有關海洋

Lecturer: 每次地讀簡報都燒雞的 BrineTW

好燙

• 有沒有還沒備好課發燒燒到 39 度的掛

Ocean Basin

海洋盆地

什麼是海洋盆地

• 地質學
  • 深度超過 \(2000\ m\) 的海底
• 水文學
  • 被海水覆蓋的地面（？）
  • 沒人在乎

海洋盆地的形成

• 板塊構造理論
  • 大陸漂移理論
  • 海底擴張理論
  • 板塊構造理論

板塊們

wilson Cycle

酷酷的紅海

欸其實我是看到這段我才想來接讀書會的

鴻海介紹

紅海介紹

• 被摩西分開的海（聽說有可能？）
• 蘇伊士運河
• \(2250 \ km\times 350\ km \times 500\ m\)
• \(\approx 40\text{ psu}\)
• 三叉匯合點

為什麼我們要來研究紅海

• 紅海在海洋盆地發展的青年期
• 研究紅海可以得知其他大洋發展的過程
• 約兩三千萬年前拉伸到張裂出能有水待著

布萊恩紅海

• 中新世的水體留下鹽份在地層中

鳥教授：你課備不完的話要不要我幫你講？

：布萊恩紅海不給布萊恩臺灣講太可惜了吧

：確實

鹽度高到誇張的鹽水池

• Red Sea Deep Water
• 鹽度可以高達 \(270\text{ psu}\)，接近飽和
• 很熱（\(50\sim 60^\circ \text C\)）、很多硫化物（廢話）

商業價值

• 在鹽水池累積了大量的金屬
  • \(\text{Fe, Mg, Zn, Cu, Ag, Pb...}\)
  • 多以硫化物形式保存
  • 濃度很高
• 可以工業化開採
  • 用高壓水柱把沉積物打成泥狀運上來
• 汙染問題（書上寫的解法）
  • 把我們要的拿走
  • 剩下的拿去處理後用海水稀釋
  • 然後丟到深海反正那裡沒什麼生物 lol

研究價值

• 探索極端環境中的生物
• 保存久遠的地質活動
  • 對流極小
  • 保存區域內樣貌
• 發電
  • 利用滲透壓帶動渦輪

Brine pools

其他有趣的鹽水池

可以找到鹽水池的地方

• 深海
• 海冰底下

鹽水池的性質

• 鹽度高
• 溶氧量低
  • 約表面 \(10\ cm\) 以下
  • \(< 10\ ppm\)
• 可能偏酸
• 可能含有重金屬和營養鹽

形成鹽水池的方法

• 地熱加熱
• 鹽構造
• 鹽水排斥

Geothermal heating

• 地熱加熱
• 就是剛剛那個

鹽構造

• salt tectonics / halotectonics / halokinesis
• 先前沉積的鹽分被沉積物覆蓋
• 之後的水沒有把鹽溶回去
• 大量物質沉積於鹽層之上
• 巨大壓力使相對可塑鹽層變形

鹽構造的分類

• 被動 passive
• 主動 active
• 反應性 reactive

鹽構造干擾斷層

• 鹽層作為緩衝區使得下方的斷層對上層影響降低
  • 強連接
  • 弱連接
  • 無連結

• 課後練習：給你一張地圖，求上面所有的強連通分量

鹽構造形成鹽水池的例子

• 墨西哥灣
• 溫度較介面上高
• "Jacuzzi of Despair"

深海中豐富生命的邊界（？）

• 鹽水池太鹹了
• 能夠變成鹽水池通常對流小
  • 形成缺氧的狀態
• 除了鹽，有時還會伴隨豐富甲烷等有機物
• 有時會有 \(\text H_2 \text S\)
• 這聽起來完全不像有東西可以活著欸
  • 嗜極生物：真香
  • 剛剛的「反正那裡沒什麼生物」呢？
    • 他們可能不在乎
    • 他們也還沒做，可能還會評估

如何適應極端環境

• 提高細胞滲透壓（\(\text K^+\) 為主）
• 合成抗高熱的物質防止蛋白質變性
• 使用其他的物質作為電子接受者
  • \(\text{Fe}^{2+}\text{, S, NO}_3^-\)\(\text{, NO}_2^-\)

真蚌

• 活在鹽水池邊界的生物
  • 有氧但是還是有點鹽水池特徵

無孔貽貝

奴役那些嗜極生物

• 在極端環境下能夠生存的生物都會生產特殊的分子
• 這些分子的生物活性能夠被利用在其他領域
• 利用這些生物產生的分子來製作藥物
  • 潛在的抗癌藥物候選人？

Brine rejection

• 定義：當 BrineTW 一直被你們嘲諷時之現象

• 起因：凝固點下降 + 水的性質
•  

凝固點下降實驗

鹽水排斥的過程

• 一個含有鹽的水體開始結冰
• 大部分的鹽分被冰的晶格結構排斥
• 冰附近的鹽分增加
• 鹽分上升造成凝固點下降
• 進一步造成冰內鹽分下降

鹽水排斥造成的現象

• 極區海溫更冷
• 鹽分造成強烈向下對流
  • 新鮮的水從下補償
  • 新鮮的水擠入冰塊縫隙
  • 冰塊變得更加密實
  • Brinicles（冰柱？）

鹽水排斥對環境的影響

• 密度大量上升提供溫鹽環流動力
  • 北大西洋深層水 NADW
  • 南極底層水 AABW
• 鹽水池
  • 僅有鹽度上有明顯上升
  • 沒有營養鹽和其他有趣的東西

有趣的雙關

• 測量宜居性的儀器
  • HaBIT instrument
  • Hability:
    • Brines
    • Irradiation
    • Temperature
• 裝一些物質起來的實驗
  • BOTTLE
  • Brine Observation Transition To Liquid Experiment
  • 火星
  • 溶解度下降