碳酸鈣補償深度（CCD-carbonate compensation depth）

碳酸鈣補償深度（CCD-carbonate compensation depth）
臺北市立萬芳高級中學地球科學科邱怡禎老師/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

碳酸鈣補償深度是在描述海中的一個特定深度，在此深度之下，碳酸鈣的溶解速率大於碳酸鈣的沉澱速率，因此沒有碳酸鈣被保留下來。CCD和碳酸鹽供應速率、酸鹼度、溫度、水壓有關。由CCD的深淺可以推知鈣質軟泥在海底的分布。

碳酸鈣在海洋表層中是無法溶解的，鈣質浮游生物死亡後遺留下的殼體，在下沉的過程中並不會改變，直到溶解度增加劇烈的那層深度才會被溶解掉。抵達碳酸鈣補償深度時，所有碳酸鈣會溶解，根據下列方程式：
                                   CaCO3 + CO2 + H2O  ==   Ca2+ + 2HCO3-
碳酸鈣在低溫、高壓以及二氧化碳溶解量較多的情況下較容易溶解。根據勒沙特列原理，添加一反應物於下列的化學反應式中，都會使得反應向右進行，產生更多產物(Ca2+、HCO3-)，並且消耗更多的反應物(CO2 、CaCO3)。

CCD大約在海下4～5公里深處，由於碳酸鹽的供應速率和溶解速率因地而異，所以各地的CCD深淺並不一樣。目前，太平洋的CCD約4200~4500公尺深，除了赤道湧升流區域的CCD約5000公尺深。在溫帶和熱帶大西洋區域，CCD大約5000公尺深，而印度洋介於兩者之間。之所以會有這樣的差異和水體的年紀有關，可由全球海洋輸送帶可觀之。深處的海水隨著年齡增加，累積了較多溶解的二氧化碳。最老的水體有最高濃度的二氧化碳溶解量，因此其CCD也最淺。相對而言，CCD在高緯度較淺，但北大西洋和南大洋下降流區域是例外，因為下降流能帶來較年輕的表層水，使其二氧化碳的溶解度降低，使得CCD加深。

在過去的地質歷史中，CCD也顯現出重大的變化。自白堊紀到到始新世，全球CCD較現今來的淺，肇因於密集的火山活動釋放出大量的二氧化碳於空中，使得二氧化碳分壓升高，溶解於表層海水的量也增多。這影響被此時期深海溫度上升給減緩了。在始新世晚期，溫室地球轉換成冰室地球剛好和CCD變深同時發生。

CCD以上的水柱中，可找到鈣質浮游生物和沉積顆粒。若海床深度淺於CCD，海底沉積物將由鈣質軟泥組成，可形成石灰岩。若海床深度深於CCD，碳酸鈣將會溶解，而不會形成鈣質沉積物。而海底擴張，表示新的海洋地殼會在中洋脊生成，接著向洋脊兩側擴張。洋脊處的深度淺於CCD，鈣質軟泥沉積並固結成石灰岩。海底擴張持續，可能將此石灰岩層帶至更深處，當深度深於CCD時，原來沉積的石灰岩會被保存下來而，其他沉積物如矽質軟泥會沉積在原石灰岩之上。

參考資料：
1.Paul R. Pinet(2000)，「Invitation to Oceanography」，p.116~123

2. http://en.wikipedia.org/wiki/Carbonate_Compensation_Depth