Skład wody morskiej

Równowaga geochemiczna wody morskiej w czasie

3,9 × 109 ton przenoszonych rocznie w roztworze do oceanów to tylko niewielki ułamek całkowitej ilości materiału w roztworze w oceanach. Niemniej jednak, gdy zintegrowane w całym czasie geologicznym, więcej niż 4 × 109 lat, to znacznie przekracza obecny materiał w roztworze. Niektóre z materiałów, zwłaszcza chlorek sodu, jest oczywiście cykliczny, jest krążenie z oceanów do ziemi jako aerozole i włączone do morskich skał osadowych i ostatecznie w dużej części jest zwracany do oceanów w odpływie.

Goldschmidt wykonane ciekawe obliczenia na równowagę geochemiczną w wodzie morskiej. Na podstawie ilości i składu skał osadowych oszacował, że erozja w czasie geologicznym wyniosła około 160 kilogramów skał iglastych na centymetr kwadratowy powierzchni Ziemi. Łącząc tę liczbę z ilością wody morskiej na centymetr kwadratowy, 273 kilogramy, uzyskał liczbę 600 gramów skał iglastych, które uległy erozji na kilogram wody morskiej. Zakładając, że te 600 gramów przeszło w całości do roztworu (oczywiście jest to duże uproszczenie, ale ograniczające), sporządził bilans pomiędzy ilościami różnych pierwiastków potencjalnie dostarczanych do oceanów a ilościami rzeczywiście obecnymi. Niektóre z tych danych przedstawione są w tabeli. Pomimo niedoskonałości metody, wyniki są z pewnością znaczące w sensie jakościowym. Niektóre pierwiastki – chlor, brom, bor i siarka – są obecne w wodzie morskiej w ilościach znacznie przekraczających te, które mogły zostać pozyskane w wyniku erozji. Źródłem tych „nadobfitych” pierwiastków był prawdopodobnie wulkanizm i związana z nim aktywność magmowa. Halogenki, siarczany i borany są deponowane przez gazy wulkaniczne i przenoszone w roztworach w gorących źródłach. Względne zubożenie fluoru w stosunku do chloru w wodzie morskiej może być przypisane wytrącaniu się wysoce nierozpuszczalnych związków fluoronośnych, głównie apatytu (fluofosforanu wapnia). Sód pozostaje w roztworze w znacznie większym stopniu niż potas; ten ostatni pierwiastek reaguje z materiałami osadowymi, tworząc nierozpuszczalne krzemiany potasonośne, takie jak illit i glaukonit, które nie mają odpowiedników sodonośnych. Wapń jest usuwany z roztworu znacznie skuteczniej niż stront, najwyraźniej dlatego, że jest wykorzystywany przez organizmy. Goldschmidt zauważył, że wiele silnie trujących pierwiastków, takich jak arsen i selen, zostało potencjalnie dostarczonych w niebezpiecznych ilościach. Ich stężenie pozostaje jednak bardzo niskie, przypuszczalnie ze względu na skuteczne procesy usuwania w postaci związków nierozpuszczalnych. Adsorpcja na koloidalnych cząstkach gliny i tlenków żelaza jest prawdopodobnym procesem.

Dowody geologiczne i geochemiczne wskazują, że wody oceaniczne są, i były przez długi czas, w stałym stanie zasadniczo niezmiennego składu. Dodanie materiału przez spływ z ziemi jest regulowane przez reakcje w wodach oceanicznych lub między wodami oceanicznymi i materiałów osadowych, dzięki czemu stężenia poszczególnych elementów pozostają zasadniczo stałe. Jak daleko w czasie geologicznym utrzymywał się ten stały stan, pozostaje kwestią otwartą. Istnienie większości form życia morskiego od kambru do chwili obecnej wskazuje na jednolitość warunków morskich w ciągu ostatnich 600.000.000 lat, jak daleko wstecz do prekambru ta jednolitość rozszerzone jest trudniejsze do wyjaśnienia. Wcześniejsza dyskusja z prekambryjskich formacji żelaza sugeruje możliwość bardzo różny skład atmosfery około 2,000,000,000 lat temu, a znaczne współzależności atmosferycznych i oceanicznych skład wskazuje, że może to spowodować wyraźne różnice geochemiczne w wodach oceanicznych.

.