3. Гидротермальная циркуляция морской воды через срединные океанические хребты.

Гидротермальная циркуляция морской воды через срединные океанические хребты приводит к изменению химии некоторых главных микроэлементов в циркулирующей воде.

Оценки потоков элементов в этом процессе неопределенны в основном по причине того, что отбор представительных образцов в этих удаленных местах трудоемок и дорог. Оценки потоков основаны на нескольких исследованиях отдельных участков Восточного Тихоокеанского и Атлантического хребтов.

Глобальные потоки были рассчитаны на основе данных по этим участкам с использованием различных геохимических и геофизических подходов. Основной до сих пор неразрешенной проблемой является точное количественное определение соотношения гидротермальной активности, происходящей при высоких температурах вблизи оси хребта, с низкотемпературной циркуляцией на склонах. Это важно, поскольку температура влияет на степень, скорость и даже направление некоторых химических реакций. Несмотря на эти проблемы, направление потоков от одного участка к другому совпадает для ряда элементов.

Базальтовая океаническая кора возникает на срединных океанических хребтах в процессе кристаллизации магмы, поднимающейся из магматических камер, находящихся на небольшой глубине (около 2 км) иод хребтом.

Магматическую камеру и вновь образованные базальты можно рассматривать как источник тепла, локализованный иод хребтом (рис. 2.6). В процессе последовательного замещения новой океанической корой более старая постепенно смещается вбок от оси хребта со скоростью несколько миллиметров в год. Эта стареющая кора остывает и оседает по мере движения от оси хребта.

Образующаяся в результате термальная структура, т.е. локализованный источник тепла, подстилающий хребет с более холодными боковыми областями, способствует конвекции морской воды через трещины и разломы в коре.

4. Отличительные особенности морской воды от континентальной.

Существует много различий между химизмом континенталь­ных поверхностных вод и морской водой. В частности, морская вода обладает гораздо большими концентрациями ионов натрия и хлора (Na⁺ и Сl^-) в отличие от континентальных вод с преобладанием гид­рокарбоната кальция. Морская вода является настолько концентри­рованным химическим раствором, что смешивание только 1 % (по объему) морской воды с речной водой среднего состава дает раствор, где отношение между большинством ионов практически такое же, как в морской воде. Таким образом, химические градиенты в дельтах очень высоки и относятся к ранним стадиям перемешивания.

Кроме высокого градиента по ионной силе, в некоторых дель­тах существует также градиент по рН.

5. Химия континентальных вод.

Континентальные воды очень важны для человека, поскольку это единст- венный надежный источник питьевой воды. Химический состав рек, озер и грунтовых вод сильно варьирует и контролируется преимущественно тремя факторами: химией элементов, режимами выветривания и биологическими процессами. Кроме того, сильное влияние на некоторые системы питьевой воды может оказать деятельность человека.

Двадцать крупнейших рек Земли несут около 40 % общего континенталь- ного стока, из которых только на одну Амазонку приходится 15 %. Эти реки дают наилучшее представление о среднем глобальном химическом составе речных вод (мг/кг): кальций — 13; натрий — 5,2; магний — 3,4; калий — 1,3; алюминий — 0,05; железо — 0,04.

Анализ химического состава континентальных вод позволяет выделить три особенности:

1. В растворенном состоянии в химическом составе пресной воды преоб- ладают четыре металла, присутствующие в виде простых катионов: Са²⁺, Na⁺, К⁺ и Мg²⁺.

2. Концентрация ионов в пресных водах низка.

3. Химический (ионный) состав растворенных веществ в пресной воде принципиально отличается от химического состава континентальной коры, не- смотря на то, что все катионы в речной воде, за исключением некоторого коли- чества натрия и хлора, являются результатом процессов выветривания.

Сравнение состава важнейших растворенных ионов в четырех крупных ре- ках, дренирующих разные области земной коры, показывает преобладание кальция, магния, натрия и калия. Однако в целом химия рек различна и боль- шинство различий обусловливается режимами выветривания.

Состав растворенных ионов в пресных водах зависит:

• от состава дождевых осадков;

• сухих атмосферных выпадений;

• варьирующих вкладов от реакций выветривания и разложения органиче- ского вещества в почвах;

• различного вовлечения в биологические процессы в почвах.

Там, где присутствуют кристаллические породы, химия растворенных ве- ществ в пресных водах в основном зависит от природных поступлений в атмо- сферу, например морских брызг и пыли, а также антропогенных газов, напри- мер SО₂. Поступления морской соли, обычно называемые цикличной солью, ха- рактерны для прибрежных областей. Небольшие количества морской соли, од- нако, присутствуют также в речной воде центральных континентальных облас- тей, удаленных на тысячи километров от моря. Поступления морской соли в це- лом имеют сходный, в основном натрий хлоридный, химический состав с той морской водой, из которой они происходят. Таким образом, ионы натрия или хлора могут быть использованы в качестве меры поступления морских солей в речные воды. Если существенны процессы выветривания, основными раство- ренными ионами будут те растворимые элементы, которые поступают из мест- ной породы и почвы. Наиболее легко выветриваемыми породами являются из- вестняки (СаСО₃). Ион кальция, высвобождаемый в процессе растворения из- вестняка, выступает в качестве индикатора такого процесса выветривания.