Composição da água do mar

Balanço geoquímico da água do mar ao longo do tempo

As 3,9 × 109 toneladas transportadas anualmente em solução para os oceanos são apenas uma pequena fracção da quantidade total de material em solução nos oceanos. No entanto, quando integrado ao longo de todo o tempo geológico, mais de 4 × 109 anos, ele excede em muito o material em solução atual. Parte do material, especialmente o cloreto de sódio, é cíclico, sendo circulado dos oceanos para a terra como aerossóis e incorporado em rochas sedimentares marinhas e finalmente em grande parte sendo devolvido aos oceanos em escoamento.

Goldschmidt fez um cálculo interessante sobre o equilíbrio geoquímico na água do mar. A partir da quantidade e composição das rochas sedimentares ele estimou que a erosão durante o tempo geológico tinha totalizado cerca de 160 kg de rochas ígneas por centímetro quadrado da superfície da Terra. Combinando este número com a quantidade de água do mar por centímetro quadrado, 273 quilogramas, ele derivou um número de 600 gramas de rocha ígnea erodida por quilograma de água do mar. Assumindo que estes 600 gramas tinham sido totalmente resolvidos (obviamente uma simplificação grosseira mas limitativa), ele elaborou um balanço entre as quantidades de diferentes elementos potencialmente fornecidos aos oceanos e as quantidades realmente presentes. Alguns destes valores são apresentados na Tabela. Apesar das imperfeições do método, os resultados são certamente significativos em sentido qualitativo. Alguns elementos – cloro, bromo, boro e enxofre – estão presentes na água do mar em quantidades muito superiores àquelas que podem ter sido derivadas pela erosão. A fonte desses elementos “superabundantes” tem sido provavelmente o vulcanismo e a atividade magmática relacionada. Halogenetos, sulfatos e boratos são depositados por gases vulcânicos e transportados em solução em fontes termais. O relativo esgotamento do flúor em relação ao cloro na água do mar pode ser atribuído à precipitação de compostos altamente insolúveis que contêm flúor, principalmente apatita (fluofosfato de cálcio). O sódio permanece claramente em solução em muito maior extensão do que o potássio; este último elemento reage com materiais sedimentares para formar silicatos insolúveis que contenham potássio, como a ilita e a glauconita, que não possuem análogos que contenham sódio. O cálcio é removido da solução muito mais eficazmente do que o estrôncio, evidentemente porque é utilizado por organismos. Goldschmidt apontou que muitos elementos altamente venenosos, como arsênico e selênio, têm sido potencialmente fornecidos em quantidades perigosas. Sua concentração permanece muito baixa, porém, presumivelmente devido a processos eficientes de remoção como compostos insolúveis. A adsorção em partículas coloidais de argila e óxidos de ferro é um processo provável.

As evidências geológicas e geoquímicas indicam que as águas do oceano estão, e têm estado durante muito tempo, num estado estável de composição essencialmente imutável. A adição de material por escoamento superficial da terra é ajustada por reacções dentro das águas oceânicas ou entre as águas oceânicas e os materiais sedimentares, onde as concentrações dos elementos individuais permanecem essencialmente constantes. Até que ponto no tempo geológico este estado estacionário persistiu, permanece uma questão em aberto. A existência da maioria das formas de vida marinha desde o Cambriano até o presente indica uma uniformidade das condições marinhas ao longo dos últimos 600.000.000 anos; quão longe, no Pré-Cambriano, essa uniformidade se estendeu é mais difícil de elucidar. A discussão anterior das formações de ferro do Pré-Cambriano sugeriu a possibilidade de uma composição atmosférica muito diferente há cerca de 2.000.000.000 de anos, e a considerável interdependência entre a composição atmosférica e oceânica indica que isso poderia ter resultado em diferenças geoquímicas marcantes nas águas oceânicas.