Литосфера гидросфера (сухой остаток)

Элемент Массовые отношения

Гидросфера

Вода в трех своих состояниях (жидкость, лед и пары в атмосфере) широко распространена на поверхности Земли. В гидросфере по массе абсолютно преобладают воды Мирового океана (97,2 % ) (таблица 1.5).

Таблица 1.5. Распределение мировых ресурсов гидросферы

Виды водных ресурсов	Объем, млн.км3	Процент от мировых водных ресурсов
Мировой океан	1322,0	97,2
Снега и ледники	29,2	2,15
Жидкие воды в поверхностной части земной коры, в т.ч.:	8,637	0,637
§ подземные воды	8,34	0,62
§ поверхностные пресные воды (озера и реки)	0,1263	0,0091
§ соленые озера	0,104	0,008
Вода в атмосфере	0,013	0,001

 

Вследствие этого кларки гидросферы в основном определяются кларками элементов в океанической воде (рисунок 1.2):

кислород О - 85.7 %	магний Mg - 0.13 %
водород Н - 10.8 %	кальций Са - 0.04 %
хлор Cl - 1.93 %	калий К - 0.038 %
натрий Na - 1.03 %	сера S - 0.09 %

 

На долю этих элементов приходится 99.76 % массы всей гидросферы. В основном, по своему химическому составу гидросфера - это водный раствор хлорида натрия NaCl, концентрацией примерно 3 % массовых.

Пресные воды - на 99.99 % по массе состоят из кислорода О и водорода Н и представляют собой водный раствор солей с концентрацией 0.01 %. На долю наиболее распространенных элементов речной воды - натрия Na, хлора Cl, магния Mg, кальция Са , калия К и серы S приходится всего 0.004 % от массы пресных вод.

В гидросфере наблюдаются иные, чем в литосфере количественные соотношения элементов. Следует отметить очень низкий кларк в гидросфере таких характерных для литосферы элементов, как железо Fe ( 0,000001%), алюминия Al ( 0,000001%), кремния Si (0,0003%), что связано с крайне низкой растворимостью их соединений в условиях гидросферы.

В гидросфере происходит также разделение ряда элементов, тесно связанных своим поведением в литосфере ( Na и К, Fe и Mg, Al и Si):

Na : K 1 (2,5%:2,5%) 27.7 (32,2%:1,16%)

Fe : Mg 2.49 (4,65%:1,87%) 7,4×10^-6 (3,1*10^-5%:4,14%)

Si : Al 3.66 (29%:8,05%) 300 (9*10^-3%:3,1*10^-5%)

 

Наблюдаемое явление связано либо с различной растворимостью соединений (соединения Si и Mg более растворимы, чем Fe или Al), либо с избирательным поглощением живым веществом и сорбцией на глинистых минералах (К).

Рисунок 1.2. Кларки химических элементов в воде Мирового океана [5]

 

Рисунок 1.3. Кларки химических элементов в пресных водах [3]

 

Для гидросферы характерно также увеличение содержания тех химических элементов (бор B, сера S, бром Br, хлор Cl, иод I ), распространенность которых в литосфере невелика (таблица 1.6).

Таблица 1.6. Сравнительные содержания химических элементов в гидросфере и литосфере

Элемент	Содержание, г/т	Элемент	Содержание, г/т
литосфера	гидросфера (минеральный остаток)	литосфера	гидросфера (минеральный остаток)
Бор,В			Хлор, Cl
Сера, S			Иод,I	0.5	1.84
Бром,Br	2.1

 

Вместе с тем, несмотря на то, что кларки гидросферы и литосферы различаются (в оке­ане на втором месте - водород Н, в литосфере - кремний Si, в океане на третьем месте - хлор Cl, в литосфере - алюми­ний Al), все же нельзя не заметить и общие закономерно­сти [6]. К ним относятся:

· резкая контрастность распространенности атомов;

· преобладание в обеих системах кислорода и небольшой группы «легких» элементов.

· элементы, наименее распространенные в литосфере, редки и в океане (ртуть, золото, радий и др.).

 

Это объясняется тем, что первоисточником элементов и для океана, и для земной коры была залегающая на глу­бине десятков километров, мантия Земли. Как полагают большинство геохимиков, литосфера образовалась мил­лиарды лет назад в результате выплавления из мантии базальтов и других изверженных горных пород, а гидро­сфера - в результате дегазации из мантии летучих эле­ментов и их конденсации (в первую очередь водяных па­ров, частично серы, хлора, фтора, брома, йода, селена и других элементов, образующих анионы). В настоящую эпоху вулканические газы играют также определенную роль в формировании состава океанов (вулканы связаны как с мантией, так и с магматическими очагами в земной коре).

Химический состав современной гидросферы зависит также от выветри­вания горных пород материков и приноса реками раст­воренных веществ в Мировой океан. Этот источник имеет ведущее значе­ние для кальция, натрия, магния и других элементов, образующих катионы.