III. Геохимия вод

Океанич. вода представляет собой раствор солей со средней концентрацией ок. 35 г/л. Всего в О. содержится 5 • 10" г растворённых солей. В их составе преобладают ионы Na⁺, Mg²⁺, K+, Са²⁺, С1^- и SO^2-₄ составляющие 99% от суммы солей.

Мн. другие элементы содержатся в миллионных и миллиардных долях (табл. 2). Состав солевой массы О. регулируется растворимостью, сносом осадков с материков, процессами обмена с атмосферой и осадками дна (в основном карбонатными и силикатными равновесиями), а также жизнедеятельностью морских организмов. Одна группа ионов (Na⁺, Mg²⁺, Li⁺, C1^-, So₄^2- и др.)не образует в существенных кол-вах нерастворимых соединений и накапливается в океанских водах в значительно более высокой степени, чем в речных. Вторая группа ионов сравнительно быстро осаждается в виде труднорастворимых соединений. Так, в тропич. морях сильно нагретые поверхностные слои воды оказываются пересыщенными СаСОз, к-рый осаждается на дно как химич., так и биогенным путём. Также может осаждаться Ва в виде труднорастворимой соли BaSO4. Ионы нек-рых металлов - Ti, Mn, Zr и др. в результате гидролиза коагулируют и осаждаются в форме гидроокислов. Целый ряд микроэлементов мор. воды - Си, Pb, Mo, Hg, Zn, U, Ag, редкие земли и др. осаждается путём адсорбции различными природными сорбентами - органич. веществом, гидроокислами железа и марганца, фосфатами кальция, силикатами. Вследствие этого концентрации тяжёлых металлов в воде О. значительно ниже, чем это следует из растворимости их соединений. В целом О. - динамическая система, в к-рой кол-во поступающих веществ (речной сток, атм. пыль, продукты вулканизма) приблизительно равно кол-ву убывающих из неё (осаждение, вынос в атмосферу). Стационарное состояние О. определяется отношением массы каждого компонента, находящегося в данный момент в О., к его массе, прошедшей через О. Величина этого отношения зависит от среднего времени пребывания элемента в О. Для большинства элементов (кроме Na и С1) оно мало по сравнению с длительностью существования О.

В воде О. растворены также различные газы, поступающие из атмосферы и формирующиеся в самой водной толще. Наибольшее значение имеет О₂ и СО₂, определяющие жизнедеятельность в О. Содержится также ряд инертных (не принимающих участие в химич. реакциях) газов - N₂, Аr, Кr, Хе; их растворимость находится в обратной зависимости от атомной массы. Содержание О₂ достигает максимума (7-8 мл/л) в поверхностных слоях воды (до глуб. 100-150 м) к падает до 3, 0-0, 5 мл/л с увеличением глубины (слой кислородного минимума), а в нек-рых р-нах - до нуля. Макс, содержание COi, напротив, приурочено к глубинным слоям воды. Растворимость углекислоты возрастает в холодных водах и уменьшается при нагревании. В связи с этим в зимние месяцы часть СО₂ переходит из атмосферы в океанич. воду, а летом - обратно. СО₂ принимает участие в химич. реакциях, в частности регулирует карбонатное равновесие. Воды, обогащённые СО ₂, агрессивны по отношению к СаСОз; удаление СО₂ из воды при её нагревании способствует осаждению карбонатов. Велика роль СО₂ в фотосинтезе, в процессе к-рого образуется органич. вещество. В результате фотосинтеза в О. ежегодно образуется ок. 10¹⁷ г биомассы фитопланктона.

Фотосинтетич. деятельность фитопланктона определяет содержание газов, растворённых в поверхностных слоях воды (до глуб. 100-150 м), насыщая их кислородом и поглощая СО₂. Помимо углерода, организмы извлекают такие элементы, как Si, Ca, Mg, К, Br, I, P, Na, а также ряд тяжёлых металлов, имеющих физиологич. значение, - V, Zn, Си, Со, Ni и др. При отмирании организмов эти элементы частично поступают в осадок, где в соответств. условиях могут концентрироваться. В железомарганце-вых конкрециях накапливаются также Си, Zn, Ni, Co, Mo, Ag, Tl, Pb и др. элементы. Суммарное кол-во железомарган-цевых конкреций оценивается в 10¹³.

В геохимич. истории О. многие исследователи различают три стадии развития: начальную, переходную и современную. С начальной - гипотетической стадией, охватывающей догеологич. этап (приблизительно до 3, 5 млрд. лет назад), связан вынос из недр Земли осн. массы воды и кислых продуктов дегазации (Cl, F, Вr, 1, 3 и др.), к-рые затем нейтрализовались, взаимодействуя с породами ложа О. Переходная стадия, охватывающая, вероятно, ок. 2 млрд. лет (3, 5 - 1, 7 млрд. лет назад), ознаменовалась возникновением и развитием жизни, появлением и постепенным ростом содержания фотосинтетического кислорода в атмосфере, окислением восстановленной серы и др. поливалентных элементов. Совр. стадия, начавшаяся, по-видимому, на рубеже раннего и позднего протерозоя (ок. 1, 7 млрд. лет назад) и продолжающаяся до сих пор, характеризуется составом вод О. и газов атмосферы, близким к современному, стационарным режимом с кратковременными и ограниченными колебаниями солёности мор. воды в эпохи соленакопления (кембрий, девон, пермь). Под влиянием процессов, идущих в океанич. воде, формируются осадки дна. Океанич. вода проникает в эти осадки на заметную глубину. Захороненная вода океанич. осадков дна, её состав подвергаются изменению; см. также ст. Геохимия.