Происхождение солей

  В какой именно момент геологического времени океаны впервые стали солеными — точно не известно. Все, что мы знаем о солях, было получено из трех источников и позво­ляет предположить, что вода стала соленой вскоре после того, как она стала заполнять древние депрессии в земной коре. Первый источник сведений — характеристики ископае­мых остатков. Среди ископаемых позднего докембрия (свы­ше 600 млн. лет назад) находят остатки роющих червей, по­хожих на тех, которые до сих пор проделывают норы в мягких осадках на морском дне. В кембрийский период (свыше 500 млн. лет назад) существовали животные, обла­дающие скелетом, примером которых являются трилобиты. Эти родственники крабов имели наружный сегментирован­ный скелет и, по-видимому, питались детритом, имеющим­ся на океаническом дне; похожие на них морские животные существуют и сегодня. Все это свидетельствует о том, что в ту раннюю эпоху организмы уже были приспособлены к жизни в соленой воле.

Соляные плоскотины вблизи Узндовера, штата Юта

Соляные плоскотины вблизи Узндовера, шт. Юта. Когда вода из древ­них морей или солоноватых озер ис­парялась, растворенные в ней ве­щества выпадали в осадок, образуя различные минеральные соли.

  Вторым источником данных является анализ солей, оставшихся после высыхания морей в древних депрессиях. Эти древние соли подобны тем, которые мы находим в современных эвапоритах. Третий источник связан с получен­ным недавно выводом о том, что каждому компоненту морской соли свойственно характерное время пребывания (период цикла обращения) — интервал, заключенный между моментом, когда он попадает в морскую воду, и моментом, когда он выпадает из нее, переходя в донные осадки. Сред­ние значения периода цикла обращения элементов, у которых этот параметр удалось измерить (таблица 7.1), много меньше, чем вычисленный возраст самой океанской воды. Это гово­рит о несостоятельности любой гипотезы, объясняющей наб­людаемые в настоящее время концентрации солей простым накоплением их на протяжении геологической истории Земли.

Таблица 7.1. Элементы, присутствующие в морской воде: концентрации 81 из известных 92 природных элементов по измерениям в поверх­ностном слое, в толще океана или в обоих этих слоях

Атомный номер

 Элемент

Вещество

Характеристика

 Среднее значение концентрации

 Время пребывания, годы

по осадконакоплению по стоку рек
1  Водород  Н2

Биогенного или гидротермального происхождения

 108 г/кг    
2  Гелий    Небиогенный газ  1,9 нмоль/кг    
 3  Литий    Консервативный  178 мкг/кг  2·107  
 4  Бериллий  

Биогенного типа, но концентрация растет с глубиной

 0,2 нг/кг  150  
 5  Бор*  Неорганиче­ский бор  Консервативный  4,4 мг/кг    
 6  Углерод**  ∑COi  Биогенный  2200 мкмоль/кг    
 7  Азот**  N2  Небногенный газ  590 мкмоль/кг    
 Нитраты  Биогенный  30 мкмоль/кг    
 8  Кислород  Растворенный О2  Содержание зависит от биологиче­ских процессов  857 г/кг    
 9  Фтор    Консервативный  1,3 мг/кг    
 10  Неон    Небиогенный газ  8 нмоль/кг    
 11  Натрий*    Консервативный  10,781 г/кг  2,6·108  2,1·108
 12  Магний*    Консервативный  1,28 г/кг  4,5·107  2,2·107
 13  Алюминий      1 мкг/кг  100  
 14  Кремний**  Силикаты  Биогенный  110 мкмоль/кг  8·103  3,5·104
 15  Фосфор**  Фосфаты  Биогенный  2 мкмоль/кг    
 16  Сера*  Сульфаты  Консервативный  2,712 г/кг    
 17  Хлор*  Хлориды  Консервативный  19,353 г/кг    
 18  Аргон    Небиогенный газ  15,6 мкмоль/кг    
 19  Калий*    Консервативный  399 мг/кг  1,1·107  1·107
 20  Кальций*    Коррелирует со щелочностью кар­бонатов  415 мг/кг  8·106  1·106
 21  Скандий      < 1 нг/кг  5,6·103  
 22  Титан      < 1 нг/кг  160  
 23  Ванадий    Консервативный  < 1 мкг/кг  1,0·104  
 24  Хром    Коррелирует с биогенными вещест­вами (силикатами и фосфатами или нитратами)  330 нг/кг  350  
 25  Марганец    Концентрация максимальна на по­верхности; на глубине коррелиру­ет с лабильными биогенными эле­ментами и характеризуется отри­цательной корреляцией с раство­ренным кислородом  10 нг/кг  1400  
 26  Железо    Коррелирует с биогенными вещест­вами; отрицательная корреляция с растворенным кислородом  40 нг/кг  140  
 27  Кобальт    Как у марганца  2 нг/кг  1,8·104  
 28  Никель    Коррелирует с биогенными вещест­вами (фосфатами и силикатами)  480 нг/кг  1,8·104  
 29  Медь    Сходна с биогенными элементами, но концентрируется в осадочном материале; выносится с промежу­точных глубин  120 нг/кг  5,0·104  
 30  Цинк    Коррелирует с биогенными вещест­вами (силикатами)  390 нг/кг   1,8·105  
 31  Галлий      10-20 нг/кг  1,4·103  
 32  Германий    Коррелирует с биогенными вещест­вами (силикатами)  5 нг/кг  7·103  
 33  Мышьяк  As (V)  Коррелирует с биогенными вещест­вами (фосфатами)  2 мкг/кг    
 34  Селен  Se (IV)  Коррелирует с биогенными вещест­вами (силикатами и фосфатами)  170 нг/кг    
 35  Бром*  Бромиды  Консервативный  67 мг/кг    
 36  Криптон    Небиогенный газ  3,7 нмоль/кг    
 37  Рубидий    Консервативный  124 мкг/кг  2,7·105  
 38  Стронций    Коррелирует с биогенными вещест­вами (фосфатами)  7,8 мг/кг  1,9·107  
 39  Иттрий    В первом приближении консерва­тивный  13 нг/кг  7,5·103  
 40  Цирконий      < 1 мкг/кг    
 41  Ниобий      1 нг/кг  300  
 42  Молибден    Консервативный  11 мкг/кг  5,0·105  
 43  Технеций          
 44  Рутений      0,5 нг/кг    
 45  Родий          
 46  Палладий          
 47  Серебро      3 нг/кг  2,1·106  
 48  Кадмий    Коррелирует с биогенными вещест­вами (фосфатами)  70 нг/кг  5,0·105  
 49  Индий      0,2 нг/кг    
 50  Олово    Неконсервативный, антропогенный  0,5 нг/кг  5,0·105  
 51  Сурьма    Консервативный  0,2 мкг/кг  3,5·105  
 52  Теллур          
 53  Йод  Йодиты  Коррелирует с биогенными вещест­вами (нитратами и фосфатами)  59 мкг/кг    
 54  Ксенон    Небиогенный газ  0,5 нмоль/кг    
 55  Цезий    Консервативный  0,3 нг/кг  4·104  
 56  Барий    Коррелирует с биогенными вещест­вами (силикатами) и щелочностью  11,7 мкг/кг  8,4·104  
 57-71  Лантан и лантаноиды    Коррелируют с биогенными вещест­вами или с глубиной      
 72  Гафний      < 8 нг/кг    
 73  Тантал      < 2,5 нг/кг    
 74  Вольфрам      < 1 нг/кг  1,0·103  
 75  Рений      4 нг/кг    
 76  Осмий          
 77  Иридий          
 78  Платина          
 79  Золото      11 нг/кг  5,6·105  
 80  Ртуть    Коррелирует с биогенными вещест­вами (силикатами)  6 нг/гкг  4,2·104  
 81  Таллий    Консервативный  12 нг/кг    
 82  Свинец    Неконсервативный, антропогенный  1 нг/кг  2·103  
 83  Висмут      10 нг/кг  4,5·104  
 84  Полоний          
 85  (Астат)          
 86  Радон          
 87  (Франций)          
 88  Радий          
 89  Актиний          
 90  Торий          
 91  Протактиний      < 0,7 нг/кг  350  
 92  Уран    Консервативный  3,2 мкг/кг  5·105  

 * Относительные концентрации этих восьми элементов во всех океанах постоянны.

 ** Эти элементы, обычно называемые биогенными, входят в состав питательных веществ, используемых растениями в качестве пиши.

  Содержание солей в морской воде равно в среднем 34 г на 1000 г раствора. Отношение этих двух величин принято называть соленостью и выражать в промилле (частях на тысячу), что в данном случае записывается как 34‰. Хотя растворенные соли в океанах хорошо перемешаны, соле­ность варьирует в широких пределах, и эти вариации указы­вают на существование областей с повышенной интенсив­ностью выпадения атмосферных осадков, речного стока или испарения. Иначе говоря, соленость является мерой того, как быстро Н20 поступает в соленый «бульон», который мы зовем океаном, и покидает его.