Compoziția apei de mare

Bilanțul geochimic al apei de mare de-a lungul timpului

Cele 3,9 × 109 tone transportate anual în soluție în oceane nu reprezintă decât o mică parte din cantitatea totală de materie în soluție în oceane. Cu toate acestea, atunci când este integrată de-a lungul întregului timp geologic, mai mult de 4 × 109 ani, ea depășește cu mult materialul actual în soluție. O parte din material, în special clorura de sodiu, este, bineînțeles, ciclică, circulând din oceane pe uscat sub formă de aerosoli și fiind încorporată în rocile sedimentare marine și, în cele din urmă, în mare parte fiind returnată în oceane prin scurgere.

Goldschmidt a făcut un calcul interesant privind echilibrul geochimic în apa de mare. Pornind de la cantitatea și compoziția rocilor sedimentare, el a estimat că eroziunea din timpul timpului geologic a însemnat aproximativ 160 de kilograme de roci igoase pe centimetru pătrat de suprafață a Pământului. Combinând această cifră cu cantitatea de apă de mare pe centimetru pătrat, 273 de kilograme, el a obținut o cifră de 600 de grame de rocă ígnea erodată pe kilogram de apă de mare. Presupunând că aceste 600 de grame au intrat complet în soluție (evident, o simplificare grosolană, dar limitativă), el a întocmit un bilanț între cantitățile de diferite elemente care ar putea fi furnizate oceanelor și cantitățile prezente efectiv. Unele dintre aceste cifre sunt prezentate în tabel. În ciuda imperfecțiunilor metodei, rezultatele sunt cu siguranță semnificative din punct de vedere calitativ. Unele elemente – clorul, bromul, borul și sulful – sunt prezente în apa de mare în cantități mult mai mari decât cele care ar fi putut fi obținute prin eroziune. Sursa acestor elemente „supraabundante” a fost probabil vulcanismul și activitatea magmatică aferentă. Haloizii, sulfații și borații sunt depozitați de gazele vulcanice și transportați în soluție în izvoarele fierbinți. Scăderea relativă a fluorului în raport cu cea a clorului din apa de mare poate fi atribuită precipitării compușilor foarte insolubili care conțin fluor, în principal apatită (fluofosfat de calciu). În mod clar, sodiul rămâne în soluție într-o măsură mult mai mare decât potasiul; acest din urmă element reacționează cu materialele sedimentare pentru a forma silicați insolubili purtători de potasiu, cum ar fi ilita și glauconita, care nu au analogi purtători de sodiu. Calciul este eliminat din soluție mult mai eficient decât stronțiul, în mod evident pentru că este utilizat de organisme. Goldschmidt a subliniat faptul că multe elemente extrem de otrăvitoare, cum ar fi arsenicul și seleniul, au fost furnizate în cantități potențial periculoase. Cu toate acestea, concentrația lor rămâne foarte scăzută, probabil datorită unor procese eficiente de eliminare sub formă de compuși insolubili. Adsorbția pe particule coloidale de argilă și oxizi de fier este un proces probabil.

Dovezile geologice și geochimice indică faptul că apele oceanice sunt, și au fost pentru o lungă perioadă de timp, într-o stare stabilă de compoziție esențial neschimbată. Adăugarea de material prin scurgerea de pe uscat este ajustată prin reacții în apele oceanice sau între apele oceanice și materialele sedimentare, prin care concentrațiile elementelor individuale rămân în esență constante. Cât de departe în timpuri geologice a persistat această stare de echilibru rămâne o întrebare deschisă. Existența majorității formelor de viață marină din Cambrian până în prezent indică o uniformitate a condițiilor marine în ultimii 600.000.000 de ani; cât de departe s-a extins această uniformitate în Precambrian este mai greu de elucidat. Discuția anterioară despre formațiunile de fier din Precambrian a sugerat posibilitatea existenței unei compoziții atmosferice foarte diferite în urmă cu aproximativ 2.000.000.000 de ani, iar interdependența considerabilă a compoziției atmosferice și oceanice indică faptul că acest lucru ar fi putut avea ca rezultat diferențe geochimice marcante în apele oceanice.

.