Composición del agua de mar

Balance geoquímico del agua de mar a lo largo del tiempo

Las 3,9 × 109 toneladas transportadas anualmente en solución a los océanos no son más que una pequeña fracción de la cantidad total de material en solución en los océanos. Sin embargo, cuando se integra a lo largo de todo el tiempo geológico, más de 4 × 109 años, excede en gran medida el material actual en solución. Parte del material, especialmente el cloruro de sodio, es, por supuesto, cíclico, circulando desde los océanos hacia la tierra como aerosoles e incorporándose a las rocas sedimentarias marinas y, finalmente, devolviéndose en gran parte a los océanos en la escorrentía.

Goldschmidt realizó un interesante cálculo sobre el equilibrio geoquímico en el agua de mar. A partir de la cantidad y composición de las rocas sedimentarias estimó que la erosión durante el tiempo geológico había supuesto unos 160 kilogramos de roca ígnea por centímetro cuadrado de la superficie terrestre. Combinando esta cifra con la cantidad de agua de mar por centímetro cuadrado, 273 kilogramos, obtuvo una cifra de 600 gramos de roca ígnea erosionada por kilogramo de agua de mar. Suponiendo que esos 600 gramos se habían disuelto por completo (evidentemente, una simplificación grosera, pero limitante), elaboró un balance entre las cantidades de diferentes elementos potencialmente aportados a los océanos y las cantidades realmente presentes. Algunas de estas cifras se presentan en la tabla. A pesar de las imperfecciones del método, los resultados son ciertamente significativos en sentido cualitativo. Algunos elementos, como el cloro, el bromo, el boro y el azufre, están presentes en el agua de mar en cantidades muy superiores a las que pueden derivarse de la erosión. La fuente de estos elementos «superabundantes» ha sido probablemente el vulcanismo y la actividad magmática relacionada. Los haluros, los sulfatos y los boratos son depositados por los gases volcánicos y transportados en solución en las aguas termales. El agotamiento relativo del flúor con respecto al cloro en el agua de mar puede atribuirse a la precipitación de compuestos altamente insolubles que contienen flúor, principalmente apatita (fluofosfato de calcio). El sodio permanece claramente en solución en mayor medida que el potasio; este último elemento reacciona con los materiales sedimentarios para formar silicatos insolubles portadores de potasio, como la illita y la glauconita, que no tienen análogos portadores de sodio. El calcio se elimina de la solución mucho más eficazmente que el estroncio, evidentemente porque es utilizado por los organismos. Goldschmidt señaló que muchos elementos altamente venenosos, como el arsénico y el selenio, se han suministrado potencialmente en cantidades peligrosas. Sin embargo, su concentración sigue siendo muy baja, presumiblemente debido a procesos eficientes de eliminación como compuestos insolubles. La adsorción en partículas coloidales de arcilla y óxidos de hierro es un proceso probable.

Las pruebas geológicas y geoquímicas indican que las aguas oceánicas están, y han estado durante mucho tiempo, en un estado estable de composición esencialmente invariable. La adición de material por escorrentía desde la tierra se ajusta mediante reacciones dentro de las aguas oceánicas o entre las aguas oceánicas y los materiales sedimentarios, por lo que las concentraciones de los elementos individuales permanecen esencialmente constantes. La persistencia de este estado estable en el tiempo geológico sigue siendo una cuestión abierta. La existencia de la mayoría de las formas de vida marina desde el Cámbrico hasta el presente indica una uniformidad de las condiciones marinas a lo largo de los últimos 600.000.000 de años; es más difícil dilucidar hasta dónde se extendió esta uniformidad en el Precámbrico. La discusión anterior sobre las formaciones de hierro del Precámbrico sugirió la posibilidad de una composición atmosférica muy diferente hace unos 2.000.000 de años, y la considerable interdependencia de la composición atmosférica y oceánica indica que esto podría haber dado lugar a marcadas diferencias geoquímicas en las aguas oceánicas.