Геохимия океана. Происхождение океана
Страница 6
Эпштейн и Майеда [1953] определяли содержание О18 на 93 пробах морской воды и 7 пробах пресной воды. У поверхностных вод океана девиация содержания О18 варьирует примерно от –3,3 до 3,5%о. Средняя величина d для морской воды с глубины от 500 до 2000 м со средней соленостью 34,7%о оказалась (-0,04)-(+0,1)%о. Пониженная величина отношения О18/О16 наблюдается в поверхностных морских водах, для которых возможна контаминация талых вод льдов. С другой стороны, в морской воде, разбавленной водой иного происхождения, чем вода, возникающая при таянии льда и снега, дефицит О18 меньше, так как пресная вода, возникающая при таянии снега, имеет существенно пониженное содержание О18. Поэтому морская вода примерно одинаковой солености может проявлять различное относительное содержание О18. Интересно, что морская вода с глубин более 1000 м при той же солености содержит меньшее количество О18.
В таблице 6 приведены данные Эмилиани [1965] о среднем изотопном составе кислорода гидросферы.
Таблица 6. Изотопный состав кислорода гидросферы d, %о.
Гидросфера
Занимаемый объем в виде Н2О при нормальных температуре и давлении, 106 км3 | Средний изотопный состав кислорода d, %о | |
Океан
Лед (rср=0,88)
Пресная вода
Водяные пары | 1360,0 16,5 0,5 0,01 | 0 -25 -7 (-7)-(-16) |
Палеотемпературы морей. Описанным выше методом Юри и его сотрудники [1951], используя в качестве проб белемниты, попытались определить палеотемпературы морской воды верхнемелового периода.
9. Радиоактивные элементы в морской воде и глубоководных осадках.
Заметная концентрация радия в глубоководных осадках впервые была установлена Джоли [1908], проведшим определения содержания радия в пробах донных осадков, собранных экспедицией Челленджера. С тех пор уже накоплено значительное количество данных о концентрации радия в глубоководных осадках. Получил подтверждение факт, что морские донные осадки с глубин более 2000м обычно содержат радия больше, чем гранитоидные породы суши. Повышенная концентрация радия особенно заметна в красных глинах. (Табл.7).
Таблица 7. Содержание радия в континентальных породах и морских донных осадках, 10-12 г Ra/л
Континентальные породы
Глубоководные осадки | |
Граниты
Базальты
Осадочные породы | 0,2-0,5 0,1-1,0 0,05-0,5 |
Красная глина
Глобигериновый ил
Голубая грязь | 3-22 3-7 1-3 |
| | | |
Как видно из данных таблицы 7 наибольшее содержание радия среди континентальных пород наблюдается в гранитах; однако глубоководные осадки содержат радия гораздо больше. Что касается механизма концентрации радия в глубоководных осадках, то, согласно имеющемуся объяснению, ионий, являющийся изотопом тория и родителем радия, осаждается в них вместе с гидроокисью железа. Частично концентрация радия может быть связана с аккумуляцией в осадках самого радия; вместе с тем считается, что осаждение урана из морской воды значительно меньше.
Имеется ряд аналитических данных о содержании радия в морской воде. Эванс и другие [1938] провели определение среднего содержания радия в сложной пробе морской воды и установили, что оно равно 0,08 х 10-12 г/л, а среднее содержание урана в морской воде составляет 1,5 х 10-6 гл.
В отношении аккумуляции радия в глубоководных осадках Хамагуши [1939] высказал предположение, что радий осаждается вместе с коллоидальными частицами гидроокиси и окиси железа и марганца. Его предположение подтверждается концентрацией марганца и железа в глубоководных осадках.
Длительность периода со времени начала генерации ионием радия до времени образования максимального количества радия по расчетам составляет около 10 000 лет.
По Крелю, на распределение радия в осадках в основном влияют колебания в скорости осаждения иония, вариации общей скорости седиментации, а также диффузия и адсорбция в осадках радия и иония. Крель получил примерную величину скорости осаждения иония около 1-20 мм/1000 лет, а содержание иония в океане составляет (3,1/1) х 10-15 г/мл.
Холланд и Калп [1956] исследовали катионный обмен радия и иония на поверхности пелагических осадков, используя для иония (Th230) и радия (Ra236) в качестве трассеров радиоторий (Th238) и торий-Х (Ra224). Полученные результаты показали, что количества абсорбированного осадками иония и радия сопоставимо с наблюдаемым в современных глубоководных осадках. Этот факт свидетельствует о том, что одними из механизмов извлечения иония и радия из воды океана являются адсорбция и базовый обмен.
Аррениус, Брамле и Пиччиотто [1957] изучили распределение a-активности в глубоководных осадках севера экваториальной части Тихого океана. Полученные ими результаты свидетельствуют о том, что около половины a-активности связано с фрагментами и обломками скелетных костей рыб, экскрементами животных зоны бентоса и мелкими (,1 мк) высокопреломляющими кристаллами (вероятно, барит); другая половина, внутри пор осадков. Пятна с высокой a-активностью, наблюдаемые у обломков костей рыб, обычно связываются с изотопами тория и их производными.
Пиччиотто и Вилгейм [1954] предложили новый хронологический метод, основывающийся на отношении иония и тория (Th230/Th232). Так как ионий или Th230,имеет период полураспада гораздо больше (1,4 х 1010 лет), то можно определить абсолютный возраст, если в пробе глубоководного осадка не содержится детритовый материал. По их данным содержание иония в морской воде менее 2 х 10-13 г Io/л.
Заключение
В заключении я хотела бы затронуть, являющуюся для меня наиболее интересной проблему баланса гидросферы и атмосферы по содержанию в них СО2:
|
Содержание СО2, 1020 г | |
Атмосфера
Океан и проточные воды
Живые организмы и неразложившееся органическое вещество
Осадочные породы (включая интерстиционную воду):
Карбонаты
Органический углерод
Уголь и нефть |
0,0233
1,30
0,145
670
250
0,27 |
1,47
920 |
Как мы видим из данных указанных выше углерод, некогда находившийся в первичных гидросфере и атмосфере, в настоящее время связан в осадочных породах, и количество его примерно в 600 раз превосходит содержание углерода в современных атмосфере и океане. Но если бы всего 1% углерода существующих осадочных пород вдруг перешел бы обратно в гидросферу и атмосферу, то многие современные морские организмы перестали бы существовать. С другой стороны, судя по скорости современного осадконакопления, не будь постоянного поступления новых количеств СО2, в гидросфере и атмосфере через несколько сотен лет наступила бы нехватка углекислоты. В этом случае вместо кальцита (СаСО3) главным компонентом морских осадков стал бы брусит Mg(OH)2. Однако в геологической истории прошлого отсутствуют признаки резкого вымирания большого количества морских организмов или осаждения Mg(OH)2. Поэтому весьма вероятно, что в течение всех геологических периодов баланс компонентов гидросферы и атмосферы был в значительной степени сходен с современными обуславливался постоянным регулярным поступлением СО2 без резких колебаний его содержания.