منصة الكربونات

في هذه التكوينات الكربوناتية، تخضع عملية الترسيب لسيطرة حيوية، غالباً بواسطة الكائنات ذاتية التغذية . وتتكون هذه التكوينات اليوم في الغالب من المرجان والطحالب الخضراء ، التي تحتاج إلى ضوء الشمس لعملية التمثيل الضوئي، وبالتالي تعيش في المنطقة المضيئة (أي البيئات المائية الضحلة التي يخترقها ضوء الشمس بسهولة). وتوجد التكوينات الكربوناتية الاستوائية اليوم فقط في المياه الدافئة والمشمسة في الحزام الاستوائي شبه الاستوائي، وتتميز بمعدلات إنتاج عالية للكربونات، ولكن ضمن نطاق عمق ضيق. ^{[ 6 ]} يُطلق على المقطع الرسوبي للتكوين الاستوائي اسم "الحافة"، ويتضمن ثلاثة أجزاء رئيسية: بحيرة شاطئية ، وشعاب مرجانية ، ومنحدر. في الشعاب المرجانية، يقاوم الهيكل الذي تُنتجه الهياكل العظمية الكبيرة، مثل هياكل المرجان، والكائنات المُتكلسة، حركة الأمواج، ويُشكل تراكمًا صلبًا قد يصل إلى مستوى سطح البحر. ^{[ 7 ]} يؤدي وجود الحافة إلى تقييد الدوران في منطقة الشعاب المرجانية الخلفية، وقد تتشكل بحيرة شاطئية غالباً ما تُنتج فيها طين الكربونات. عندما يصل تراكم الشعاب المرجانية إلى النقطة التي يصبح فيها قاع الشعاب المرجانية أسفل مستوى قاعدة الأمواج، يتشكل منحدر: وتنشأ رواسب هذا المنحدر من تآكل الحافة بفعل الأمواج والعواصف والانهيارات الناتجة عن الجاذبية. ^{[ 6 ] [ 7 ]} وتتراكم خلال هذه العملية بقايا المرجان في أشكال مائلة. وأقصى زاوية يمكن أن يصل إليها المنحدر هي زاوية ترسب الحصى (30-34 درجة). ^{[ 8 ]}

في هذه المصانع الكربوناتية، تخضع عملية الترسيب لسيطرة حيوية من الكائنات غيرية التغذية ، وأحيانًا بالاشتراك مع كائنات ذاتية التغذية الضوئية مثل الطحالب الحمراء . وتشمل المجموعة الهيكلية النموذجية المنخربات والطحالب الحمراء والرخويات . وعلى الرغم من كونها ذاتية التغذية، ترتبط الطحالب الحمراء في الغالب بمنتجي الكربونات غيريين التغذية، وتحتاج إلى ضوء أقل من الطحالب الخضراء. يمتد نطاق وجود المصانع في المياه الباردة من حدود المصانع الاستوائية (عند حوالي 30 درجة) وصولًا إلى خطوط العرض القطبية، ولكنها قد توجد أيضًا في خطوط العرض المنخفضة في الطبقة الحرارية أسفل المياه السطحية الدافئة أو في مناطق التيارات الصاعدة. ^{[ 9 ]} يتميز هذا النوع من المصانع بانخفاض إمكانية إنتاج الكربونات، وهو مستقل إلى حد كبير عن توافر ضوء الشمس، ويمكنه استيعاب كمية أكبر من المغذيات مقارنةً بالمصانع الاستوائية. تُظهر المنصات الكربوناتية التي بنتها "المصانع في المياه الباردة" نوعين من الشكل الهندسي أو المقطع الترسيب، وهما: المنحدر المتجانس أو المنحدر شديد الانحدار في الجزء البعيد. في كلا الشكلين الهندسيين، توجد ثلاثة أجزاء: المنحدر الداخلي فوق قاعدة موجة الطقس المعتدل ، والمنحدر الأوسط فوق قاعدة موجة العاصفة، والمنحدر الخارجي أسفل قاعدة موجة العاصفة. في المنحدرات شديدة الانحدار في الجزء البعيد، تتشكل عتبة بعيدة بين المنحدر الأوسط والخارجي، نتيجة لتراكم حبيبات الكربونات بحجم الحصى في الموقع ^{[ 9 ].}

تتميز هذه التكوينات الطينية بترسيبات لا حيوية وترسيبات حيوية. وتتسم البيئات النموذجية التي توجد فيها هذه التكوينات في حقبة الحياة الظاهرة (الفانيروزوي) بمياه غنية بالمغذيات، منخفضة الأكسجين ولكنها ليست خالية منه ، إما في مناطق مظلمة أو شبه مظلمة . وغالبًا ما تسود هذه الظروف في الطبقة الحرارية، على سبيل المثال في أعماق المياه المتوسطة أسفل الطبقة المختلطة للمحيط . ^{[ 6 ]} ويُعد الكربونات ذو الحبيبات الدقيقة، الذي يترسب في مكانه ( التكوين الذاتي ) ، المكون الأهم لهذه التكوينات، وذلك من خلال تفاعل معقد بين التفاعلات الحيوية وغير الحيوية مع الميكروبات والأنسجة العضوية المتحللة. ^{[ 6 ]} لا تُنتج مصانع التلال الطينية تجمعات هيكلية، ولكنها تتميز بسمات وخصائص دقيقة محددة، مثل الستروماتوليت ، وهي عبارة عن ميكروبايتات صفائحية ، والثرومبوليت ، وهي عبارة عن ميكروبايتات تتميز بنسيج حبيبي متكتل على المستوى المجهري وبنسيج شجري على مستوى العينة اليدوية. ويكون شكل هذه المنصات على هيئة تل، حيث يكون التل بأكمله منتجًا، بما في ذلك المنحدرات. ^{[ 6 ]}

يمكن تقسيم المقطع الرسوبي لمنصات الكربونات من النوع T إلى عدة بيئات رسوبية . ^{[ 1 ]}

تُعدّ المنطقة الداخلية الكربوناتية البيئة الأقرب إلى اليابسة، وهي تتكون من صخور كربوناتية متآكلة . أما المسطحات المدية التبخرية فهي بيئة نموذجية منخفضة الطاقة.

البحيرة الداخلية ، كما يوحي اسمها، هي جزء من الرصيف خلف الشعاب المرجانية. وتتميز بمياهها الضحلة والهادئة، مما يجعلها بيئة رسوبية منخفضة الطاقة. تتكون الرواسب من شظايا الشعاب المرجانية، وأجزاء صلبة من الكائنات الحية، وإذا كان الرصيف قاريًا، فإنه يتكون أيضًا من رواسب أرضية. في بعض البحيرات (مثل خليج فلوريدا )، تنتج الطحالب الخضراء كميات كبيرة من الطين الكربوني. وتتراوح الصخور هنا بين الطين والحجر الرملي ، وذلك تبعًا لطاقة البيئة.

الشعاب المرجانية هي بنية صلبة للمنصات الكربوناتية، وتقع بين البحيرة الداخلية والمنحدر، على حافة المنصة. يقاوم الهيكل الذي تُشكّله هياكل عظمية كبيرة الحجم، كالشعاب المرجانية، والكائنات الحية المُتكلسة، حركة الأمواج، مُكوّنًا بنية صلبة قد تصل إلى مستوى سطح البحر. يعتمد بقاء المنصة على وجود الشعاب المرجانية، لأن هذا الجزء منها فقط قادر على بناء بنية صلبة مقاومة للأمواج. تتكون الشعاب المرجانية أساسًا من كائنات حية ثابتة في مكانها . تُبنى معظم الشعاب المرجانية اليوم بواسطة الشعاب المرجانية المُكوّنة للهياكل العظمية . جيولوجيًا، تُصنّف صخور الشعاب المرجانية على أنها أحجار متماسكة ضخمة .

يُشكّل المنحدر الجزء الخارجي من الرصيف، ويربط الشعاب المرجانية بالحوض. تعمل بيئة الترسيب هذه كمستودع للرواسب الكربوناتية الزائدة: إذ تُنقل معظم الرواسب المتكونة في البحيرة والشعاب المرجانية عبر عمليات مختلفة وتتراكم في المنحدر، بزاوية ميل تعتمد على حجم حبيبات الرواسب، وقد تصل إلى زاوية ترسب الحصى (30-34 درجة) كحد أقصى. ^{[ 8 ]} يحتوي المنحدر على رواسب أكثر خشونة من تلك الموجودة في الشعاب المرجانية والبحيرة. وتكون هذه الصخور عمومًا من نوعي الحجر الخشن والحجر الحبيبي .

يُعد حوض المحيط بالمنصة الجزء الخارجي من منصة الكربونات من النوع t، وتسيطر عمليات ترسب الكربونات هناك على عمليات تدرج الكثافة. ^{[ 10 ]}

يُخفف وجود حافة من تأثير الأمواج في منطقة الشعاب المرجانية الخلفية، وقد تتشكل بحيرة ضحلة تُنتج فيها عادةً طين كربونات. عندما يصل تراكم الشعاب المرجانية إلى النقطة التي يكون فيها قاع الشعاب المرجانية أسفل مستوى الأمواج، يتشكل منحدر: وتنشأ رواسب هذا المنحدر من تآكل الحافة بفعل الأمواج والعواصف والانهيارات الناتجة عن الجاذبية. تُراكم هذه العملية بقايا المرجان في طبقات مائلة. الطبقات المائلة هي طبقات ذات شكل سيغموي أو مسطح، ولكنها تترسب دائمًا بميل أساسي.

يمكن أن يصل حجم المنصة الكربوناتية من النوع T، من المناطق الداخلية إلى أسفل المنحدر، إلى عشرات الكيلومترات. ^{[ 6 ]}

تتميز المنصات الكربوناتية من النوع C بغياب التصلب والتحجر المبكرين ، ولذا فإن توزيع الرواسب فيها يعتمد فقط على الأمواج ، وخاصةً فوق مستوى قاعدة الموجة . وتُظهر هذه المنصات نوعين من الأشكال الهندسية أو ملامح الترسيب، وهما: المنحدر المتجانس والمنحدر شديد الانحدار باتجاه الطرف. ويتكون كلا الشكلين من ثلاثة أجزاء. في المنحدر الداخلي، فوق مستوى قاعدة موجة الطقس المعتدل ، يكون إنتاج الكربونات بطيئًا بما يكفي لنقل جميع الرواسب إلى عرض البحر بواسطة الأمواج والتيارات والعواصف. ونتيجةً لذلك، قد يتراجع خط الساحل، وبالتالي قد يتشكل جرف في المنحدر الداخلي بفعل عمليات التعرية. أما في المنحدر الأوسط، بين مستوى قاعدة موجة الطقس المعتدل ومستوى قاعدة موجة العاصفة، فتبقى رواسب الكربونات في مكانها ولا يمكن إعادة تشكيلها إلا بواسطة أمواج العاصفة. وفي المنحدر الخارجي، أسفل مستوى قاعدة موجة العاصفة، قد تتراكم الرواسب الدقيقة. في المنحدرات شديدة الانحدار في نهايتها، تتشكل عتبة بعيدة بين المنحدر الأوسط والخارجي، نتيجة تراكم حبيبات الكربونات بحجم الحصى (مثل الرودوليت ) في الموقع، والتي لا تتحرك إلا بشكل متقطع بفعل التيارات. ويحدث إنتاج الكربونات على امتداد المقطع الرسوبي الكامل في هذا النوع من المنصات الكربوناتية، مع إنتاج إضافي في الجزء الخارجي من المنحدر الأوسط، إلا أن معدلات إنتاج الكربونات تكون دائمًا أقل من مثيلاتها في المنصات الكربوناتية من النوع T. ^{[ 7 ] [ 6 ]}

تتميز المنصات الكربوناتية من النوع M بمنصة داخلية، ومنصة خارجية، ومنحدر علوي مكون من الحجر الجيري الميكروبي ، ومنحدر سفلي غالباً ما يكون مكوناً من البريشيا . وقد يكون المنحدر أكثر انحداراً من زاوية استقرار الحصى، حيث قد تصل درجة ميله إلى 50 درجة.

في منصات الكربونات من النوع M، يحدث إنتاج الكربونات في الغالب على المنحدر العلوي وفي الجزء الخارجي من المنصة الداخلية. ^{[ 7 ] [ 11 ]}

غرق المنصة الكربوناتية هو حدثٌ يرتفع فيه مستوى سطح البحر النسبي بوتيرة أسرع من معدل تراكم الرواسب على المنصة، مما يؤدي في النهاية إلى غمرها تحت المنطقة الضوئية . ^{[ 18 ]} في السجل الجيولوجي للمنصة الكربوناتية الغارقة، تتحول الرواسب الساحلية بسرعة إلى رواسب بحرية عميقة. وعادةً ما تقع طبقات صلبة تحتوي على أكاسيد الحديد والمنغنيز أو الفوسفات أو قشور الغلوكونيت بين الرواسب الساحلية والبحرية العميقة. ^{[ 18 ]}

عُثر على العديد من المنصات الكربوناتية الغارقة في السجل الجيولوجي. مع ذلك، لم يتضح تمامًا كيف يحدث غرق هذه المنصات. يُقدّر أن المنصات والشعاب المرجانية الكربوناتية الحديثة تنمو بمعدل 1000 ميكرومتر سنويًا، وربما أسرع بعدة مراتب في الماضي. يتجاوز معدل نمو الكربونات البالغ 1000 ميكرومتر سنويًا أي ارتفاع نسبي في مستوى سطح البحر ناتج عن الهبوط طويل الأمد أو التغيرات في مستوى سطح البحر العالمي . بناءً على معدلات هذه العمليات، يُفترض أن غرق المنصات الكربوناتية غير ممكن، مما يُسبب "مفارقة المنصات والشعاب المرجانية الكربوناتية الغارقة". ^{[ 18 ]}

بما أن غرق المنصات الكربوناتية يتطلب ارتفاعًا استثنائيًا في مستوى سطح البحر النسبي ، فإن عددًا محدودًا فقط من العمليات يمكن أن يتسبب فيه. ووفقًا لشلاغر ^{[ 18 ]،} فإن الارتفاع السريع غير المعتاد في مستوى سطح البحر النسبي أو انخفاض نمو الكائنات القاعية الناتج عن تغيرات بيئية متدهورة هما فقط ما يفسر غرق المنصات. فعلى سبيل المثال، قد يكون هبوط الصدوع الإقليمي، أو النشاط البركاني تحت سطح البحر ، أو التغيرات الجليدية في مستوى سطح البحر سببًا للارتفاع السريع في مستوى سطح البحر النسبي ، بينما قد تؤدي تغيرات ملوحة المحيطات، على سبيل المثال، إلى تدهور البيئة بالنسبة للكائنات المنتجة للكربونات. ^{[ 18 ]}

يوجد مثال على منصة كربوناتية غارقة في خليج هوون ، بابوا غينيا الجديدة . ويُعتقد أنها غمرت بسبب الارتفاع السريع في مستوى سطح البحر الناتج عن ذوبان الجليد وهبوط المنصة، مما سمح للطحالب المرجانية والعقد الجيرية من نوع فورامينيفيرا وحجر الهاليميدا الجيري بتغطية الشعاب المرجانية . ^{[ 19 ]}

يُعتقد أن حركة الصفائح التكتونية التي تنقل المنصات الكربوناتية إلى خطوط عرض غير مواتية لإنتاج الكربونات تُعد أحد الأسباب المحتملة لظاهرة الغرق . ^{[ 18 ] [ 7 ]} على سبيل المثال، يُعتقد أن المنصات الجليدية الموجودة في حوض المحيط الهادئ بين جزر هاواي وماريانا قد نُقلت إلى خطوط عرض جنوبية منخفضة (0-10° جنوبًا) حيث حدثت ظاهرة الصعود الاستوائي. ^{[ 7 ]} أدت الكميات الكبيرة من المغذيات وزيادة الإنتاجية إلى انخفاض شفافية المياه وزيادة أعداد الكائنات الحية المُسببة للتآكل، مما قلل من تراكم الكربونات وأدى في النهاية إلى ظاهرة الغرق . ^{[ 7 ] [ 20 ]}

تُعرف عملية ترسب الرواسب خلال فترات ارتفاع مستوى سطح البحر بأنها عملية تقوم فيها المنصات الكربوناتية بإنتاج معظم الرواسب وترسيبها في الحوض المجاور. وقد لوحظت هذه العملية على جميع المنصات الكربوناتية ذات الحواف في العصر الرباعي، مثل بنك غريت باهاما . وتُظهر المنصات ذات القمم المسطحة والحواف والمنحدرات الحادة ترسبًا أكثر وضوحًا خلال فترات ارتفاع مستوى سطح البحر مقارنةً بالمنصات ذات المنحدرات اللطيفة وأنظمة الكربونات في المياه الباردة. ^{[ 21 ]}

يُعدّ ترسب الرواسب خلال فترات ارتفاع مستوى سطح البحر ظاهرةً بارزةً على المنصات الكربوناتية الاستوائية نتيجةً للتأثير المُجتمع لإنتاج الرواسب وعمليات التحوّل اللاحق للترسيب . ^{[ 6 ]} يزداد إنتاج الرواسب في المنصة مع ازدياد حجمها، وخلال فترات ارتفاع مستوى سطح البحر، تغمر المياه سطح المنصة، وتكون المنطقة المنتجة أكبر مقارنةً بظروف انخفاض مستوى سطح البحر ، حيث يكون جزءٌ ضئيلٌ فقط من المنصة مُتاحًا للإنتاج. ^{[ 6 ]} ويتعزز تأثير زيادة إنتاج الرواسب خلال فترات ارتفاع مستوى سطح البحر بفعل التصلب السريع للكربونات خلال فترات انخفاض مستوى سطح البحر، لأن سطح المنصة المكشوف يكون مُتكهّفًا كارستيًا بدلًا من أن يكون مُعرّضًا للتآكل، ولا يُصدّر الرواسب. ^{[ 6 ]}

يُعدّ انزلاق الرواسب على المنحدرات عمليةً نموذجيةً للمنصات الميكروبية ، حيث يكون إنتاج الكربونات فيها شبه مستقل عن تقلبات مستوى سطح البحر. إنّ مصنع الكربونات، المُكوّن من مجتمعات ميكروبية تُرسّب رواسب ميكروبية ، غير حساس للضوء، ويمكن أن يمتد من انهيار المنصة نزولاً على المنحدر إلى أعماق تصل إلى مئات الأمتار. ولن تؤثر انخفاضات مستوى سطح البحر، مهما كانت شدتها معقولة، بشكلٍ ملحوظ على مناطق إنتاج الرواسب على المنحدر. تختلف أنظمة المنحدرات الحجرية الميكروبية اختلافًا كبيرًا عن المنصات الاستوائية في خصائص إنتاج الرواسب، وعمليات إعادة ضبط المنحدر، ومصادر الرواسب. ويكون تقدّمها مستقلاً عن انزلاق الرواسب على المنصة، ويعتمد بشكلٍ كبير على انزلاق الرواسب على المنحدر. ^{[ 11 ]}

من أمثلة الهوامش التي قد تتأثر بانزلاق المنحدرات والتي تتميز بمساهمات مختلفة لنمو الكربونات الميكروبية في الجزء العلوي من المنحدر والهامش ما يلي:

• حوض كانينغ في أستراليا
• منصة غويلين في جنوب الصين
• العصر البرمي في حوض بيرميان بالولايات المتحدة
• المنصات الكربوناتية في العصر الترياسي الأوسط في جبال الدولوميت . ^{[ 11 ]}