Sammensætning af havvand

Geokemisk balance i havvand over tid

De 3,9 × 109 tons, der årligt transporteres i opløsning til havene, er kun en lille del af den samlede mængde af materiale i opløsning i havene. Ikke desto mindre er den, når den integreres over hele den geologiske tid, mere end 4 × 109 år, langt større end det nuværende materiale i opløsning. Noget af materialet, især natriumklorid, er naturligvis cyklisk, idet det cirkulerer fra havene til land som aerosoler og inkorporeres i marine sedimentære bjergarter og i sidste ende for en stor dels vedkommende returneres til havene i afstrømning.

Goldschmidt har foretaget en interessant beregning af den geokemiske balance i havvand. Ud fra mængden og sammensætningen af sedimentære bjergarter anslog han, at erosionen i løbet af geologisk tid havde udgjort ca. 160 kg magmatisk bjergart pr. kvadratcentimeter af jordens overflade. Ved at kombinere dette tal med mængden af havvand pr. kvadratcentimeter, 273 kg, kom han frem til et tal på 600 g eroderet magmatisk sten pr. kg havvand. Under antagelse af, at disse 600 gram var gået fuldt ud i opløsning (naturligvis en grov forenkling, men en begrænsning), opstillede han en balance mellem de mængder af forskellige grundstoffer, der potentielt kunne tilføres oceanerne, og de mængder, der faktisk var til stede. Nogle af disse tal er vist i tabellen. På trods af metodens ufuldkommenheder er resultaterne bestemt betydningsfulde i kvalitativ forstand. Nogle grundstoffer – klor, brom, bor og svovl – er til stede i havvand i mængder, der langt overstiger de mængder, der kan være fremkommet ved erosion. Kilden til disse “overfødige” grundstoffer har sandsynligvis været vulkanisme og relateret magmatisk aktivitet. Halogenider, sulfater og borater aflejres af vulkanske gasser og opløses i varme kilder. Den relative udtynding af fluor i forhold til klor i havvand kan tilskrives udfældningen af meget uopløselige fluorholdige forbindelser, hovedsagelig apatit (calciumfluorofosfat). Natrium forbliver tydeligvis i opløsning i langt større omfang end kalium; sidstnævnte grundstof reagerer med sedimentære materialer og danner uopløselige kaliumholdige silikater som illit og glauconit, som ikke har nogen natriumholdige analoger. Calcium fjernes meget mere effektivt fra opløsningen end strontium, tydeligvis fordi det udnyttes af organismer. Goldschmidt påpegede, at mange meget giftige grundstoffer, som f.eks. arsen og selen, potentielt er blevet tilført i farlige mængder. Deres koncentration er dog fortsat meget lav, formentlig på grund af effektive processer til fjernelse som uopløselige forbindelser. Adsorption på kolloidale partikler af ler og jernoxider er en sandsynlig proces.

Den geologiske og geokemiske dokumentation tyder på, at havvandet befinder sig og har befundet sig i lang tid i en stabil tilstand med en stort set uændret sammensætning. Tilførslen af materiale ved afstrømning fra landjorden justeres ved reaktioner i havvandet eller mellem havvandet og sedimentmaterialer, hvorved koncentrationerne af de enkelte grundstoffer forbliver stort set konstante. Hvor langt tilbage i geologisk tid denne stabile tilstand har bestået, er stadig et åbent spørgsmål. Eksistensen af de fleste former for marint liv fra kambrisk til nutid tyder på en ensartethed i de marine forhold i de sidste 600.000.000 år; hvor langt tilbage i prækambrium denne ensartethed strakte sig, er vanskeligere at afklare. Den tidligere diskussion af de prækambriske jernformationer antydede muligheden af en meget forskellig atmosfærisk sammensætning for ca. 2.000.000.000 år siden, og den betydelige indbyrdes afhængighed mellem atmosfærisk og oceanisk sammensætning indikerer, at dette kan have resulteret i markante geokemiske forskelle i havvandene.