Sammansättning av havsvatten

Geokemisk balans av havsvatten över tid

De 3,9 × 109 ton som årligen transporteras i lösning till haven är bara en liten del av den totala mängden material i lösning i haven. När den integreras över hela den geologiska tiden, mer än 4 × 109 år, överstiger den ändå vida det nuvarande materialet i lösning. En del av materialet, särskilt natriumklorid, är naturligtvis cykliskt och cirkulerar från haven till land som aerosoler och införlivas i marina sedimentära bergarter för att slutligen till stor del återföras till haven i avrinning.

Goldschmidt gjorde en intressant beräkning av den geokemiska balansen i havsvatten. Utifrån mängden och sammansättningen av sedimentära bergarter uppskattade han att erosionen under geologisk tid hade uppgått till cirka 160 kilo magmatiska bergarter per kvadratcentimeter av jordens yta. Genom att kombinera denna siffra med mängden havsvatten per kvadratcentimeter, 273 kilo, fick han fram en siffra på 600 gram eroderad magmatisk sten per kilo havsvatten. Om han antog att dessa 600 gram hade lösts helt och hållet (vilket naturligtvis är en grov förenkling, men en begränsande sådan), upprättade han en balansräkning mellan de mängder av olika grundämnen som potentiellt kan tillföras oceanerna och de mängder som faktiskt finns där. Några av dessa siffror presenteras i tabellen. Trots metodens brister är resultaten definitivt betydelsefulla i kvalitativ bemärkelse. Vissa grundämnen – klor, brom, bor och svavel – finns i havsvattnet i mängder som vida överstiger de mängder som kan ha erhållits genom erosion. Källan till dessa ”överflödiga” grundämnen har troligen varit vulkanism och relaterad magmatisk aktivitet. Halider, sulfater och borater avlagras av vulkaniska gaser och transporteras i lösning i varma källor. Den relativa minskningen av fluor i förhållande till klor i havsvatten kan tillskrivas utfällningen av mycket olösliga fluorhaltiga föreningar, främst apatit (kalciumflufosfat). Det senare elementet reagerar med sedimentära material för att bilda olösliga kaliumhaltiga silikater som illit och glaukonit, som inte har några natriumhaltiga motsvarigheter. Kalcium avlägsnas från lösningen mycket effektivare än strontium, uppenbarligen för att det utnyttjas av organismer. Goldschmidt påpekade att många mycket giftiga grundämnen, såsom arsenik och selen, potentiellt har tillförts i farliga mängder. Koncentrationen av dem förblir dock mycket låg, förmodligen på grund av effektiva processer för att avlägsna dem i form av olösliga föreningar. Adsorption på kolloidala partiklar av lera och järnoxider är en trolig process.

De geologiska och geokemiska bevisen tyder på att havsvattnet befinner sig, och har befunnit sig under lång tid, i ett stabilt tillstånd med i huvudsak oförändrad sammansättning. Tillförseln av material genom avrinning från land justeras av reaktioner inom havsvattnet eller mellan havsvattnet och sedimentära material, varvid koncentrationerna av de enskilda grundämnena förblir i stort sett konstanta. Hur långt tillbaka i geologisk tid detta stabila tillstånd har bestått är fortfarande en öppen fråga. Förekomsten av de flesta former av marint liv från kambrium till nutid tyder på att de marina förhållandena har varit enhetliga under de senaste 600 000 000 åren. Den tidigare diskussionen om prekambriska järnformationer antydde möjligheten av en mycket annorlunda atmosfärisk sammansättning för cirka 2 000 000 000 000 år sedan, och det betydande ömsesidiga beroendet mellan atmosfärisk och oceanisk sammansättning tyder på att detta kan ha resulterat i markanta geokemiska skillnader i havsvattnet.