温酸化海水:白云石溶液

　　“白云石问题”是两个截然不同的观察结果的产物。首先，有大量的古代海洋石灰石(CaCO3)沉积物已经被矿物白云石(MgCa(CO3)2)所取代。然而，*近的(全新世和更新世)海洋沉积物中白云石的含量相对较少，尽管在从深海到潮上的许多现代环境中都观察到少量白云石的存在。其次，在实验室环境下低温合成白云石一直是难以实现的，特别是与普通海洋碳酸钙矿物(文石和方解石)的容易合成相比。由于低温固态扩散可以作为Mg掺入碳酸钙的一种方法(因为它的时间尺度太长而不重要)，因此白云石取代CaCO3是一种溶解后沉淀的方法。因此，在白云石取代石灰石的过程中，一个经常被忽视但又必须考虑的因素是，在取代过程中，原始碳酸钙矿物的饱和度不足。这种情况可能是由相对于文石和方解石溶解-沉淀反应的白云石快速生长引起的，但实验室研究、现代系统分析和对古代沉积物的观察都指出这种可能性是不常见的，因为白云石的生长在低温下受到动力学抑制。白云石结晶力的压力解是CaCO3欠饱和的第二个可能驱动因素，但*可能通过埋藏获得围压应力。然而，根据岩石学观察，大量的古代白云岩在埋藏前取代了石灰岩(同沉积白云岩)，许多这样的平台没有任何明显的埋藏。由于这些由白云石沉淀和晶体生长引起的欠饱和的可能性可以在很大程度上被低估，“白云化”所需要的欠饱和很可能是外部强迫的。在现代自然系统中，由于有机物的分解，海洋孔隙水中CaCO3的欠饱和和选择性溶解非常普遍，即使在温暖的水环境中也是如此。这种溶解经常出现，在不同程度上，沉淀的动力学较少，但热力学更稳定的相CaCO3。实验室研究和现代系统的观察表明，当所有常见的海洋CaCO3相达到欠饱和时，白云岩就会承担这种动力不太有利的沉淀的作用。这种程度的欠饱和在暖水环境下的现代浅海孔隙系统中并不常见，但在大气二氧化碳升高和海洋酸化时期更为常见。此外，由于有机质的氧化作用推动白云石的形成，近地表富含有机质的沉积物(如微生物垫群落的遗迹)相对于含有较少有机质的同时期沉积物，更容易在古代酸化的海洋中发生白云石的置换。这些观察结果有助于对白云石的丰度和出现时间作出更协调的解释。