Склад Світового океану - результат біогеохімічної діяльності організмів

Основну масу водної оболонки Землі утворюють солоні води Світового океану, їх об’єм дорівнює 1379∙ , частка усіх вод суші, разом з льодовиками і підземними водами становить менше 90∙10⁶ км³. Океанічні води - це 93% усіх вод біосфери, їх хімічний склад визначає основні риси складу всієї гідросфери в цілому.

Сучасний хімічний склад океану являє собою підсумок тривалої зміни під впливом живих організмів. Після того, як відбувалося утворення газової оболонки Землі, стала нижче 100 водяна пара конденсувалася і на поверхні Землі виник круговорот води, а з ним і циклічна міграція хімічних елементів в системі суша – океан - суша. Вода здійснила безліч круговоротів вимивалися легко розчинні катіони: і зрештою води прадавньої гідросфери набули хлор-кальцієвого складу. Початково протікала діяльність термолітотрофів; далі з'явилися ціанеї, почався процес фотосинтезу і біогеохімічного продукування оксигену.

В наслідок тривалого надходження О₂ в океан відбувалися процеси окиснення S, Fe, Mn. Склад океану набув хлоридно-сульфатного складу, що близький до сучасного.

Хімічні елементи перебувають у гідросфері в найрізноманітніших формах: прості та складні іони, молекули. Багато іонів сорбційно пов'язані з частками тонких суспензій колоїдів, особлива група – елементи, які входять до складу органічних речовин. Середня солоність океанів 35‰ (3,2-4%). У внутрішньоконтинентальних морях солоність змінюється в ширших межах.

Особливість геохімічного складу океанічної води полягає в тому, що незважаючи на коливання солоності, співвідношення головних іонів залишається сталим. Сольовий склад океану є геохімічною константою.

Основну масу розчинених сполук складають хлориди лужних і лужноземельних елементів, менше сульфатів і найменше гідрокарбонатів. Концентрація розсіяних елементів на 3 порядки нижча, ніж у гірських породах, вимірюється в мкг/л. Відхилення кларків становить 10 математичних порядків, але співвідношення тут, інші, ніж в земній корі. Домінують Br, Sr, B, F- більше 1000 мкг/л. У значних кількостях - більше 10 мкг/л- Li, Ti, I, Ba; частина розсіяних металів - Mo, Мn, V, Ti, Cu мають концентрацію 1-10 мкг/л. Концентрація Ni, Co, Mn, Cr, Hg, Cl- соті та десяті частки мкг/л. Основні елементи земної кори - Al, Fe, мають в океані концентрацію нижче, ніж Mo і Zn. Як еволюційно, так і в сучасності, в процесі диференціації хімічних елементів вирішальною є діяльність живих організмів океану, і процесів випадіння в осад.

За биофільтраційною гіпотезою, планктон (головним чином, зоопланктон) профільтровує до 1,7∙ води Світового океану і тонкі суспензії зв'язуються в грудочки – пелети (від 10 мкм до 4 мм), які швидко осідають на дно. Одночасно частина розчинених елементів переходить у нерозчинні сполуки в процесах біохімічного зв'язування, наприклад, вапнякові – кальцитові або кремнійові – опалові кістяки планктонних організмів; а також CaCО₃ витягаються водоростями та коралами.

Серед пелагічних мулів (глибоководні відкладення океану) розрізняють дві групи:

· вапняні, карбонатні мули, становлять 1/3 площі дна океану, тут зростає концентрація Mg, Ca, Sr, J;

· глинисті мули, становлять 1/4 площі дна океану, тут значно більше металів.

Деякі елементи важко виводяться в мул і накопичуються у водах океану, їх називають таласофільними.

На підставі розрахунків можна виділити групи елементів за тривалістю їх знаходження в океані в розчиненому стані. Найменшу тривалість мають Th, Zv, Y, Sc, Al, до них примикають Pb, Mn, Fe, Co. Більша частина металів виводиться повністю з океану за 1000-10000 років. Таласофіли перебувають в океанічній воді понад 100000 років.

Значна частина розсіяних елементів в океані зв'язується дисперсною органічною речовиною - це відмерлі планктонні організми, їхні залишки, руйнуючись, осідають на дно і утворюють органічні суспензії. Ці формації сорбують і захоплюють на дно комплекс розсіяних елементів, про що можна судити за мікроелементним складом покладів вугілля та нафти. При цьому склад мікроелементів у нафті і вугілля принципово розрізняється. Більш висока концентрація та іонне співвідношення багатьох розсіяних елементів у нафті, порівняно з кам'яним вугіллям, де наявні Ti, Mn, Zr, мінеральні домішки. Серед розсіяних елементів найбільша концентрація характерна для Zn, Cr, V, Cu, Pb.

Важливо відзначити, що в органічній речовині нагромаджуються, а значить безперервно виводяться з океанічної води, токсиканти (As, Hg, Pb та інші).

Отже, дисперсна органічна речовина, як і мінеральні суспензії, виконують роль глобального сорбенту, що регулює вміст розсіяних елементів і охороняє середовище Світового океану від небезпечних рівнів їх концентрації.

У всіх осадових породах маса органічної речовини становить 15∙ -20∙ т, яка здійснює процеси сорбції розсіяних елементів, тому акумульованими виявляються в осадовій товщі Землі маси в млн.т. таких елементів.