25. Этапы эволюции гидросферы

Большинство ученых пришли к выводу об изменчивости химического состава океана в течение его истории. Главное расхождение заключается в оценке степени его изменчивости. Одна часть исследователей придерживается мнения о небольшой изменчивости, другая – о значительном изменении состава вод океана.

1. Согласно представлениям Е.В. Посохова (1981) гидросфера первоначально была представлена одним хлор-кальциевым типом вод. В процессе роста и формирования земной коры произошло разделение природной воды на два генетических типа: морской и континентальной. Эволюция гидросферы в течение всей истории географической оболочки происходила под влиянием различных факторов.

- На самых ранних этапах ее истории ведущая роль, вероятно, принадлежала ювенильному фактору. Со временем роль этого фактора уменьшалась. Вода поверхности Земли прошла через бесчисленное множество круговоротов. Довольно рано в эволюции гидросферы большое значение стал приобретать биологический фактор — живое вещество биосферы.

Основной причиной химической эволюции океана стали два взаимосвязанных фактора — гидродинамический (материковый сток) и биологический.

Роль биологического фактора возрастала — увеличение интенсивности фотосинтеза способствовало созданию окислительной обстановки, что отразилось на миграциях многих элементов, а непосредственно сами морские организмы усилили свои концентрационные функции, извлекая из морской воды, необходимые для них вещества. Организмы отфильтровывают всю воду океана с отделением взвешенных пищевых частиц примерно за 1 год, а вся масса живого вещества океана обновляется за 33 дня. При таких масштабах развития жизни, которые возникли в ходе эволюции, ресурсы могут быть быстро исчерпаны, и поэтому она возможна только при постоянном обмене вещества и энергии между недрами и поверхностью Земли.

2. В.И. Вернадский придерживался мнения о постоянстве состава вод Мирового океана. Он полагал, что с самых древних этапов геологической истории (с архея) не только состав и формы нахождения элементов должны быть аналогичны современным, но и объем вод на земной поверхности.

Главнейшие корообразующие химические элементы в океанической воде имеют разную историю.

Кремний в морской воде находится преимущественно в виде аморфной кремнекислоты. В воде океанов происходит сложная миграция кремнезема, причем основное его количество в верхних горизонтах водной толщи быстро поглощается преимущественно организмами планктона — диатомовыми водорослями при своей гибели уносят кремний на морское дно, сокращая сроки пребывания данного элемента в воде.

Алюминий — наиболее распространенный элемент в земной коре. В океан поступает главным образом в составе глинистых минералов, образующих коллоидные взвеси, осаждающиеся на морское дно.

Железо, как и алюминий, встречается в морской воде в малых количествах, при этом окислительные условия способствуют осаждению его из воды, а восстановительные — растворению.. В современном океане соединения железа довольно быстро осаждаются.

Кальций отличается исключительно высокой миграционной способностью, причем он первый выносится из коренных горных пород в основном в форме карбоната Са(НСО₃)₂. Из всех металлов кальций оказывается наиболее биогенным, поэтому сроки его пребывания в морской воде ограничены.

Магний, натрий и калий имеют в общем довольно сходную историю в океане. Высокая концентрация натрия и магния в океанической воде связана с их высокой растворимостью; они остаются в океане дольше, чем какие-либо другие химические элементы. Натрий в течение веков в больших количествах поступал в океан и более других элементов задерживался в растворенном виде. Калий также поглощался растениями, использовавшими его в физиологических процессах с соответствующим накоплением.

Проблема эволюции гидросферы Земли является трудной, поскольку ее свидетельства фиксируются преимущественно в осадочных породах морского происхождения. Современные представления об истории изменения состава морской воды основаны на изучении системы: атмосфера — океан — литосфера и на выводах, полученных при анализе состава древних осадочных пород. Например, самые существенные различия в процессах седиментации в древнем океане имеются между породами фанерозоя и раннего — среднего докембрия. Это прежде всего формирование до-кембрийских полосчатых железистых формаций, свидетельствующих о миграции железа в более благоприятной водной среде, чем это было позже в геологической истории Земли.