nguyªn thuû trong hå. Nh÷ng nhãm nμy thuéc hå n íc mÆn kh«ng b¾t nguån tõ ®¹i d ¬ng vμ b¾t nguån tõ ®¹i d ¬ng. Hå n íc mÆn kh«ng b¾t nguån tõ ®¹i d ¬ng nhËn n íc ngät lμm ®Çu vμo vμ trë nªn mÆn bëi tèc ®é bèc tho¸t h¬i n íc cao cña vïng khÝ hËu kh« hoÆc b¸n kh« h¹n, n¬i mμ hÖ thèng hå nμy ® îc t×m thÊy nhiÒu nhÊt. Nhãm nμy cña hå bao gåm phÇn lín nh÷ng hå n íc mÆn nhá néi ®Þa còng nh nh÷ng hå lín, vÝ dô nh BiÓn ChÕt ë Israel vμ hå n íc mÆn Great cña Mü. Nhãm thø hai cña hå n íc mÆn lμ hå ®¹i d ¬ng, n¬i ® îc lμm ®Çy chñ yÕu cïng víi n íc ®· cã n íc biÓn hoÆc thμnh phÇn ho¸ häc cña n íc biÓn ®· bÞ thay ®æi. Nh÷ng hå nμy ® îc t×m thÊy thuéc miÒn ven biÓn th êng cã quy m« diÖn tÝch nhá vμ tÝnh chÊt ®a d¹ng vÒ ph¹m vi cña vïng khÝ hËu tõ «n ®íi tíi kh« c»n. V× vËy, hå ®¹i d ¬ng thay ®æi trong c¸c ®Æc tr ng cña chóng. §· cã rÊt nhiÒu nghiªn cøu vÒ lo¹i hå nμy. HÇu hÕt lμ nh÷ng nghiªn cøu toμn diÖn vÒ hå Solar, Sinai (Friedman cïng céng sù, 1973; Cohen cïng céng sù 1977; Krumbein cïng céng sù, 1977; Jorgensen cïng céng sù, 1977; Friedman cïng céng sù, 1982; Lyons cïng céng sù, 1984) vμ hå NgËp n íc, Bermuda (Neumann, 1969; Hatcher, 1978; Hatcher cïng céng sù, 1982; Hatcher cïng céng sù, 1983; Orem cïng céng sù, 1986; Sharma cïng céng sù, 1988; Stolz, 1989; Boudreau cïng céng sù, 1992). Nh÷ng nghiªn cøu kh¸c bao gåm hå Eil Malk, Palau (Hamner cïng céng sù, 1982; Burnett cïng céng sù, 1989), nh÷ng bÓ kh¸c nhau ® îc t×m thÊy trªn ®¶o Christmas, Kiribati (Schoonmaker cïng céng sù, 1985), vμ vμi hÖ thèng hå ven biÓn ë phÝa t©y vμ phÝa nam Australia vμ däc vïng ven biÓn Sinai (Warren, 1982; Playford, 1983; Edward, 1982; Burke, 1989; Kushnir, 1981; Levy, 1974, 1977; Gat vμ Levy, 1978). Trong ch ¬ng nμy, cã vμi nghiªn cøu toμn diÖn vÒ tuÇn hoμn ®éng lùc trong thuû ®Þa ho¸ vμ sinh ®Þa ho¸ cña hå n íc mÆn ®¹i d ¬ng. 9.2 C¸c ®Æc tr ng chung cña hå n íc mÆn ®¹i d ¬ng TÊt c¶ c¸c hå n íc mÆn ®¹i d ¬ng ®Òu ® îc h×nh thμnh hay lÊp ®Çy n íc biÓn kho¶ng gÇn 4000 vμ 6000 n¨m tr íc ®©y. T¹i thêi ®iÓm nμy sù gia t¨ng nhanh chãng mùc n íc biÓn trªn toμn cÇu ®· dÉn tíi ngËp lôt ë c¸c vïng ven biÓn n»m ë vÞ trÝ thÊp. C¸c hå ®¹i d ¬ng ®· ® îc h×nh thμnh theo hai c¸ch. Trong c¸ch ®Çu tiªn, khi mùc n íc biÓn t¨ng lªn n íc biÓn trμn ngËp vμo c¸c vïng tròng, ban ®Çu h×nh thμnh nªn c¸c lagoon. Qua thêi gian c¸c lagoon nμy trë 417 http://www.ebook.edu.vn
nªn bÞ c¾t ®øt tõ phÝa kÕt nèi víi ®¹i d ¬ng, v× vËy trë thμnh c¸c hå n íc biÓn. Hå Solar, hå Ras Mohammad, lagoon Bardawil vμ c¸c ph¸ liªn quan (tÊt c¶ ®Òu n»m trªn bê biÓn Sinai), vμ nhiÒu hå ë Australia ®· ® îc h×nh thμnh theo c¸ch thøc nμy. VÝ dô, hå Solar trë nªn bÞ c¾t ®øt tõ ®¹i d ¬ng khi mét bar c¸t ngÇm h×nh thμnh ngang qua miÖng cña nã. Bar c¸t nμy sau ®ã ® îc lμm æn ®Þnh bëi sù h×nh thμnh cña mét vØa ®¸ ngÇm trªn r×a vÒ phÝa biÓn cña hå. Bar c¸t nμy vÉn cã ®é rçng, vμ hå Solar hiÖn thêi nhËn ®Çu vμo n íc biÓn bëi viÖc thÊm qua bar c¸t ®ã. Trong tr êng hîp cña nhiÒu hå ë Australia, c¸c ®ôn c¸t calcium carbonate ®· ® îc l¾ng ®äng ë r×a bê biÓn míi ® îc t¹o nªn bëi sù n©ng cao mùc n íc biÓn, do ®ã c¾t dêi c¸c hå khái ®¹i d ¬ng. Mét sù h¹ thÊp côc bé mùc n íc biÓn hay sù n©ng lªn kiÕn t¹o cña mét vïng còng cã thÓ t¸ch c¸c lagoon ra khái ®¹i d ¬ng tõ kÕt nèi trùc tiÕp víi ®¹i d ¬ng ®Ó h×nh thμnh nªn c¸c hå ®¹i d ¬ng. Cã mét b»ng chøng lμ sù h×nh thμnh cña c¸c hå siªu mÆn trªn ®¶o Rottnest (miÒn t©y Australia) x¶y ra theo c¸ch thøc nμy (Playford 1983). Trong tr êng hîp thø hai, c¸c hå n íc mÆn ®¹i d ¬ng ®· h×nh thμnh mμ kh«ng cã bÊt kú kÕt nèi trùc tiÕp víi ®¹i d ¬ng ban ®Çu nμo. VÝ dô, ë c¸c vïng mμ ®· cã sù h×nh thμnh c¸c ®ôn c¸t ven biÓn, sù n©ng lªn cña mùc n íc biÓn g©y ra mùc n íc tÇng ngËm n íc ®ôn c¸t tõ n íc biÓn còng t¨ng theo. Nh÷ng chç lâm xuèng gi÷a c¸c ®ôn c¸t mμ ®· n»m bªn d íi mùc n íc biÓn tõ 6000 n¨m tr íc th× trë nªn ® îc lÊp ®Çy n íc biÓn tõ tÇng ngËm n íc vμ c¸c hå ®· h×nh thμnh. LÞch sö cña th«ng tin nμy ®· ® îc dÉn chøng b»ng sè liÖu cho c¸c hå ë nam Australia (Warren 1982) còng nh cho ngËp mÆn(Neumann 1969) vμ c¸c hå Lovers ë Bermuda. Tr¸i ng îc víi c¸c hå ®¹i d ¬ng kh¸c, b»ng chøng trÇm tÝch tõ hå ngËp mÆn chøng tá r»ng hå nμy ®· ® îc h×nh thμnh gÇn 10000 n¨m tr íc ®©y nh mét hå n íc ngät n«ng. Hå nμy, n»m bªn trong mét vïng tròng gi÷a c¸c ®ôn c¸t, ® îc lμm ®Çy n íc biÓn th«ng qua sù thÊm qua c¸c ®ôn c¸t xung quanh gÇn 4000 n¨m tr íc ®©y (Hatcher vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1982). MÆc dï mét sè hå hiÖn nay tiÕp nhËn ®Çu vμo n íc biÓn qua c¸c khe hë lín, nh lμ c¸c kªnh trªn mÆt ë Eil Malk (Hamner vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1982) còng nh lagoon Bardawil (Levy 1974) vμ c¸c hang ®éng ngÇm ë hå Lovers, hÇu hÕt c¸c hå tiÕp nhËn ®Çu vμo th«ng qua sù thÊm ®¬n thuÇn. Kh«ng cã hå ®¹i d ¬ng nμo ® îc t×m thÊy cã bÊt kú ®Çu vμo dßng n íc ngät cè ®Þnh. Thuû v¨n cña nh÷ng hå nμy bÞ ¶nh h ëng bëi ®é rçng vμ kh¶ n¨ng thÊm cña ®¸ gèc xung quanh, vμ c¸c qu¸ tr×nh thay ®æi mùc n íc hoÆc cña ®¹i d ¬ng hoÆc cña hå. Hai qu¸ tr×nh næi tréi ¶nh h ëng ®Õn mùc n íc lμ nh÷ng sù thay ®æi thuû triÒu trong mùc n íc biÓn vμ tèc ®é bèc h¬i cña n íc tõ c¸c hå. Nh÷ng sù thay ®æi t¹i mét tÇn suÊt thuû triÒu trong mùc n íc cña mét vμi hå ®· ® îc ghi nhËn. Nh ® îc mong ®îi, c¸c hå ®ã víi c¸c kªnh kÕt nèi víi ®¹i d ¬ng, vÝ dô hå Lovers vμ Eil Malk, cã n íc ® îc b¬m tíi vμ tõ hå ®ã ®¸p l¹i thuû triÒu. Tuy nhiªn c¶ hai hå nμy ®Òu vÉn cßn bÞ ph©n tÇng trong suèt chu kú triÒu, vμ do vËy, d êng nh lμ phÇn lín n íc vμo mçi hå trong suèt mét thêi kú triÒu d©ng bÞ lo¹i bá ra 418 http://www.ebook.edu.vn
trong thêi kú triÒu rót. Nh÷ng sù dao ®éng thuû triÒu còng ®· ® îc ghi nhËn vμo n¨m 1971 ë hå ngËp mÆn, mμ tiÕp nhËn ®Çu vμo chØ th«ng qua sù thÊm (Hatcher vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1982). GÇn 10 n¨m sau, kh«ng quan tr¾c thÊy sù thay ®æi nμo nh vËy, tuy nhiªn, chøng tá r»ng c¸c ®ôn c¸t ®· h×nh thμnh ®¸ chia t¸ch hå víi ®¹i d ¬ng ®· trë nªn Ýt cã kh¶ n¨ng thÊm h¬n v× sù tËp trung cña calcium carbonate (Sharma 1988). Trong tÊt c¶ c¸c tr êng hîp ®· ®Ò cËp ®Õn tr íc ®©y, sù dao ®éng trong mùc n íc hå bÞ lo¹i trõ vμ lμm gi¶m víi chó ý tíi nh÷ng sù thay ®æi thuû triÒu cña ®¹i d ¬ng liÒn kÒ. Chu tr×nh thuû v¨n cña c¸c hå ®¹i d ¬ng mμ hoÆc n»m ë c¸ch xa ®¹i d ¬ng hoÆc bÞ chia c¾t bëi mét hμng rμo kh¶ n¨ng thÊm nhá h¬n so víi ®· ®Ò cËp tr íc ®©y ® îc chiÕm u thÕ bëi chu tr×nh bèc h¬i/gi¸ng thuû theo mïa cña khu vùc khÝ hËu mμ c¸c hÖ thèng nμy n»m trong ®ã. Nh mét chu tr×nh ®· ® îc m« t¶ cho mét sè hå muèi, ruéng muèi ven biÓn n»m ë bê biÓn nam Australia (Warren 1982). Vμo mïa ®«ng, c¸c hå n«ng nμy ® îc lμm ®Çy n íc lî tíi mét mùc kh«ng ®¸ng kÓ bªn trªn mùc n íc biÓn. Trong suèt mïa xu©n vμ mïa hÌ, n íc hå bèc h¬i tíi c¸c mùc bªn d íi mÆt n íc ngÇm cña c¸c ®ôn c¸t xung quanh. N íc thuéc giÕng n íc ngÇm ®ôn c¸t tho¸t vμo trong c¸c hå muèi. Khi mÆt n íc ngÇm ®ôn c¸t gi¶m xuèng d íi mùc n íc biÓn, n íc biÓn sau ®ã thÊm vμo trong c¸c ®ôn c¸t. Vμo cuèi mïa hÌ, do tèc ®é bèc h¬i cao cùc ®é cña vïng nμy, mùc n íc cña c¸c hå nμy lμ 20 -40 cm bªn d íi bÒ mÆt trÇm tÝch. Trong suèt mïa thu vμ mïa ®«ng, khi tèc ®é bèc h¬i gi¶m vμ gi¸ng thuû trªn vïng ®ã t¨ng, mùc n íc cña c¸c hå nμy l¹i t¨ng lªn tíi mùc n íc cao h¬n mét trót trªn mùc n íc biÓn. Bëi v× kh¶ n¨ng thÊm cao cña c¸t trong c¸c ®ôn c¸t, mÆt n íc ngÇm cña c¸c ®ôn c¸t, vμ do ®ã mùc n íc hå, vÒ c¬ b¶n kh«ng thÓ chªnh lÖch víi mùc n íc biÓn. §é muèi cña c¸c hå ®¹i d ¬ng thay ®æi tõ xÊp xØ ®é muèi n íc biÓn tíi lín h¬n 100 psu. NhiÒu hå ®¹i d ¬ng mμ cã ®é s©u lín h¬n 2 m bÞ ph©n tÇng suèt phÇn lín cña n¨m ®ã. Trong c¸c hå siªu mÆn sù ph©n tÇng mËt ®é ® îc x¸c ®Þnh chñ yÕu lμ bëi c¸c thay ®æi vÒ ®é muèi cña n íc ®i vμo, h¬n lμ nh÷ng thay ®æi nhiÖt ®é xung quanh. Kh«ng gièng c¸c hå bÞ ph©n tÇng bëi nhiÖt ®é, sù ph©n tÇng trong c¸c hå nμy ® îc tuyªn bè trong c¸c thêi kú l îng m a r¬i ® îc gia t¨ng vμ ph¸ vì trong c¸c thêi kú kh« h¹n. Chu tr×nh hμng n¨m cña sù ph©n tÇng vμ c¸c holomixis ®· ® îc ghi nhËn ë ba hå trªn ®¶o Rottnest, miÒn t©y Australia (Bunn vμ nh÷ng ng êi kh¸c, 1984) vμ ë hå Solar, Sinai (Cohen vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1977a). C¸c sù kiÖn nãi chung ® îc quan tr¾c ë c¸c hå nμy lμ nh sau: Vμo mïa ®«ng epilimnion ë bªn trªn l¹nh h¬n vμ ®é muèi nhá h¬n tÇng n íc s©u ë bªn d íi. Khi mïa hÌ tíi tèc ®é bèc h¬i t¨ng cho tíi cuèi cïng nã cao h¬n ®¸ng kÓ so víi tèc ®é cña n íc biÓn cung cÊp cho hå. §iÒu nμy dÉn ®Õn mét sù t¨ng ®é muèi dÇn dÇncña líp n íc trªn mÆt hå. Gradient nhiÖt ®é cña hå biÕn mÊt. C¸c x¸o trén toμn phÇn x¶y ra vμ kÕt thóc trong mét vμi tuÇn ë hå Solar vμ mét vμi th¸ng ë c¸c hå Rottnest. Kh«ng l©u sau khi nh÷ng c¬n m a mïa ®«ng ®Çu tiªn r¬i trªn Rottnest, sù ph©n tÇng l¹i tiÕp tôc ph¸t triÓn khi n íc ngät h¬n ®i vμo líp bÒ mÆt cña hå tõ nh÷ng sù thÊm xung quanh hå. ë hå 419 http://www.ebook.edu.vn
Solar nh÷ng trËn b·o ph ¬ng nam trong suèt mïa m a lμm cho n íc biÓn dån vÒ c¹nh ë phÝa biÓn cña bar c¸t cã ®é rçng, mμ chia t¸ch hå Solar víi ®¹i d ¬ng. Sù gia t¨ng mùc n íc biÓn ®Þa ph ¬ng nμy lμm gia t¨ng ¸p suÊt thuû tÜnh trªn hÖ thèng n íc ngÇm cña bar c¸t ®ã dÉn tíi dßng n íc biÓn vμo trong hå ® îc t¨ng c êng. N íc ®i vμo t ¬ng ®èi ngät h¬n nμy n»m trªn n íc siªu mÆn chøa trong hå dÉn tíi sù ph©n tÇng ®é muèi. N íc cña c¸c hå nμy cùc trong vμ kÕt qu¶ lμ tia s¸ng mÆt trêi cã thÓ ®¹t tíi ®¸y hå. Trong suèt sù ph©n tÇng mïa ®«ng mét dÞ th êng nhiÖt ®é còng ph¸t triÓn. N¨ng l îng mÆt trêi ® îc hÊp thô t¹i vμ bªn d íi ® êng tû träng dÉn tíi mét profile nhiÖt ®é ®¶o ng îc. Líp d íi ®¸y cña c¸c hå nμy cã thÓ Êm h¬n líp trªn mÆt tíi 500C. Tuy nhiªn, mËt ®é cña n íc biÓn siªu mÆn lμ ®ñ cao mμ hå kh«ng ®¶o lén, mÆc dï nh÷ng chªnh lÖch nhiÖt ®é gi÷a epilimnion vμ tÇng n íc d íi s©u lμ cùc ®¹i. Kho¶ng thêi gian cña c¸c thêi kú x¸o trén vμ ph©n tÇng cã thÓ ® îc hiÖu chØnh b»ng nh÷ng thay ®æi ®Þa ph ¬ng vμ gi÷a c¸c n¨m vÒ l îng m a r¬i vμ nhiÖt ®é trung b×nh; tuy nhiªn chuçi c¸c sù kiÖn nãi chung vÉn nh nhau. Duy nhÊt mét hå, Eil Malk, ®· ® îc thuËt l¹i lμ bÞ ph©n tÇng th êng xuyªn. Hå nμy kh«ng ph¶i lμ siªu mÆn, nh ng bÞ ph©n tÇng bëi nh÷ng sù thay ®æi ®é muèi gi÷a n íc ® îc chøa th êng xuyªn trong hå vμ n íc biÓn ® îc trao ®æi do thuû triÒu qua c¸c kªnh dÉn kÕt nèi n íc bÒ mÆt hå víi ®¹i d ¬ng xung quanh. Tuy nhiªn hå nμy kh«ng ph¸t triÓn profile nhiÖt ®é ®¶o ng îc nh ë hå Solar vμ c¸c hå ë ®¶o Rottnest. Lý do cña sù kh¸c biÖt nμy cã lÏ lμ bëi v× sù trao ®æi n íc theo thuû triÒu gi÷a trªn mÆt hå vμ ®¹i d ¬ng lo¹i bá l îng nhiÖt tõ hå v× thÕ viÖc ®èt nãng d íi mÆt n íc kh«ng diÔn ra. Cã lÏ mét trong nh÷ng ®Æc tr ng tiªu biÓu nhÊt cña c¸c hå ®¹i d ¬ng trong sù so s¸nh víi c¸c hå kh¸c lμ thμnh phÇn ion cña n íc. C¸c thμnh phÇn cña mét vμi n íc hå ®¹i d ¬ng ® îc so s¸nh víi n íc biÓn vμ n íc s«ng trung b×nh trong B¶ng 1. Bëi v× c¸c hå ®¹i d ¬ng chñ yÕu ® îc lμm ®Çy b»ng n íc biÓn h¬n lμ n íc ngät, ho¸ häc n íc hå ® îc ®Æc tr ng bëi Na vμ Cl cïng víi c¸c nång ®é Ýt h¬n, mÆc dï lμ quan träng, cña Ca, SO4, Mg, vμ K. MÆc dï mét sè n íc ngät bÞ bay h¬i n íc biÓn cã cÊu t¹o , c¸c tû lÖ t ¬ng ®èi cña c¸c phÇn tö lμ kh¸c nhau. Sù bèc h¬i cña n íc ngät sÏ dÉn tíi mét sù ®a d¹ng cña thμnh phÇn n íc hå cã tÝnh kiÒm, trong khi ®ã sù bèc h¬i cña n íc hå ®¹i d ¬ng theo mét c¸ch t ¬ng tù víi sù c« bèc h¬i cña muèi tõ n íc biÓn th«ng th êng. Calcium carbonate vμ th¹ch cao lμ c¸c chÊt l¾ng ®äng phæ biÕn h×nh thμnh trong suèt sù c« bay h¬i cña n íc hå ®¹i d ¬ng; c¸c muèi ®é tan cao h¬n th êng kh«ng ® îc t×m thÊy b»ng c¸c s¶n phÈm bèc h¬i (Cohen vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1977a; Krumbein vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1977; Levy 1977; Gat vμ Levy 1978). VÝ dô, muèi má cã thÓ h×nh thμnh theo mïa quanh vμnh ®ai cña mét sè hå ®¹i d ¬ng, nh ng th êng hoμ tan l¹i trong c¸c thêi kú m a (Levy 1977). Trong c¸c tr êng hîp c¸ biÖt mμ c¸c hå ®¹i d ¬ng bÞ chia c¾t tõ mét nguån n íc biÓn, thμnh phÇn cña n íc biÓn lμm ®Çy hå vμ c¸c chÊt l¾ng ®äng cã thÓ thay ®æi ®¸ng kÓ. VÝ dô, n íc biÓn calcium chloride ®· ph¸t triÓn trong c¸c hå muèi ë trong ®Êt liÒn cña lagoon Bardawil, do t ¬ng t¸c cña thμnh phÇn n íc biÓn vμ 420 http://www.ebook.edu.vn
c¸c trÇm tÝch calcium carbonate mÞn ë khu vùc nμy. Sù t ¬ng t¸c nμy dÉn tíi mét sù h×nh thμnh ®¸ trÇm tÝch ®olomit trong c¸c trÇm tÝch cña c¸c hå muèi nμy (Levy 1977a, b). C¸c quÇn x· sinh häc cña c¸c hå ®¹i d ¬ng, ®Æc biÖt lμ c¸c hå siªu mÆn, bÞ chi phèi bëi c¸c sinh vËt nguyªn sinh, chñ yÕu lμ c¸c vi khuÈn lôc vμ vi khuÈn sulfur. C¸c ®éng lùc häc quÇn x· cét n íc ®· ® îc nghiªn cøu tèt nhÊt ë hå Solar vμ hå Eil Malk. Trong c¸c hå ph©n tÇng nμy "c¸c m¶ng" vi khuÈn th êng h×nh thμnh trong líp dÞ th êng nhiÖt ®é. C¸c qu¸ tr×nh trung gian do vi khuÈn dÉn tíi sù thiÕt lËp cña mét dÞ th êng nhiÖt ®é ë xÊp xØ ®é s©u cña dÞ th êng nhiÖt ®é trong c¸c hå. Trong hå Solar cho c¸c líp xen kÏ cña chñ yÕu lμ quang d ìng (c¸c c¬ thÓ sö dông ¸nh s¸ng nh mét nguån n¨ng l îng) vi khuÈn sulfur hay vi khuÈn lôc, còng nh vi khuÈn chemolithotrophic (c¸c tæ chøc sö dông CO2 nh lμ mét nguån carbon vμ nhËn ® îc n¨ng l îng tõ sù oxy ho¸ c¸c thμnh phÇn v« c¬) vμ chemoorganotrophic (c¸c tæ chøc sö dông vËt chÊt h÷u c¬ nh mét nguån carbon vμ nhËn ® îc n¨ng l îng tõ sù oxy ho¸ c¸c thμnh phÇn chÊt h÷u c¬) ë c¸c tÇng thÊp h¬n. Thμnh phÇn sinh häc cña hå Eil Malk cã phÇn nμo ®ã lμ biÕn ®éng h¬n. Bªn c¹nh ®ã mét m¶ng vi khuÈn sulfur quang hîp t¹i líp dÞ th êng nhiÖt ®é, còng cã mËt ®é cña c¸c ®éng vËt th©n gi¸p, mét loμi c¸ vμ hai loμi søa hiÖn cã ë hμng n íc bªn trªn (Hamner vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1982). MËt ®é ® îc gia t¨ng so víi hå Solar cã lÏ lμ do sù trao ®æi n íc lín h¬n víi ®¹i d ¬ng vμ ®é muèi thÊp h¬n cña hå nμy. Hå ngËp mÆn kh«ng bÞ ph©n tÇng vμ do ®ã kh«ng ph¸t triÓn nh÷ng lo¹i m¶ng vi khuÈn nμy; tuy nhiªn, viÖc lμm tréi sinh vËt cét n íc ®ã lμ vi khuÈn lôc vμ c¸c ®éng vËt th©n gi¸p. C¶ hå Eil Malk vμ ngËp mÆn ®Òu rÊt phong phó (Hamner vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1982; Hatcher vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1982). Nh÷ng sù kÕt hîp trÇm tÝch/hÖ ®éng vËt cña mét vïng mμ tån t¹i trong c¸c hå n íc mÆn ®¹i d ¬ng lμ rÊt hiÕm hoi. RÊt Ýt nh÷ng nghiªn cøu tho¶ ®¸ng ® îc lμm ë c¸c vïng nμy; nh÷ng ngo¹i lÖ ®¸ng chó ý nhÊt lμ víi hå ngËp mÆn vμ hå Solar. C¸c trÇm tÝch cña hå ngËp mÆn lμ bïn giμu chÊt h÷u c¬ mμ bªn trong ®ã cã mét sù ph©n bè theo ®é s©u ® îc x¸c ®Þnh tèt cña c¸c vi khuÈn kh¸c nhau (Stolz 1990). Trong tèi ®a 10 cm cã mét sù phong phó cña vi khuÈn lôc coccoid, vi khuÈn lôc sîi nhá, vμ vi khuÈn sulfur oxy ho¸ mμu tÝa víi nh÷ng sè t¶o c¸t nhá h¬n vμ mμu tÝa mμ vi khuÈn quang d ìng mμu xanh. C¸c khãm gi÷a 10 vμ 30 cm cña vi khuÈn quang d ìng mμu tÝa trë nªn phong phó h¬n, mÆc dï vi khuÈn lôc coccoid vμ vi khuÈn sulfur oxy ho¸ vÉn lμ c¸c tæ chøc phong phó nhÊt. vi khuÈn sulfate-gi¶m ®i lμ chiÕm u thÕ bªn d íi mét ®é s©u b»ng 30 cm trong c¸c trÇm tÝch. Sù cã mÆt cña vi khuÈn sulfur oxy ho¸ trong líp trªn cïng cña nh÷ng trÇm tÝch nμy lμ cã phÇn ng¹c nhiªn. Nh÷ng trÇm tÝch nμy v« cïng thiÕu oxy vμ do ®ã chøa nång ®é sulfide rÊt cao.. Th«ng th êng ng êi ta mong ®îi sÏ t×m thÊy c¸c tæ chøc quang d ìng thiÕu oxy trong nh÷ng m«i tr êng nh vËy; tuy nhiªn, trong hå nμy, bëi v× dÞ th êng nhiÖt ®é sulfur n»m 421 http://www.ebook.edu.vn
bªn d íi ®é s©u ®Òn bï ¸nh s¸ng, vi khuÈn sulfur oxy ho¸ ® îc ® îc chiÕu cè. Trong hå Solar, nh ë c¸c hå ®¹i d ¬ng siªu mÆn kh¸c, c¸c trÇm tÝch ® îc dμn xÕp cña c¸c m¶ng vi khuÈn lôc th¹ch tÇng d¸t máng. Khi n íc biÓn bÞ bèc h¬i n íc hå trë thμnh qu¸ b·o hoμ ®Çu tiªn víi c¸c kho¸ng chÊt carbonate vμ sau ®ã víi th¹ch cao. Nh÷ng kho¸ng chÊt nμy cã thÓ bÞ l¾ng ®äng tõ sù hoμ tan vμ ch×m l¾ng trong c¸c trÇm tÝch. Bëi v× ¸nh s¸ng cã thÓ xuyªn qua tíi ®¸y cña c¸c hå nμy, c¸c tæ chøc tù d ìng chÞu mÆn còng cã thÓ sèng ë bÒ mÆt trÇm tÝch. Trong hå Solar vμ hå ngËp mÆn nh÷ng tæ chøc nμy lμ vi khuÈn lôc, mÆc dï c¸c khãm vi khuÈn kh¸c còng sèng trªn vμ bªn trong c¸c trÇm tÝch. Nh÷ng nång ®é sulfate cao trong cét n íc lμm thuËn lîi cho sù ph¸t triÓn cña vi khuÈn gi¶m sulfate nh Desulfovibrio. Ho¹t ®éng cña Desulfovibrio trong hå Solar ®· ® îc chØ ra cho gi¶m nång ®é sulfate cña n íc lç hæng tíi mét ph¹m vi mμ kh«ng ®¹t tíi sù b·o hoμ th¹ch cao (Jorgense vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1977). V× vËy, th¹ch cao cã thÓ bÞ l¾ng ®äng trong c¸c trÇm tÝch chØ trong nh÷ng thêi kú s¶n sinh t¶o trong hå. HÖ qu¶ lμ, c¸c profile ®é s©u qua c¸c trÇm tÝch cña nh÷ng hå nμy biÓu hiÖn ng ìng kÝch thÝch d íi hμng n¨m cña c¸c m¶ng t¶o., mμ kh«ng chøa th¹ch cao, nh ng chøa carbonate ® îc t¹o ra do vi khuÈn xen vμo gi÷a c¸c líp th¹ch cao vμ cacbornate ®· l¾ng ®äng. (Krumbein vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1977). 9.3. Nh÷ng ph¶n øng trÇm tÝch-lç hæng-n íc t ¬ng ®èi. Trong môc nμy hÖ thèng trÇm tÝch-lç hæng-n íc cña hå ngËp mÆn, Bermuda, vμ hå Solar, Sinai, ® îc th¶o luËn chi tiÕt. Nh÷ng hÖ thèng hå nμy ®· ® îc chän ph©n tÝch v× cã s½n c¬ së d÷ liÖu vμ c¸c ®iÒu kiÖn t ¬ng ph¶n cña hai hÖ thèng hå (B¶ng 2). Còng nh vËy, c¸c lo¹i trÇm tÝch ® îc t×m thÊy ë hai hå nμy lμ rÊt kh¸c nhau; hÖ qu¶ lμ, nh÷ng ph¶n øng th×nh thμnh ®¸ trÇm tÝch ban ®Çu trong hai hÖ thèng, mÆc dï t ¬ng tù vÒ mét sè ®iÓm, nh ng kh¸c nhau vÒ mÆt ®Þnh l îng. Nh÷ng sù kh¸c nhau nμy cung cÊp mét sè c¶m nhËn cho ph¹m vi cña c¸c ph¶n øng trÇm tÝch - lç hæng - n íc cã thÓ diÔn ra trong c¸c hå n íc mÆn ®¹i d ¬ng. 9.3.1. Hå ngËp mÆn Bermuda Hå ngËp mÆn n»m ë ven biÓn phÝa nam Bermuda trong mét vÞ trÝ h¹ thÊp gi÷a c¸c ®ôn c¸t. N íc hå b¾t nguån chó yÕu tõ n íc ®¹i d ¬ng thÊm qua c¸c vØa ®¸ v«i cã lç hæng cña ®¶o (Hatcher vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1982). Bê ®¹i d ¬ng c¸ch gÇn 100 m tíi phÝa ®«ng nam cña hå. Hatcher vμ nh÷ng ng êi kh¸c (1982) ®· quan tr¾c nh÷ng dao ®éng thuû triÒu lªn tíi 15 cm, biÓu lé mét sù trao ®æi n íc râ rμng lμ lín qua vØa ®¸ v«i. H¬n n÷a, kh«ng cã hang ®éng nμo kÕt nèi ®¹i d ¬ng trùc tiÕp tíi hå ® îc t×m thÊy ®ãng vai trß nh nh÷ng èng dÉn hiÖu qu¶ cña sù trao ®æi n íc. Nguån n íc ngät duy nhÊt lμ m a r¬i vμ dßng ch¶y theo sau tõ c¸c s ên cá dèc xung quanh; kh«ng cã dßng ch¶y th êng xuyªn hay c¸c suèi n íc ngät ch¶y vμo trong chç tròng nμy. Do ®ã hå lμ mét m«i tr êng mÆn vμ kh«ng ph¶i lμ mét khèi n íc ngät hay lî. §é muèi thùc sù thay ®æi kh«ng 422 http://www.ebook.edu.vn
®¸ng kÓ vμ ng îc l¹i víi l îng m a r¬i, vÝ dô mét sù t¨ng ®é muèi lªn xÊp xØ 10/00 trong suèt mét t×nh tr¹ng kh« h¹n 2 tuÇn ®· ® îc ghi nhËn bëi Hatcher vμ nh÷ng ng êi kh¸c (1982). Cét n íc lμ trong vμ nãi chung kh«ng s©u h¬n 1.5 - 2 m trªn kh¾p toμn bé hå. NÒn ®¸ v«i cña chç h¹ thÊp xuèng nμy ® îc t×m thÊy ë ®é s©u b»ng vμi centimeter tíi 20 m vμ hoμn toμn ® îc phñ len bëi mét tÇng than bïn, cã ®é dμy trung b×nh lμ 2 m. TrÇm tÝch n»m bªn trªn tÇng than bïn gåm cã mét líp mïn n»m ngang, rÊt giμu chÊt h÷u c¬. C¸c líp trªn cïng cña líp mïn lμ kÕt b«ng vμ ®é rçng cao (®é rçng 80-90%); c¸c líp s©u h¬n cã mét ®é ®Æc cã vÎ cao. Nh÷ng nghiªn cøu vÒ nh÷ng cèt lâi trÇm tÝch tõ hå bëi Hatcher vμ nh÷ng ng êi kh¸c (1982) bao gåm mét ph©n tÝch chi tiÕt vÒ thμnh phÇn h÷u c¬ cña c¸c trÇm tÝch ë 5m trªn cïng cña trung t©m, ho¸ häc n íc lç hæng s©u, vμ sù th¶o luËn vÒ nh÷ng nguån cã thÓ cña c¸c vËt chÊt h÷u c¬. §íi ven biÓn cña hå ® îc bao gåm mét vßng dμy c¸c c©y ® íc vμ sù ph©n bè kh«ng ®Òu cña t¶o, gåm cã Caulera vμ c¸c t¶o xanh kh¸c. HÖ ®éng vËt bao gåm chñ yÕu lμ c¸ nhá, gåm cã Gambusia, giun, loμi ch©n bông, vμ lo¹i hÇu ® íc. QuÇn x· sinh vËt phï du hÇu nh toμn gåm c¸c ®éng vËt th©n gi¸p vμ vi khuÈn lôc. Kh«ng t×m thÊy tæ chøc nμo cã thÓ bioturbate hay lμm Èm sinh häc mét c¸ch ®¸ng kÓ theo ph ¬ng th¼ng ®øng. C¸c vi sinh vËt ®ãng mét vai trß chñ ®¹o trong chu tr×nh ho¸ ®Þa sinh cña C, S, vμ c¸c lo¹i ho¸ chÊt kh¸c. Sù ph©n tÇng cña c¸c vi sinh vËt trong trÇm tÝch ®· ® îc m« t¶ ë mét phÇn tr íc. §iÒu nhÊn m¹nh trong môc nμy ®Æt vμo chu tr×nh ho¸ ®Þa sinh cña carbon vμ sulfur trong hÖ thèng trÇm tÝch-lç hæng-n íc. Mét m« h×nh ® îc hiÖn diÖn ®Ó gióp ®ì cho viÖc ®Þnh l îng quan hÖ gi÷a c¸c chÊt kh«ng hoμ tan cña n íc kÏ vμ sù ph©n huû vËt liÖu h÷u c¬ do sù gi¶m sulfate gi¸n tiÕp vÒ mÆt vi sinh häc. Mét m« h×nh t ¬ng tù còng ® îc lμm bëi Boudreau vμ nh÷ng ng êi kh¸c (1992). 9.3.1.1. Ho¸ häc n íc lç hæng cã tÝnh m« t¶ C¸c gradient n íc lç hæng cña pH, ®é kiÒm tæng céng, tæng l îng gi¶m sulfur, bisulfide, vμ sunfat hoμ tan cho mïn hå NgËp mÆn® îc chØ ra trong H×nh 1. §ã lμ b»ng chøng tõ gradient pH dèc ® îc quan s¸t ë trªn 5 cm cña trÇm tÝch mμ c¸c ph¶n øng trÇm tÝch-lç hæng-n íc tiÕn hμnh nhanh chãng vμ cã thÓ ®i kÌm víi sù l¾ng ®äng ban ®Çu cña trÇm tÝch giμu chÊt h÷u c¬. Sù gi¶m pH gÊp lμ do sù cã mÆt cña CO2 vμ H2S, c¶ c¸c thμnh phÇn "axit", ® îc t¹o ra nh mét kÕt qu¶ cña sù oxy ho¸ vËt liÖu h÷u c¬ th«ng qua ph¶n øng sulfate gi¸n tiÕp do vi khuÈn. Sù t¨ng tæng ®é kiÒm gÇn nh ®Òu ®Òu cïng víi sù t¨ng ®é s©u cña trÇm tÝch n íc lç hæng thÓ hiÖn r»ng carbon v« c¬ hoμ tan ® îc bæ xung cho n íc lç hæng khi carbon h÷u c¬ kh«ng bÒn bÞ tiªu thô t¨ng dÇn dÇn (H×nh 9.1b). Sù gia t¨ng trong tæng ®é kiÒm nμy chØ c©n b»ng sù thiÕu hôt ®iÖn trë cña n íc lç hæng g©y ra bëi sù gi¶m sulfate. KÕt luËn nμy râ rμng ® îc chøng minh trong H×nh 9.1c, biÓu thÞ r»ng gÇn nh tÊt c¶ sulfate bÞ gi¶m vÒ mÆt sè l îng cho HS- vμ H2S trong khi carbon v« c¬ hoμ tan (chñ yÕu lμ HCO3-) ® îc 423 http://www.ebook.edu.vn
t¹o ra bái sù oxy ho¸ cña vËt liÖu h÷u c¬ (C¸c h×nh 1b,c). Nh÷ng ph¶n øng nμy lμ ®Æc tr ng cña nhiÒu hÖ thèng trÇm tÝch-lç hæng-n íc kþ khÝ (vÝ dô Berner 1980). Tuy nhiªn, tÝnh duy nhÊt cña c¸c trÇm tÝch ch«n vïi n«ng cña hå NgËp mÆnmμ chóng lμ vËt liÖu vμ mïn gÇn nh nghÌo chÊt h÷u c¬ , vμ c¸c ph¶n øng liªn quan ®Õn c¸c m¶nh vôn silic vμ carbonate lμ kh«ng quan träng vÒ mÆt sè l îng, nh lμ c¸c ph¶n øng ho¸ häc dÉn tíi sù t¹o ra cña c¸c trÇm tÝch bay h¬i. V× vËy, nh÷ng trÇm tÝch nμy ®èi lËp s©u s¾c víi c¸c trÇm tÝch cña, vÝ dô, hå Solar, Sinai (xem môc 3.2), vμ ®¶o Christmas, Kiribati (Schoonmaker vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1985), trong ®ã sù h×nh thμnh kho¸ng chÊt h÷u c¬ lμ mét qu¸ tr×nh quan träng. H×nh 9.1. C¸c gradient lç hæng n íc cña (A) ®é pH, (B) ®é kiÒm tæng céng, vμ (C) tæng l îng sulfur bÞ gi¶m (c¸c vßng trßn ®Æc), bisulfide (c¸c vßng trßn rçng) vμ sulfate hoμ tan (c¸c tam gi¸c) ® îc ®o ®¹c ë líp mïn hå NgËp n íc. Sù gi¶m ®é pH nhanh vμ t¨ng monotonic trong ®é kiÒm tæng céng biÓu hiÖn r»ng sù ph©n huû vËt liÖu h÷u c¬ diÔn tiÕn nhanh chãng trong c¸c trÇm tÝch gi¶i phãng CO2 vμo trong n íc lç hæng. Sù gi¶m sulfate vμ t¨ng c¸c loμi gi¶m sulfurthÓ hiÖn r»ng sù ph©n huû vËt liÖu h÷u c¬ chñ yÕu lμ bëi sù gi¶m sulfate. 3.1.2. M« h×nh trÇm tÝch-lç hæng-n íc HÖ thèng trÇm tÝch-lç hæng-n íc cña hå NgËp mÆnchÝnh nã thªm phÇn cho sù ph¸t triÓn cña mét m« h×nh ®Þnh l îng minh ho¹ nh÷ng ph¶n øng trong hÖ thèng. C¸c ph¶n øng ho¸ häc, trõ c¸c ph¶n øng liªn quan ®Õn chu tr×nh ho¸ ®Þa sinh carbon vμ sulfur, lμ kh«ng quan träng vÒ mÆt ®Þnh l îng, vμ c¸c trÇm tÝch gÇn nh lμ mét hÖ thèng mét thμnh phÇn cña vËt liÖu h÷u c¬ kh«ng bÒn cao. Profile lç hæng n íc nhËn ® îc tõ c¸c trÇm tÝch thÓ hiÖn r»ng sù ph©n bè theo ph ¬ng th¼ng ®øng cña phÇn tö hoμ tan ® îc kiÓm so¸t tíi mét møc ®é ®¸ng kÓ bëi c¸c ph¶n øng ®Þa hãa häc liªn quan ®Õn sù lμm gi¶m gi¸ trÞ vËt chÊt h÷u c¬ do ph¶n øng sulfate gi¸n tiÕp do vi khuÈn. M« h×nh ® îc m« t¶ ë ®©y ®Çu tiªn ® îc ® a ra bëi Roland Wollast ë Héi nghÞ chuyªn ®Ò quèc tÕ lÇn thø 10 vÒ "Ho¸ häc cña biÓn §Þa Trung H¶i" tæ chøc t¹i Primosten, Nam T , vμo th¸ng 5 n¨m 1988. M« h×nh nμy lμ mét sù më réng 424 http://www.ebook.edu.vn
cña c«ng viÖc cña Ben Yaakov (1973) vμ Leeper (1975) vμ nh÷ng m« t¶ vÒ mÆt ®Þnh l îng qu¸ tr×nh cña sù ph©n hñy chÊt h÷u c¬ bëi v× sù gi¶m sulfate trong mét hÖ thèng ®Þa ho¸ häc ®ãng kÝn. Sù ph©n bè vi khuÈn sulfur oxy ho¸ cho tr íc n»m trªn vi khuÈn lμm gi¶m sulfate trong c¸c trÇm tÝch cña hå NgËp mÆn®· m« t¶ tr íc ®©y, hÖ thèng trÇm tÝch-lç hæng-n íc cña hå nμy hÇu nh ch¾c ch¾n ® îc ®ãng kÝn víi chó ý tíi c¸c lo¹i sulfur. Ph¶n øng m« t¶ lùc ®iÒu khiÓn toμn bé lμ: 2CH 2 O 2 HCO 3 (1) SO 42 H2S V× vËy, sù h« hÊp cña mét mole cña carbon h÷u c¬ t¹o ra mét mole cña carbon v« c¬ hoμ tan vμ t ¬ng øng víi mét sù t ¬ng ® ¬ng cña ®é kiÒm trong n íc lç hæng ë xung quanh. Sù ph©n bè cña c¸c lo¹i carbon, sulfur vμ Bo v« c¬ hoμ tan bÞ kiÓm so¸t bëi c¸c ph ¬ng tr×nh c©n b»ng sau: H 2 CO 3 HCO 3 H (2) 2 (3) HCO 3 CO 3 H (4) H2S HS H (5) H 2O H 3 BO3 B OH H 4 Trong hÖ thèng nμy chã t¸m biÕn ® îc liªn hÖ víi nhau b»ng 4 ph ¬ng tr×nh c©n b»ng ë trªn, céng 4 sù rμng buéc c©n b»ng khèi l îng kh¸c: BT BT0 (6) C T0 (7) CT x AT0 (8) AT x x (9) ST 2 trong ®ã BT lμ nång ®é tæng céng cña muèi Bo; CT lμ tæng nång ®é cña carbon v« c¬; AT lμ ®é kiÒm tæng céng; ST lμ tæng nång ®é cña c¸c lo¹i sulfur bÞ gi¶m ®i; vμ x lμ sè nguyªn tö carbon h÷u c¬ ®· ph©n huû trªn mét ®¬n vÞ thÎ tÝch n íc lç hæng. Ký hiÖu bªn trªn 0 biÓu thÞ gi¸ trÞ ban ®Çu cña nång ®é cña c¸c lo¹i do n íc t¹o thμnh trong n íc biÓn bÞ gi÷ l¹i nguyªn thuû. HÖ thèng nμy dÉn tíi mét ph ¬ng tr×nh bËc 6 víi chó ý tíi aH+, mμ cã thÓ dÔ dμng ® îc gi¶i sè. V× vËy, cã thÓ m« t¶ tiÕn tr×nh cña thμnh phÇn n íc khe trong suèt qu¸ tr×nh gi¶m sulfate nÕu hÖ thèng ®Þa ho¸ häc nμy gÇn nh lμ khÐp kÝn. M« h×nh cã thÓ ® îc c¶i tiÕn b»ng viÖc lÊy vμo trong tÝnh to¸n ¶nh h ëng cña nitrogen h÷u c¬, mμ ® îc gi¶i phãng nh amoniac trong toμn bé sù ph©n huû chÊt h÷u c¬ d íc c¸c ®iÒu kiÖn kþ khÝ theo: 53SO 42 106 HCO 3 16 NH 3 C106 H 260 O106 N 16 OH V× vËy, víi mét sù t¨ng cña mét ®¬n vÞ carbon v« c¬ ® îc bæ sung cho hÖ thèng bëi sù ph©n huû cña vËt liÖu h÷u c¬ mμ thμnh phÇn cña nã cã mét tû lÖ Redfield ®iÓn h×nh C/N b»ng 6.6, sù t¨ng t ¬ng øng vÒ ®é kiÒm sÏ lμ 1.15. Trong tr êng hîp cña trÇm tÝch hå NgËp n íc, tû sè C/N nh ® îc x¸c ®Þnh bëi 425 http://www.ebook.edu.vn
Hatcher vμ nh÷ng ng êi kh¸c (1982) lμ b»ng 12; v× vËy, sù gia t¨ng t ¬ng ®èi cña ®é kiÒm sÏ lμ 1.08. Chóng ta ®· sö dông tû sè nμy trong c¸c tÝnh to¸n m« h×nh cña chóng ta. Nh÷ng kÕt qu¶ tÝnh to¸n m« h×nh ® îc thÓ hiÖn trong c¸c h×nh 9.2-9.6. T ¬ng quan tèt gi÷a tæng ®é kiÒm ®o ®¹c vμ tæng carbon v« c¬ hoμ tan ® îc thÓ hiÖn trong h×nh 9.2. ThËt ra tÝnh to¸n m« h×nh (® êng th¼ng) thÝch hîp víi sè liÖu tèt chøng tá r»ng sù lùa chän cña tû sè C/N b»ng 12 cho sù ph©n huû vËt liÖu h÷u c¬ lμ hîp lý. H¬n n÷a, tû sè C/N b»ng 12, nh ®· ® îc Hatcher vμ nh÷ng ng êi kh¸c ®o ®¹c (1982), lμ ® îc dù ®o¸n tõ quan hÖ gi÷a tæng ®é kiÒm quan tr¾c vμ tæng carbon v« c¬ hoμ tan (còng xem Hatcher vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1982). H×nh 9.2. Quan hÖ gi÷a ®é kiÒm tæng céng vμ carbon hoμ tan tæng céng ® îc x¸c ®Þnh tõ c¸c tÝnh to¸n m« h×nh vμ ph©n tÝch lç hæng - n íc trong hå NgËp n íc. Sù ®ång ý chÆt chÏ gi÷a c¸c tÝnh to¸n m« h×nh (® êng th¼ng) vμ c¸c ph©n tÝch lç hæng-n íc (c¸c vßng trßn ®en) biÓu thÞ r»ng tû lÖ C:N cña viÖc ph©n huû vËt liÖu h÷u c¬ ® îc gi¶ thiÕt cho lμ gÇn 12 cho c¸c tÝnh to¸n m« h×nh lμ ®óng ®¾n. H×nh 9.3 thÓ hiÖn r»ng sù gia t¨ng tæng ®é kiÒm cã quan hÖ tuyÕn tÝnh víi sù t¹o ra tæng sulfide trong n íc lç hæng cña líp mïn hå ngËp n íc. C¸c gi¸ trÞ ®· ®o ®¹c, mÆc dï phÇn nμo ph©n t¸n ë nh÷ng nång ®é cao, gi¶m mét c¸ch hîp lý gÇn tíi quan hÖ tuyÕn tÝnh ®· dù ®o¸n b»ng m« h×nh. T ¬ng quan nμy chøng minh h¬n n÷a gi¶ thiÕt cña mét hÖ thèng ®Þa ho¸ häc gÇn nh khÐp kÝn b»ng mét sù xÊp xØ tèt. Còng nh vËy, ë c¸c vïng tèc ®é trÇm tÝch cao, ch¼ng h¹n nh hå ngËp n íc, gi¶ thiÕt cña mét hÖ thèng trÇm tÝch-lç hæng-n íc gÇn khÐp kÝn lμ cã gi¸ trÞ trong nhiÒu tr êng hîp (Berner 1980). 426 http://www.ebook.edu.vn
H×nh 9.3. Quan hÖ gi÷a ®é kiÒm tæng céng vμ sulfur bÞ gi¶m tæng céng ® îc x¸c ®Þnh tõ c¸c tÝnh to¸n m« h×nh (® êng th¼ng) vμ c¸c ph©n tÝch lç hæng-n íc ë hå ngËp mÆn (c¸c vßng trßn ®Æc). C¸c gi¸ trÞ lç hæng- n íc cña ®é kiÒm tæng céng vμ sulfur bÞ gi¶m thÝch hîp tèt víi quan hÖ tuyÕn tÝnh ® îc dù ®o¸n tõ m« h×nh chøng minh gi¶ thuyÕt r»ng nh÷ng trÇm tÝch nμy cã thÓ ® îc xem lμ mét hÖ thèng ®Þa ho¸ häc khÐp kÝn. H×nh 9.4. Sù ph©n bè cña c¸c loμi lμm gi¶m sulfur trong quan hÖ víi carbon v« c¬ ® hoμ tan trong n íc lç hæng. C¸c kÕt qu¶ cña tÝnh to¸n m« h×nh cho H2S + HS- ® îc chØ ra (® êng liÒn nÐt) vμ c¸c nång ®é HS- ® îc m« h×nh tÝnh to¸n ® îc vÏ ra (® êng nÐt ®øt). C¸c tÝnh to¸n m« h×nh dù ®o¸n r»ng HS- vμ H2S cã thÓ lμ phong phó nh trong n íc lç hæng, vμ c¸c kÕt qu¶ m« h×nh so s¸nh tèt víi c¸c kÕt qu¶ cña c¸c ph©n tÝch lç hæng-n íc tõ hå ngËp mÆn. Sù h×nh thμnh loμi cña c¸c loμi gi¶m sulfur trong n íc lç hæng trÇm tÝch hå ngËp mÆncòng ® îc m« t¶ mét c¸ch thÝch ®¸ng b»ng m« h×nh nμy, nh ®· chØ ra trong h×nh 9.4. Nh÷ng dù ®o¸n m« h×nh mμ c¸c loμi HS- vμ H2S cã thÓ lμ 427 http://www.ebook.edu.vn
phong phó nh trong n íc lç hæng. Nh÷ng gi¸ trÞ ®o ®¹c, mÆc dï phÇn nμo bÞ ph©n t¸n, tu©n theo c¸c xu h íng nhËn ® îc tõ c¸c sù tÝnh to¸n m« h×nh. XuÊt hiÖn mét ®iÒu r»ng hÖ thèng lμm gi¶m sulfur nhanh chãng lμm vËt ®Öm n íc lç hæng cho ®é pH gÇn b»ng 6.9 (H×nh 9.5). §é pH nμy lμ ® îc dù ®o¸n tõ ph¶n øng H2S = H+ + hS- (12) vμ phï hîp víi gi¸ trÞ ® îc chÊp nhËn cña h»ng sè c©n b»ng xÊp xû b»ng 7 trong ph ¬ng tr×nh (12) (Stumm vμ Morgan 1981). H×nh 9.5. C¸c tÝnh to¸n m« h×nh (® êng cong) thÓ hiÖn r»ng n íc lç hæng cña hå ngËp mÆn cÇn ® îc lμm ®Öm ë ®é pH=7. pH ® îc ®o ®¹c trong n íc lç hæng cña hå ngËp mÆn (c¸c vßng trßn ®Æc) thÝch hîp tèt víi c¸c tÝnh to¸n m« h×nh. Vai trß cña sù gi¶m sulfate trong sù kÕt tña, vμ gÇn ®©y, sù hoμ tan, cña calcium carbonate trong c¸c hÖ thèng trÇm tÝch-lç hæng-n íc ®· ® îc th¶o luËn trong tμi liÖu (vÝ dô Ben Yaakov 1973; Leeper 1975; Mackenzie vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1981; Morse vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1985; Walter 1986; Morse vμ Mackenzie 1990). Tuy nhiªn, rÊt Ýt c¸c hÖ thèng ®· ® îc ®iÒu tra mμ trong ®ã trÇm tÝch gÇn nh lμ vËt liÖu h÷u c¬ thuÇn tuý, vμ c¸c ph¶n øng ®Þa ho¸ häc kh«ng bÞ lμm phøc t¹p bëi c¸c vËt liÖu vôn silic hay carbonate trung b×nh tíi phong phó. Sù thiÕu s¾t trong c¸c trÇm tÝch ®Æc biÖt lμ rÊt quan träng, bëi v× cã Ýt sù thay ®æi cho mét kho¸ng chÊt sulfide s¾t cho sù kÕt tña. Sù kÕt tña cña mét pha nh vËy lμm phøc t¹p nh÷ng tÝnh to¸n m« h×nh bao gåm tÝnh to¸n cña tr¹ng th¸i b·o hoμ lç hæng-n íc. Chóng ta ®· tÝnh to¸n cÊp ®é b·o hoμ cña n íc lç hæng hå ngËp mÆnxem muèi calci vμ arago nh lμ mét hμm cña bËc ph©n huû vËt liÖu h÷u c¬. C¸c tÝnh to¸n vμ kÕt qu¶ m« h×nh cña tr¹ng th¸i b·o hoμ dùa trªn nh÷ng ph©n tÝch ho¸ häc lç hæng-n íc (H×nh 9.6) chØ ra r»ng ban ®Çu hÖ thèng nhanh chãng trë thμnh d íi b·o hoμ víi chó ý tíi c¸c hai kho¸ng chÊt, bëi v× sù gi¶m xuèng cña ®é pH do sù t¹o ra cña c¸c lo¹i axit carbonic vμ hydro sulfide. V× vËy, mét sè muèi 428 http://www.ebook.edu.vn
calci, vμ cho mét ph¹m vi lín h¬n c¸c muèi calci mangan vμ muèi argon, cã thÓ hoμ tan trong toμn bé giai ®o¹n ban ®Çu cña sù gi¶m sulfate. H×nh 9.6. ¶nh h ëng cña cÊp ®é ph©n huû vËt liÖu h÷u c¬ ®Õn tr¹ng th¸i b o hoμ calcite (® êng cong) vμ aragonite (® êng nÐt ®øt). C¸c kÕt qu¶ cña tÝnh to¸n m« h×nh ® îc so s¸nh víi c¸c tÝnh to¸n dùa trªn c¸c ph©n tÝch lç hæng-n íc (c¸c chÊm trßn ®Æc) tõ hå ngËp n íc. N íc lç hæng ban ®Çu trë nªn d íi b o hoμ víi c¸c kho¸ng chÊt carbonate, do sù t¹o ra cña axit carbonic vμ HS- trong suèt sù gi¶m sulfate cña vËt liÖu h÷u c¬. D íi s©u h¬n trong c¸c trÇm tÝch n íc lç hæng trë nªn qu¸ b o hoμ víi c¸c kho¸ng chÊt nμy, do pH lμm nÒn cña hÖ thèng sulfur vμ ®é kiÒm lç hæng-n íc bÞ gi¶m. Trong mét pha thø hai, t ¬ng øng víi nh÷ng phÇn s©u h¬n cña cét trÇm tÝch n¬i mμ sù gi¶m sulfate lμ hoμn toμn h¬n, n íc lç hæng l¹i trë nªn qu¸ b·o hoμ víi c¸c kho¸ng chÊt carbonate, bëi v× ®é pH kh«ng thay ®æi bÞ b¾t buéc bëi c¸c ph¶n øng liªn quan ®Õn hÖ thèng sulfur vμ sù gia t¨ng tÝnh kiÒm. CÇn ph¶i nhÊn m¹nh r»ng cÊp ®é cña sù qu¸ b·o hoμ vÉn cßn t ¬ng ®èi trung b×nh vμ kh«ng cao cÇn thiÕt ®ñ ®Ó ®Èy m¹nh sù kÕt tña cña c¸c pha calcium carbonate trong n íc lç hæng. CÊp ®é sù b·o hoμ cña n íc lç hæng víi calcium carbonate lμ rÊt nh¹y víi tû sè C/N cña vËt liÖu h÷u c¬ d íi sù ph©n huû. Nh÷ng sù quan tr¾c vμ m« h×nh ho¸ tr¹ng th¸i b·o hoμ carbonate cña n íc lç hæng cña trÇm tÝch hå ngËp mÆnchøng minh râ rμng r»ng sù ph©n huû chÊt h÷u c¬ bëi sù gi¶m sulfate cã thÓ dÉn tíi trong c¸c giai ®o¹n ®Çu cña ph¶n øng cho n íc d íi b·o hoμ víi c¸c kho¸ng chÊt carbonate. Trong mét sè m«i tr êng n íc khe hë, c¸c pha carbonate cã thÓ hoμ tan, vμ c¸c thμnh phÇn cña sù hoμ tan cã thÓ ® îc gi¶i phãng cho viÖc n»m trªn n íc ®¹i d ¬ng bëi c¸c qu¸ tr×nh khuyÕch t¸n hay b×nh l u. Ph¶n øng hoμ tan thμnh trÇm tÝchban ®Çu nμy, vμ liªn quan tíi sù oxy ho¸ kþ khÝ cña vËt liÖu h÷u c¬ (vÝ dô Moulin vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1985) trong n íc tÇng n«ng (vØa-bê-thÒm), c¸c trÇm tÝch n íc biÓn ngËm carbonate, cã thÓ tÝnh to¸n xÊp xØ 10% cña tæng s¶n phÈm carbonate cña m«i tr êng nμy (Morse vμ Mackenzie 1990; Sabine vμ Mackenzie 1991). 9.3.2. Hå Solar, Sinai Ng îc l¹i víi c¸c trÇm tÝch mïn ® îc t×m thÊy ë hå ngËp mÆnvμ mét sè hå ®¹i d ¬ng kh¸c, c¸c m¶ng vi khuÈn lôc nÒn T«lit lμ ®Æc tr ng cña c¸c trÇm tÝch hå 429 http://www.ebook.edu.vn
ë trong nh÷ng khu vùc kh« h¹n h¬n. Nh÷ng trÇm tÝch nμy, mÆc dï chóng cã hμm l îng carbon h÷u c¬ cao, th êng lμ má phøc t¹p cña c¸c muèi kho¸ng bèc h¬i vμ cc¸c kho¸ng chÊt ® îc t¹o ra tõ sinh vËt. VÝ dô ® îc nghiªn cøu thÝch hîp nhÊt vÒ lo¹i trÇm tÝch nμy lμ nghiªn cøu ë hå Solar. Hå Solar lμ mét hå nhá (140 50 m), n«ng (s©u 4 -6 m) ®Æt ë Sinai Peninsula. Hå ® îc h×nh thμnh tõ mét lagoon ven biÓn, mμ trë thμnh ®ãng kÝn tõ h íng liªn kÕt víi vÞnh cña Elat gÇn 2400 n¨m tr íc ®©y, khi mét bar c¸t ® îc h×nh thμnh ngang miÖng cña lagoon (Cohen vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1977a). N íc biÓn ®i vμo hå b©y giê do thÊm qua bar c¸t nμy. Tèc ®é bèc h¬i ë vïng nμy lμ rÊt cao trong toμn bé n¨m, vμ v× vËy, n íc cña hå lμ siªu mÆn. Hå vÉn bÞ ph©n tÇng trong hÇu hÕt n¨m víi x¸o trén toμn phÇn diÔn ra chØ trong mét vμi tuÇn mïa hÌ. Trong khi x¸o trén toμn phÇn ®é muèi lμ cao nhÊt (160 psu), vμ nhiÖt ®é nãi chung lμ xÊp xØ 270C. Trong khi ph©n tÇng, ®é muèi trªn mÆt thay ®æi gi÷a 65 vμ 100 psu, víi nhiÖt ®é trong kho¶ng 15-200C. T¹i mét ®é s©u gÇn 2-3m, nhiÖt ®é t¨ng tíi xÊp xØ 600C, gi¶m vÒ phÝa ®¸y tíi 400C. §é muèi bªn d íi líp dÞ th êng nhiÖt ®é t¨ng tõ gÇn 100 tíi 160-180 psu cung víi sù t¨ng ®é s©u hå. HiÖu suÊt nguyªn thuû trong hå lμ rÊt cao, ®Æc biÖt lμ trong c¸c thêi kú ph©n t»ng (Cohen vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1977b). Thμnh phÇn trÇm tÝch vμ sù thμnh t¹o ®¸ trÇm tÝch ph¶n ¸nh nh÷ng thay ®æi theo mïa vμ liªn quan ®Õn ®é s©u trong c¸c ®Æc tr ng cét n íc ®· ® îc m« t¶ tr íc ®©y. C¸c khu vi khuÈn lôc chiÕm u thÕ c¸c trÇm tÝch trªn mÆt trong toμn bé hå, vμ trong c¸c vïng n«ng h¬n cña hå, c¸c ph¶n øng vi khuÈn chi phèi c¸c qu¸ tr×nh thμnh t¹o ®¸ trÇm tÝch. Khi hå trë nªn s©u h¬n, c¸c ph¶n øng vi khuÈn trë nªn Ýt quan träng vμ sù l¾ng®äng h¬i n íc cña c¸c kho¸ng chÊt t¨ng ®¸ng kÓ. Krumbein vμ nh÷ng ng êi kh¸c (1977) ®· m« t¶ 4 lo¹i trÇm tÝch bªn trong hå nμy ë d¹ng h×nh th¸i häc m¶ng vi khuÈn lôc: 1. M¶ng n íc n«ng b»ng ph¼ng. M¶ng nμy cã ph¹m vi tõ bê hå tíi ®é s©u 1.25 m vμ bao gåm c¸c limination theo mïa ® îc x¸c ®Þnh râ rμng cña nh÷ng sù liªn kÕt kh¸c nhau cña c¶ vi khuÈn tù d ìng, vi khuÈn dÞ d ìng vμ c¸c t¶o c¸t. Bªn d íi mét ®é s©u xÊp xØ 3 -5 cm trong khu nμy, cã c¸c líp carbonate xen vμo gi÷a víi c¸c líp cã hμm l îng chÊt h÷u c¬ cao. B¶n th©n m¶ng nμy dμy gÇn 1 m vμ n»m trªn mét líp th¹ch cao bÞ l¾ng ®äng trong suèt mét sù kiÖn bèc h¬i khi hå ë tr¹ng th¸i lagoon cña sù ph¸t triÓn cña nã. 2. M¶ng th¸p nhän. M¶ng nμy n»m ë ®é s©u trong kho¶ng xÊp xØ 1.0 - 2.5 m trong hå vμ lμ mét m¶ng kh«ng chÆt, ® îc t¹o thμnh bÊt quy t¾c bao gåm c¸c t¶o c¸t vμ c¸c vi khuÈn lôc coccoid. Cã mét sè sù l¾ng ®äng th¹ch cao bªn trong m¶ng nμy mμ diÔn ra t¹i sù b¾t ®Çu m¹nh mÏ cña sù ph©n tÇng. 3. C¸c mμng vi khuÈn lôc vμ quang hîp. S ên s©u h¬n cña hå gi÷a (2.5 vμ 4.5 m) ® îc bao phñ bëi mét líp vá chñ yÕu lμ bao gåm th¹ch cao vμ carbonate. C¸c mμng vi khuÈn máng ph¸t triÓn trªn líp vá nμy vμ ® îc b¶o qu¶n bªn trong c¸c chÊt l¾ng ®äng carbonate vμ th¹ch cao trong toμn bé qu¸ tr×nh thμnh t¹o ®¸ trÇm tÝch. 430 http://www.ebook.edu.vn
4. M¶ng vi khuÈn lôc b«ng xèp. Bªn d íi mét ®é s©u xÊp xØ 4 m trong hå, vi khuÈn lôc h×nh thμnh líp b«ng xèp ë bªn trªn cña th¹ch cao vμ cacbonate ®· l¾ng ®äng. H×nh 9.7. C¸c gradient lç hæng-n íc cña c¸c tû sè cña c¸c ion ph¶n øng chÝnh víi chloride trong hå Solar. Tû lÖ SO4:Cl (c¸c « vu«ng ®Æc) lμ tû lÖ ® îc b¸o c¸o bëi Krumbein vμ nh÷ng ng êi kh¸c (1977), vμ c¸c tû sè Mg:Cl (c¸c « vu«ng rçng), Ca:Cl (c¸c vßng trßn rçng) vμ Sr:Cl (c¸c vßng trßn ®Æc) ® îc lÊy tõ Lyãn vμ nh÷ng ng êi kh¸c (1984). Sù gi¶m calcium, sulfate vμ strotium liªn quan tíi chloride ® îc lμm s¸ng tá b»ng viÖc chØ ra sù l¾ng ®äng carbonate trong suèt sù gi¶m sulfate cña vËt liÖu h÷u c¬ trong c¸c trÇm tÝch. Krumbein vμ nh÷ng ng êi kh¸c (1977) còng ®· tr×nh bμy b»ng chøng SEM cña c¸c tinh thÓ aragon l¾ng ®äng trªn vi khuÈn bªn trong c¸c trÇm tÝch. Lyons vμ nh÷ng ng êi kh¸c (1984) vμ Krumbein vμ nh÷ng ng êi kh¸c (1977) ® îc tÝnh to¸n lμ nhá h¬n 1% carbon cè ®Þnh trong m¶ng ®ã vμ ® îc chuyÓn ®æi sang CaCO3; v× vËy, 99% carbon ® îc t¹o ra trong trÇm tÝch nμy ® îc b¶o tån. Sù thμnh t¹o ®¸ trÇm tÝch vËt liÖu h÷u c¬ ®· ® îc nghiªn cøu toμn diÖn nhÊt ë m¶ng n íc n«ng. Sù quang hîp trong c¸c líp trªn cïng cña m¶ng nμy t¹o ra trung b×nh 10g C m-2/ngμy (Krumbein vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1977). C¸c profile ®é s©u thÓ hiÖn r»ng hμm l îng carbon h÷u c¬ cña m¶ng ®ã gi¶m tõ 15% träng l îng kh« trong 10 cm trªn cïng tíi 3% ë mét ®é s©u 80 cm, vμ hμm l îng 431 http://www.ebook.edu.vn
calcium carbonate cña trÇm tÝch t¨ng tõ Ýt h¬n 10% ë 10 cm trªn cïng cña m¶ng tíi 80% ë ®é s©u 80 cm (Krumbein vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1977). Còng kh«ng cã calcium carbonate trong kho¶ng trªn mÆt vμ s©u xÊp xØ 3 - 5 cm trong m¶ng nμy (Krumbein vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1977). §i kÌm víi nh÷ng thay ®æi nμy, ng êi ta ®· quan tr¾c thÊy r»ng nång ®é calcium, sulfate, vμ Stronti n íc lç hæng ®Òu bÞ rót hÕt liªn quan ®Õn chloride ë 25 cm trªn cïng cña hÖ thèng trÇm tÝch-lç hæng-n íc (H×nh 9.7). Tuy nhiªn nång ®é Magiª t¨ng trë xuèng trong n íc lç hæng liªn quan ®Õn nång ®é clhoride (Lyons vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1984). Nh÷ng thay ®æi nμy, lÊy trong sù liªn kÕt víi tèc ®é cao cùc h¹n cña sù gi¶m sulfate (> 100 nmol C m-2/ngμy ë 10 cm bªn trªn cña m¶ng, Jorgensen vμ Cohaen 1977), ®· ® îc lμm s¸ng tá b»ng lèi tr×nh bμy cña sù l¾ng ®äng carbonate do sù gi¶m sulfate vμ sù oxy hãa vËt liÖu h÷u c¬ (Krumbein vμ nh÷ng ng êi kh¸c, 1977; Lyons vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1984). Sù l¾ng ®äng th¹ch cao bªn trong m¶ng n«ng nμy cã thÓ cã kh¶ n¨ng diÔn ra trong toμn bé thêi kú ®¶o lén mïa hÌ, khi ®é muèi cña n íc trªn mÆt cña hå lín h¬n 125 psu. Tuy nhiªn, kh«ng t×m thÊy th¹ch cao ® îc b¶o tån trong m¶ng nμy. §iÒu ®ã chøng tá r»ng ho¹t ®éng cña vi khuÈn lμm gi¶m sulfate, c¶ trong viÖc sö dông sulfate ®Ó oxy ho¸ vËt liÖu h÷u c¬ vμ calcium ®Ó t¹o ra CaCO3, dÉn tíi sù d íi b·o hoμ cña n íc lç hæng víi th¹ch cao. Khi nh÷ng sù liªn kÕt vi khuÈn lôc trë nªn Ýt kÕt cÊu h¬n víi ®é s©u trong hå, mét phÇn lín h¬n cña carbonate vμ th¹ch cao ®· l¾ng ®äng ® îc t×m thÊy trong c¸c trÇm tÝch (Krumbein vμ nh÷ng ng êi kh¸c 1977). Hai nh©n tè chÞu tr¸ch nhiÖm cho sù quan tr¾c nμy: thø nhÊt, ®é muèi cña n íc n»m bªn trªn lu«n lu«n ®ñ cao ®Ó cho phÐp sù l¾ng ®äng bèc h¬i cña nh÷ng kho¸ng chÊt nμy (Cohen vμ nh÷ng ng êi kh¸c. Thø hai, c¸c ®iÒu kiÖn cña ¸nh s¸ng thÊp vμ nång ®é sulfide cao kh¾p hÇu hÕt n¨m lμ c¸c ®iÒu kiÖn cùc h¹n cho sù t¹o ra vi khuÈn, mÆc dï c¸c loμi ®ang sèng ë vïng nμy cña hå cã thÓ chuyÓn tõ quang hîp t¹o oxy sang ®èt oxy (Krumbein vμ nh÷ng ng êi kh¸c, 1977). ë ®¸y hå viÖc ph©n huû vËt liÖu h÷u c¬ chØ chiÕm 4% tæng tû lÖ tÝch luü cña vËt chÊt trÇm tÝch. 9.4. KÕt luËn C¸c hå n íc mÆn ®¹i d ¬ng thay ®æi ®¸ng kÓ c¸c ®Æc tr ng tæng qu¸t cña chóng. RÊt Ýt nh÷ng nghiªn cøu toμn diÖn vÒ nh÷ng hÖ thèng nμy lμ cã s½n; tuy nhiªn, mét sè kÕt luËn chung cã thÓ ® îc lμm quan t©m ®Õn c¸c qu¸ tr×nh ho¸ ®Þa sinh ho¹t ®éng trong c¸c hÖ thèng nμy. C¸c ®Æc tr ng ho¸ häc vμ vËt lý hå cña nh÷ng hå nμy bÞ ¶nh h ëng m¹nh mÏ bëi c©n b»ng n íc, vμ do ®ã thÓ hiÖn khÝ hËu hå vμ thuû v¨n cña hÖ thèng. Bëi v× tû lÖ bèc h¬i cao, mét sè n íc hå trë thμnh siªu mÆn vμ cã thÓ ®¹t tíi sù b·o hoμ víi c¸c kho¸ng chÊt bèc h¬i. C¸c hå kh¸c, mμ ® îc ®Æt trong nh÷ng m«i tr êng kh« h¹n h¬n, cã thμnh phÇn n íc gièng n íc biÓn h¬n. Tuy nhiªn nh×n 432 http://www.ebook.edu.vn
chung tû lÖ t ¬ng ®èi cña c¸c ion chÝnh mμ cÊu thμnh n íc cña c¸c hå ®¹i d ¬ng lμ rÊt gÇn víi nh÷ng tû lÖ cña n íc biÓn (Na vμ Cl chiÕm u thÕ), h¬n h¼n c¸c hÖ thèng n íc ngät hay n íc ngät bèc h¬i (Ca vμ HCO3 chiÕm u thÕ). Sù trao ®æi n íc lç hæng, ®Æc biÖt lμ khi ® îc ®i kÌm víi nh÷ng thay ®æi khÝ hËu theo mïa, cã thÓ dÉn tíi ph¸t triÓn sù ph©n tÇng bªn trong c¸c hÖ thèng nμy. Trong mét sè tr êng hîp trao ®æi n íc cã thÓ lμ ®ñ trËm ®Ó mμ tÇng n íc d íi s©u cã thÓ trë thμnh kþ oxy. C¸c hÖ thèng bÞ ph©n tÇng, siªu mÆn cã xu h íng ph¸t triÓn mét tÇng n íc d íi s©u mμ lμ Êm h¬n so víi epilimnion lªn tíi 500C. TÝnh chÊt khÝ hËu vμ thuû v¨n cña hå quyÕt ®Þnh cho thμnh phÇn thùc vËt vμ ®éng vËt cña vïng. Vïng sinh vËt cña hå ®· t×m thÊy trong c¸c khu vùc khÝ hËu kh« gi¸o ® îc chiÕm u thÕ bëi c¸c tæ chøc sinh vËt nh©n nguyªn thuû. C¸c hå ë c¸c khu vùc «n hoμ h¬n, víi ®iÒu kiÖn lμ chóng ® îc x¸o trén tèt, cã c¸c quÇn x· sinh häc gièng h¬n c¸c quÇn x· ® îc t×m thÊy trong c¸c m«i tr êng ®¹i d ¬ng ven biÓn liÒn kÒ. Trong tÊt c¶ c¸c tr êng hîp ®· ® îc dÉn chøng vïng sinh vËt ®¸y ® îc chiÕm u thÕ bëi c¸c tæ trøc sinh vËt nh©n nguyªn thuû kh«ng quan t©m tíi c¸c thuéc tÝnh vËt lý vμ ho¸ häc cña n íc n»m bªn trªn trong hå. TÝnh chÊt ®Þa hãa häc trÇm tÝch trong hå ngËp n íc, mét hå x¸o trén tèt n»m ë trong mét m«i tr êng «n hoμ, ®· ® îc so s¸nh víi hå Solar, mét hå siªu mÆn,. Trong c¶ hai hÖ thèng sù ph©n huû do vi khuÈn cña c¸c vËt liÖu h÷u c¬ lμ mét qu¸ tr×nh tréi. C¸c trÇm tÝch cña hå ngËp mÆnlμ ®éc nhÊt v« nhÞ theo ®ã chóng bao gåm mét líp mïn giμu chÊt h÷u c¬ mμ kh«ng chøa nh÷ng l îng ®¸ng kÓ cña c¸c m¶nh vôn silic hay carbonate. C¸c kÕt qu¶ tõ nh÷ng ph©n tÝch lç hæng n íc vμ mét m« h×nh trÇm tÝch-lç hæng-n íc ®Ò suÊt r»ng sù ph©n huû vËt liÖu h÷u cã do vi khuÈn th«ng qua sù gi¶m sulfate cã thÓ ban ®Çu dÉn tíi sù d íi b·o hoμ cña n íc lç hæng víi c¸c kho¸ng chÊt carbonate. Tuy nhiªn, víi sù ph©n huû vËt liÖu h÷u c¬ ® îc tiÕp tôc, n íc lç hæng trë thμnh qu¸ b·o hoμ c¸c kho¸ng chÊt carbonate. Trong hå Solar ®é muèi cña n íc lç hæng lμ ®ñ cao ®Õn møc mμ chóng lμ qu¸ b·o hoμ víi c¶ c¸c kho¸ng chÊt carbonate vμ th¹ch cao. Tuy nhiªn, kh«ng cã b»ng chøng cña sù l¾ng ®äng th¹ch cao ® îc t×m thÊy trong c¸c m¶ng chÊt nÒn Tolit mμ tån t¹i trong c¸c vïng n«ng cña hå. Thùc ra, cã thÓ thÊy r»ng vi khuÈn lμm gi¶m sulfate trong c¸c m¶ng ®ã lo¹i bæ ®¸ng kÓ sulfate tõ n íc lç hæng nh lμ sù b·o hoμ th¹ch cao kh«ng ® îc ®¹t tíi. Còng cã b»ng chøng r»ng c¸c ph¶n øng liªn quan tíi nh÷ng tæ chøc nμy dÉn tíi sù l¾ng ®äng cña cña argonite trong c¸c trÇm tÝch. Cïng víi sù t¨ng ®é s©u trong hå, c¸c ®iÒu kiÖn nh sù t¹o ra vi khuÈn bÞ gi¶m ®i, vμ v× vËy, cã mét sù gia t¨ng tû lÖ c¸c kho¸ng chÊt bÞ l¾ng ®äng do bèc h¬i trong c¸c trÇm tÝch. Nh÷ng sù thõa nhËn. Chóng t«i ®Æc biÖt c¸m ¬n tÊt c¶ sinh viªn trong kho¸ "C¸c qu¸ tr×nh tuÇn hoμn ho¸ ®Þa sinh ë c¸c hÖ thèng carbonate h÷u c¬ ven biÓn" ®· ® a ra ë tr¹m sinh häc Bermuda cho nghiªn cøu vμo n»m 1987 vμ 433 http://www.ebook.edu.vn
1988 v× sù tham gia tÝch cùc cña hä trong c¸c nghiªn cøu hå ngËp n íc. Nghiªn cøu phÇn nμo ® îc hç trî bëi NSF EAR8816350; tr êng Khoa häc tr¸i ®Êt vμ H¶i d ¬ng vμ bμi b¸o c«ng nghÖ sè 3468. Tμi liÖu tham kh¶o 1. Ben Yaakov S (1973) pH buffering of pore water of recent anoxic marine sediments. Limnol Oceanogr 18:86-94 2. Berner RA (1980) Early diagenesis: a theoretical approach. University Press. Princeton, 241 pp 3. Boudreau BP, Canfield DE, Mucci A (1992) Early diagenesis in a marine sapropel, Mangrove Lake, Bermuda. Limnol Oceanogr 37:1738-1753 4. Bunn SE, Edward DHD (1984) Seasonal meromixis in three hypersaline lakes on Rottnest Island, Western Australia. Aust J Mar Freshwater Res 35:261-265 5. Burke CM, Knott B (1989) Limnology of four groundwater fed saline lakes in south-western Australia. Aust J Mar Freshwater Res 40:55-68 6. Burnett WC, Landing WM, Lyons WB, Orem W (1989) Jellyfish Lake, Palau: a model anoxic environment for geochemical studies. EOS 70:777- 783 7. Cohen Y. Krumbein WE. Goldberg M. Shilo M (J977a) Solar Lake (Sinai). 1. Physical and chemicallimnology. Limnol Oceanogr 22(4):597- 608 8. Cohen Y. Krumbein WE, Shilo M (1977b) Solar Lake (Sinai). 2. Distribution of photosynthetic microorganisms and primary production. Limnol Oceanogr 22(4):609-620 9. Cohen Y, Krumbein WE, Shilo M (1977c) Solar Lake (Sinai). 3. Bacterial distribution and production. Limnol Oceanogr 22(4):621-634 10. Drever JL (1982) The geochemistry of natural waters. Prentice Hall, Englewood Cliffs, 388 pp 11. Edward DHD (1983) Inland waters of Rottnest Island. J R Soc West Aust 66:41-47 Friedman GM, 12. Foner HA (1982) pH and Eh changes in sea-marginal algal pools of the Red Sea: and their effect on carbonate precipitation. J Sediment Petrol 52(1):41-46 13. Friedman GM, Ameil AJ. Braun M, Miller OS (1973) Generation of carbonate particles and laminites in algal mats - example from sea- marginal hypersaline pool, Gulf of Aqaba, Red Sea. Am Assoc Pet Geol Bull 57(3):541-557 14. Gat JR, Levy Y (1978) Isotope hydrology of inland sabkhas in the Bardawil area. Sinai. Limnol Oceanogr 23(5):841-850. 15. Gregor CB, Garrets RM, Mackenzie FT, Maynard JB (1988) Chemical cycles in the evolution of the earth. John Wiley and Sons, New York, 276 pp 434 http://www.ebook.edu.vn
16. Hamner WM, Gilmer RW, Hamner PP (1982) The physical, chemical and biological characteristics of a stratified, saline, sulfide lake in Palau. Limnol Oceanogr 27(5):896-909 17. Hatcher PG (1978) The organic geochemistry of Mangrove Lake, Bermuda. NOAA Prof Pap 10:92 pp 18. Hatcher PG, Simoneit BRT, Mackenzie FT, Neumann AC, Thorstenson DC, Gerchakov SM (1982) Organic geochemistry and pore water chemistry of F.T. Mackenzie et al.: Comparative Geochemistry of Marine Saline Lakes sediments from Mangrove Lake, Bermuda. Org Geochem 4:93-112 19. Hatcher PG, Spiker EC, Szeverenyi NM, Maciel GE (1983) Selective preservation and origin of petroleum forming aquatic kerogen. Nature 305:498-50] 20. Jorgensen BB, Cohen Y (1977) Solar Lake (Sinai). 5. The sulfur cycle of the benthic cyanobacterial mats. Limnol Oceanogr 22(4):657-666 21. Krumbein WE, Cohen Y, Shilo M (1977) Solar Lake (Sinai). 4. Stromatolytic cyanobacterial mats. Limnol Oceanogr 22(4):635-656 22. Kushnir J (198]) Formation and early diagenesis of varved evaporite sediments in a coastal hypersaline pool. J Sed Petrol 51(4):1193-1203 23. Leeper RHJ (]975) Effect of organic decomposition on early diagenesis in anoxic marine sediments. PhD Diss, Southern Methodist University, Dallas 24. Levy Y (]974) Sedimentary reflection of depositional environment in the Bardawil Lagoon, northern Sinai. J Sediment Petrol 44(1):219-227 25. Levy Y (]977a) The origin and evolution of brine in the coastal sabkhas, northern Sinai. J Sediment Petrol 47(1):451-462 26. Levy Y (] 977b) Description and mode of formation of the supratidal evaporite facies in northern Sinai coastal plain. J Sediment Petrol 47(]):463-474 27. Lyons WB, Long DT, Hines ME, Gaudelle HE, Armstrong PB (]984) Calcification of cyanobacterial mats in Solar Lake, Sinai. Geology ]2:623-626 28. Mackenzie FT, Ristvet BL, Thorstenson DC, Lerman A, Leeper RH (1981) Reverse weathering and chemical mass balance in a coastal environment. In: Marten JM, Burton JD, Eisma D (eds) River inputs to coastal systems. UNER and UNESCO, Switzerland, pp 152- ]87 29. Morse JW, Mackenzie FT (]990) Geochemistry of sedimentary carbonates. Elsevier, New York 30. Morse JW, Zullig JJ, Bernstein LD, Millero FJ, Milne P, Mucci A, Choppin GR (1985) Chemistry of calcim carbonate rich shallow water sediments in the Bahamas. Am J Sci 285:]47-]85 31. Moulin E, Jordens A, Wollast R (1985) Influence of the aerobic bacterial respiration on the early dissolution of carbonates in coastal sediments. Proc Progress in Belgian Oceanographic Research, Brussels, pp 196-208 435 http://www.ebook.edu.vn
32. Neumann AC (1969) Quaternary sea-level data .from Bermuda. Resume Commun, VIII Congr, INQUA Paris, pp 28] -229 ' 33. Orem WH, Hatcher PG, Spiker EC, Szeverenyi NM Maciel GE (1986) Dissolved organic mailer i~ anoxic pore waters from Mangrove Lake, Bermuda. Geochemica et Cosmochimica Acta 50:609-6]8 34. Playford PE (1983) Geological research on Rottnest Island. J R Soc West Aust 66(], 2):10-]5 Sabine C, Mackenzie FT (199]) Oceanic sinks for anthropogenic C02' Int J Energy Environ Econ ](2):] 19-127 35. Schoonmaker J, Tribble GW, Smith SV, Mackenzie FT (1985) Geochemistry of saline ponds, Kiritimati (Republic of Kiribati) Proc 5th Int Coral Reef Congr, Tahiti 3:439-444 36. Sharma P, Mackenzie FT, Wollast R, Teiser M (]988) Biological cycling of carbon and sulfur in Mangrove. Lake, Bermuda. Int Phycotalk Symp, Varanasi, India 28-29 37. Stolz JF (1990) The ecology of phototrophic bacteria. In: Stolz JF (ed) The structure of phototrophic procaryotes, CRC Press, Boca Raton 38. Stumm WE, Morgan JJ (1981) Aquatic chemistry. An introduction emphasing chemical equilibria in natural water, 2nd edn. John Wiley and Sons, New York, 780 pp 39. UNESCO Technical Papers in Marine Science (1981) No 36, Paris Walter LM (1986) Relative efficiency of carbonate dissolution and precipitation during diagenesis: a progress report on the role of solution chemistry. In: Goutier DL (ed) Roles of organic matter in mineral diagenesis. Soc Econ Paleontol Mineral Spec Publ 38:]-12 40. Warren JK (1982) The hydrological selling, occurrence and significance of gypsum in late Quaternary.salt lakes in South Australia. Sedimentology 29(5): 609-637 436 http://www.ebook.edu.vn