海水の組成

海水の地球化学的経時変化

年間3.9 × 109トンが溶液として海洋に運ばれるが、海洋の溶液中の物質総量のほんの一部である。 しかし、地質学的な時間全体、4×109年以上で積算すると、現在の溶液中の物質を大きく上回ります。 物質の一部、特に塩化ナトリウムはもちろん循環しており、エアロゾルとして海から陸に循環し、海の堆積岩に取り込まれ、最終的には大部分が流出水として海に戻る。

ゴールドシュミットは海水中の地球化学バランスについて興味深い計算を行っている。 彼は、堆積岩の量と組成から、地質時代の浸食によって、地表1平方センチメートルあたり約160キログラムの火成岩が生成されたと推定している。 これに1平方センチメートルあたりの海水量273キログラムを加えると、海水1キログラムあたり600グラムの火成岩が侵食されたことになる。 この600グラムが完全に溶解したと仮定して（明らかに大幅な単純化だが、限界はある）、彼は海に供給される可能性のある様々な元素の量と実際に存在する量とのバランスシートを作成した。 これらの数値のいくつかを表に示した。 この方法は不完全ではあるが、この結果は定性的には確かに重要である。 塩素、臭素、ホウ素、硫黄といったいくつかの元素は、海水中に浸食によって得られる量をはるかに超える量で存在しているのである。 これらの元素は、おそらく火山活動やマグマ活動によってもたらされたものであろう。 ハロゲン化物、硫酸塩、ホウ酸塩は、火山性ガスによって堆積し、温泉で溶液として運ばれる。 海水中の塩素に対してフッ素が相対的に少ないのは、フッ素を含む難溶性の化合物、主にアパタイト（フッ化リン酸カルシウム）が沈殿するためと考えられる。 ナトリウムはカリウムよりも明らかに溶液中に多く残っている。カリウムは堆積物と反応して、イライトやグラウコナイトのようなカリウムを含む不溶性のケイ酸塩を形成するが、ナトリウムを含む類似物質は存在しない。 カルシウムはストロンチウムよりはるかに効果的に溶液から除去されるが、これは明らかに生物によって利用されるからである。 ゴールドシュミット氏は、ヒ素やセレンなどの猛毒の元素が、危険な量だけ供給される可能性があることを指摘した。 しかし、その濃度は非常に低く、おそらく不溶性化合物として効率的に除去されるからであろう。 粘土や酸化鉄のコロイド粒子への吸着が考えられる。

地質学的および地球化学的証拠から、海水は、基本的に不変の組成の定常状態にあり、長い間あったことが示されている。 陸からの流出による物質の追加は、海水内または海水と堆積物の間の反応によって調整され、それによって個々の元素の濃度は基本的に一定に保たれます。 この定常状態が地質学的にどの程度まで続いたかは、まだ未解決の問題である。 カンブリア紀から現在までのほとんどの海洋生物の存在は、過去6億年にわたる海洋環境の均一性を示しているが、この均一性が先カンブリア紀のどこまで続いていたかは、より難しい問題である。 先カンブリア時代の鉄形成の議論は、約200億年前の大気組成が非常に異なっていた可能性を示唆し、大気組成と海洋組成のかなりの相互依存性は、これが海水中の顕著な地球化学的差異につながった可能性を示している

。