Calcit- und Aragonit-Kompensationstiefe
Die Calcit- und Aragonit-Kompensationstiefe bezeichnet eine Tiefenlinie im Meer, unterhalb derer sich Kalk in Form von Calcit und Aragonit vollständig auflöst. Ursache ist die Zunahme der Kohlendioxidkonzentration im Wasser mit zunehmender Meerestiefe. Für Calcit liegt diese Linie zwischen 3.500 und 5.000 m, für Aragonit zwischen 3.000 und 3.500 m.
Die Anlösung beginnt bereits unterhalb der Lysokline, die etwa 300 bis 800 m oberhalb der Calcit-Kompensationslinie liegt.
Hintergrund
Sowohl Binnengewässer als auch die Meere weisen in der Regel einen Gradienten mit der Tiefe zunehmender Konzentration an gelöstem Kohlenstoffdioxid auf. In den Meeren ist dieser Gradient andauernd, während er in Binnengewässern mit dem Wechsel der Jahreszeiten entsteht und verschwindet (siehe Ökosystem See). Seine Ursache ist biogen, d.h. durch die Lebensvorgänge verursacht. Nahe der Oberfläche wird Kohlendioxid durch die Photosynthese von Algen als Biomasse gebunden und auf die Nahrungskette verteilt. So kann der organisch gebundene Kohlenstoff als Partikelregen in die tieferen Wasserschichten absinken. Dort wird diese Biomasse in der Regel bakteriell wieder zerstört und zu Kohlendioxid veratmet. So kommt es allmählich in der Tiefe zu einer CO2-Anreicherung und somit zu dem genannten Gradienten.
Bei einer entsprechend hohen CO2-Konzentration reagiert nun alles Calciumcarbonat gemäß folgender Gleichung zu gelöstem Calciumhydrogencarbonat:
- $ \mathrm {CaCO_{3}+CO_{2}+H_{2}O\ \rightleftharpoons \ Ca^{2+}(aq)+2\ HCO_{3}^{-}(aq)} $
Auch die Temperatur und Verweildauer, bedingt durch eine unterschiedliche Wasserdurchmischung, beeinflussen die Reaktion. Entsprechend unterschiedlich ist die Lage der beiden Kompensationtiefen in den Ozeanen. Des Weiteren veränderte sich die Tiefenlage im Verlauf der Erdgeschichte.
Calcit-Kompensationstiefe
Als Calcit-Kompensationstiefe (CCD, von engl. „calcite compensation depth“) bezeichnet man diejenige Meerestiefe, ab der sämtliches Calcit im Wasser gelöst ist. Die CCD schwankt zwischen 3.500 und 5.000 m Meerestiefe. Oberhalb dieser Tiefe liegt also eine gesättigte Lösung an Calciumcarbonat (Kalk) vor, zusätzlicher Kalk wird ausgefällt und lagert sich am Meeresboden ab. Unterhalb der CCD findet man folglich auch keine Kalkablagerungen mehr sondern nur noch kalkfreie Sedimente auf Silikatbasis. Vorrangig sind hier der rote Tiefseeton sowie Sedimente aus wasserarmem Siliciumdioxid (Opal) zu nennen. Letztere entstehen aus den Gehäusen von Kleinstlebewesen wie Kieselalgen oder Strahlentierchen (Radiolarienschlamm).
Aragonit-Kompensationstiefe
Aragonit ist leichter in Wasser löslich als Calcit. Entsprechend kann bereits in einer geringeren Wassertiefe kein Aragonit mehr ausfallen und dadurch als Sedimentgestein in Frage kommen. Analog kann man nun eine Aragonit-Kompensationstiefe (ACD, von engl. „aragonite compensation depth“) feststellen, die, abgesehen von der Löslichkeit, den gleichen Gesetzmäßigkeiten wie die Calcit-Kompensationstiefe folgt. Sie ist zwischen 3.000 und 3.500 m Tiefe anzusiedeln.