Дождевая и морская вода

Опубликовал admin в июля 24, 2012 в рубрике Океан

Если мы посмотрим на состав дождевой воды, когда она достигает океана в виде рек, то обнаружим заметно иной состав этих ионов по сравнению с морской водой. Если мы посмотрим на ее состав еще раньше, когда она стекает по скалам полуразрушенных молодых гор, то это различие окажется еще более ярко выраженным. Этот постоянный привнос воды не морского состава, возможно, в корне изменил бы первичный состав океанов, если бы не действовали корректирующие реакции. Полный геохимический цикл, строго поддерживающий баланс содержания ионов в море, заставляет предположить, что существует сложный взаимообмен материей между атмосферой, океаном, с реками, породами земной коры, донными осадками океанов и, наконец, мантией, происходящий на протяжении десятилетий, столетий и тысячелетий. Поскольку эта картина является слишком общей, чтобы принести какую-либо пользу, мы разбиваем ее на части и называем их талассо-химическими моделями (thalassa по-гречески означает «море»). Одна из моделей предполагает наличие простого цикличного обмена морской солью между реками и морем; в этот цикл входит перенос соли с морской поверхности в атмосферу, где частицы соли играют роль ядер конденсации, вокруг которых образуются капли дождя. В таком процессе участвуют более 90 процентов ионов хлора и около 50 процентов натрия, выносимых в море реками.



Еще одну полезную абстракцию представляет собой талассо-химическая модель «устойчивого состояния». Если состав океанов остается неизменным во времени, то абсолютно справедливым должен быть вывод, согласно которому все, что вносится в океан реками, должно переходить, выпадая в осадок, в морские отложения. Время пребывания в океане различных компонентов, рассчитанное по скорости осадконакопления, особенно для химически активных рассеянных металлов, хорошо согласуется со скоростью приноса вещества реками. К сожалению, время пребывания не позволяет выявить механизм, посредством которого тот или иной элемент удаляется из морской воды. Для времени пребывания свыше миллиона лет часто оказывается полезным применять модель «равновесия», учитывающую только скорость (темп) обмена между океаном и его осадками.
Чтобы понять, как Земля поддерживает свое шаткое геохимическое равновесие в масштабах миллиардолетней шкалы времени, мы должны вернуться к показанному в виде круга стрелок (выветривание и иные не связанные с выветриванием процессы) геохимическому циклу. Этот круговорот начинается с первичных изверженных пород, выжимаемых из мантии. Пренебрегая относительно незначительным содержанием таких тяжелых металлов, как железо, мы можем принять, что горные породы состоят из алюминия, кремния и кислорода в сочетании со щелочными металлами – калием, натрием и кальцием. Это сочетание дает в результате полевошпатовые минералы (например, KAlSi3O8). Дождевые воды, захватив из воздуха двуокись углерода, выпадают на полевые шпаты. Типичная реакция между водой, двуокисью углерода и полевыми шпатами дает раствор щелочных ионов и ионов бикарбоната (НСО3~), в котором в виде взвеси находится гидратированный кремнезем (SiO2). Приближенно можно представить остаточные обломочные алюмосиликаты в виде глины-каолинита Al2Si205 (О Н)4. Горный поток выносит перечисленные ионы и кремнезем. Каолинитовая фракция отлагается позади сначала в виде рыхлого поверхностного слоя выветрелых пород, затем в виде почвенного материала и, наконец, в виде аллювиальных отложений речных долин. Если вода горного потока испаряется в замкнутом бассейне (подобном одному из озер, обнаруженных на западе США), то в результате образуется так называемое «содовое озеро» с высоким содержанием карбонатов и аморфного кремнезема.
В речных системах, находящихся в зрелой стадии, каолинитовая фракция достигает моря в форме взвеси. Встретив на первом этапе среду, богатую ионами, алюмосиликат может преобразоваться в новые минералы. Одним из таких минералов, по-видимому, образующимся сегодня в океане, является калийсодержащий глинистый минерал иллит. Время, затрачиваемое на эти реакции «глинистых катионов», может составлять десятилетия или столетия. Они еще плохо изучены, потому что занимающиеся их изучением с самого начала трудовой деятельности исследователи оставляют это занятие раньше, чем реакции дойдут до конца. Чистый эффект этих реакций состоит в том, что они связывают и удаляют из морской воды часть ионов калия и бикарбоната, а также алюминия, кремния и кислорода.

Оставить комментарий