[科普中國]-海解作用

海解作用是海底風(fēng)化作用的簡稱，是指在沉積作用微弱或完全沒有沉積作用的海底上發(fā)生的海水與沉積物之間的地球化學(xué)反應(yīng)過程。大洋中的鐵錳結(jié)核、海綠石、某些沸石都是海解作用的產(chǎn)物。1

化學(xué)沉淀物質(zhì)海水中含有大量復(fù)雜的鹽類，在適當(dāng)條件下可直接從海水中沉淀下來，屬于自生沉積物。有些沉積物堆積海底，經(jīng)歷復(fù)雜的化學(xué)和物理作用，它與自生沉積形成過程不同。

在海水和沉積物的界面上，由于海底風(fēng)化作用（海解作用）而溶于海水中的物質(zhì)和陸源輸入的溶解物質(zhì)，通過化學(xué)沉淀而析出各種水成礦物。儲(chǔ)量極高的錳結(jié)核，就是鐵、錳等金屬離子經(jīng)過漫長的化學(xué)作用而形成的這種海洋自生礦物。2

概念海解作用是指顆粒剛剛沉積于海底，直至它被新的沉積物埋藏復(fù)蓋之前，與底層海水之間的一種化學(xué)反應(yīng)作用。其大致上相當(dāng)于咸水介質(zhì)中的同生作用。由于在一些階段內(nèi)，顆粒中的一些元素（如Ca、Si、P）。也可能轉(zhuǎn)移至海水中，故亦稱“海底風(fēng)化作用”。3

特點(diǎn)“海解作用”這個(gè)名詞是由德國學(xué)者休模（Hummel，K，1922）提出，其來自希臘文兩個(gè)字根——“hal”：海洋及“myros”：軟質(zhì)。海解作用是指顆粒剛剛沉積于海底以至它再次被搬運(yùn)或被新的沉積物埋藏之前與海水底層水之間的一種化學(xué)反應(yīng)。它可能長期處于與海水接觸狀態(tài)，也可能很快地被埋藏起來，即過渡為下一個(gè)變化階段。4

在海盆地底部發(fā)生的同生作用稱作海解作用，也稱海底風(fēng)化作用。在大陸淡水沉積中所發(fā)生的同生作用稱為陸解作用。海解作用在沉積過程中具有重要意義，海綠石及某些沸石都是海解作用的新生礦物；海洋中的鐵錳結(jié)核也是海解作用的產(chǎn)物。陸解作用的間矩，淡水作用極弱，如云母等可變?yōu)檎惩恋V物，但在古代沉積中不易鑒別，故陸解作用遠(yuǎn)不如海解作用重要和廣泛。5

有些生物死后軀體可立刻被海水溶解，赫胥特（1933）對(duì)北海沉積物表面的生物介殼所進(jìn)行的測量表明，經(jīng)一年后總重量可損失10～20%，而在富含有機(jī)質(zhì)的某些泥質(zhì)沉積物中，甚至只能見到生物介殼的痕跡；無機(jī)的沉積物有時(shí)只發(fā)生微弱的變化，例如石英砂的“凈化”（變純）。另一些情況下也可以出現(xiàn)較強(qiáng)的變化，如方解石和鐵白云石的快速溶解，鈣質(zhì)生物介殼的破壞，某些長石及粘土礦物的“海底風(fēng)化”等。

海解作用階段的代表性新礦物是海綠石、鈣十字沸石、沸石和結(jié)核型鐵、鈣質(zhì)礦物。一般認(rèn)為海綠石的形成可能與粘土、云母或長石的緩慢水化和離子交換作用有關(guān)；也可能有有機(jī)質(zhì)參加，這可使Fe3+/Fe2+值保持穩(wěn)定。鈣十字沸石廣泛發(fā)育在海洋深水區(qū)，例如太平洋的“紅色軟泥”區(qū)，有的地方鈣十字沸石的含量竟占非碳酸鹽組分的50%，大陸環(huán)境所產(chǎn)鈣十字沸石與火山噴發(fā)物共生等等。海解作用中形成的沸石與后生作用期所形成的此種礦物不易區(qū)別。

海解作用過程中形成的新生物沿層理分布，保持了其原生沉積構(gòu)造性質(zhì)。穿過層理的構(gòu)造常見的是鉆孔生物的遺跡，即蟲孔或蟲管，蟲孔構(gòu)造發(fā)育時(shí)，可造成混亂不清的生物擾動(dòng)構(gòu)造。4

在陸架硅質(zhì)碎屑沉積作用中，在沉積物-海水和顆粒-孔隙水的界面上發(fā)生了化學(xué)過程。通過海解作用、逆風(fēng)化作用及沉淀作用形成各種海洋自生礦物?；瘜W(xué)過程以海解作用最廣泛，即沉積物與海水之間發(fā)生離子交換或化學(xué)反應(yīng)。來自大陸的黏土礦物在海洋環(huán)境中被改造，發(fā)生離子交換及吸附，轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌V物。6

影響因素影響海解作用的因素主要是pH值、Eh值、有機(jī)質(zhì)及礦物成分。在正常海盆中，底水一般為氧化條件，在水的循環(huán)很差的盆地中，水處于停滯狀態(tài)而導(dǎo)致底水污染毒化，并缺乏底棲生物，因而造成原生水平層理中保存完好的微一薄層狀泥質(zhì)沉積物。在水的循環(huán)良好的盆地中，底部發(fā)育了喜氣的細(xì)菌，有一些細(xì)菌需要軟泥水中的氧，因而P（二氧化碳）明顯增大，引起pH的降低。隨著深度的變化，pH可從8降至6.5，此帶的深度下界可從幾毫米至30～50厘米，它取決于盆地的深度、有機(jī)質(zhì)的數(shù)量、堆積的速度等。7

研究與運(yùn)用①探討多金屬結(jié)核成礦物質(zhì)來源對(duì)研究多金屬結(jié)核形成和分布規(guī)律具有十分重要的意義。相關(guān)學(xué)者在東太平洋海盆多金屬結(jié)核中火山物質(zhì)研究及海水玄武巖反應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，通過對(duì)海底熱液活動(dòng)等資料的綜合分析，認(rèn)為結(jié)核成礦物質(zhì)與火山活動(dòng)有密切關(guān)系，其主要來源于火山活動(dòng)、巖漿熱液活動(dòng)以及玄武巖類火山物質(zhì)的海解作用等。8

②太平洋深海盆地的遠(yuǎn)洋沉積物在物質(zhì)組成和來源上遠(yuǎn)較大陸邊緣簡單。由于遠(yuǎn)離大陸，又有海溝與周邊大陸分隔，太平洋深海沉積物中通常不包含由河流水系搬運(yùn)而來的懸浮物，因此從深海沉積物中提取古氣候、古環(huán)境信息可以避免諸多地質(zhì)因素相互疊加和干擾。深海遠(yuǎn)洋沉積物中的主要組分是風(fēng)成陸源碎屑（包括火山碎屑）和來自上層海水的生源組分（降落到洋底的生物殼體）以及由海解作用形成的自生礦物，其中陸源碎屑的相對(duì)含量、粒度及礦物成分可以反映大氣環(huán)流的強(qiáng)度及物源區(qū)的氣候環(huán)境，生源組分的組成、相對(duì)含量和豐度以及種屬含量變化則與表層海水的生產(chǎn)力和溶解作用有關(guān)。9

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

張勇 - 副教授 - 西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院