L ỜI GIỚI THIỆ Ụ
1.3.3 Tương tác hoá học biển-thạch quyển
Như đã biết, lớp vỏ phong hoá của hành tinh có vai trò như nguồn đầu tiên cung cấp các cation cho nước tự nhiên và nước biển lại nằm trên lục địạ Bởi vậy, tương tác hoá học biển-thạch quyển nói chung cũng có thể hiểu là tương tác hoá học biển-lục địạ Do đặc thù của vòng tuần hoàn nước của hành tinh nên tương tác này dường như chỉ diễn ra một chiều: vật chất được chuyển từ lục địa ra biển nhờ các dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm.
Các loại đất đá trầm tích nói chung được hình thành từ biển, vật chất cấu tạo nên chúng hoàn toàn có nguồn gốc biển, chủ yếu là các muối Cacbonat, Sunfat, Clorua của Canxi, Magiê và nhiều hợp phần hữu cơ, vô cơ khác (như các kết hạch Sắt-Mangan). Trong các vận động kiến tạo của vỏ trái đất, trầm tích ở đáy biển được đưa lên khỏi mặt nước và chuyển thành đất đá trầm tích trên lục địạ Sản phẩm phong hoá của chúng lại theo các dòng chảy trở về biển. Xét ở góc độ này, tương tác hoá học biển-thạch quyển mang đặc tính chu trình với quy mô thời gian cỡ giai đoạn địa chất (nhiều triệu năm).
Trong tương tác hoá học biển-lục địa, dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm từ lục địa ra biển có vai trò là "chiếc cầu" vận chuyển vật chất. Dòng chảy mặt (bao gồm dòng chảy tràn và dòng chảy các sông) là phần động nhất của thuỷ quyển, được hình thành ở lớp bề mặt vỏ trái đất. Do chảy qua nhiều miền địa lý khác nhau tuỳ thuộc vào độ dài các dòng chảy nên nước có điều kiện tiếp xúc và tương tác với nhiều loại đất đá có nguồn gốc, thành phần và cấu trúc khác nhau, đã làm cho thành phần hoá học định tính của dòng chảy mặt khá phong phú. Tuy nhiên, do thời gian tương tác của nước với các lớp đất đá không dài nên lượng vật chất trao đổi và bổ sung vào dòng chảy mặt không nhiềụ Thực tế, dòng nước từ lục địa đổ ra biển có độ khoáng rất thấp (thường không quá 0,5%o, rất hiếm dòng có độ khoáng tới 1%o) và chỉ được xem là nước ngọt hoặc ngọt-lợ. Với lưu lượng 35,56 nghìn km3/năm, dòng chảy mặt của hành tinh hàng năm đã cung cấp cho biển khoảng 3200 triệu tấn vật chất các loại cả vô cơ và hữu cơ. Bảng 1.6 và 1.7 đưa ra những hợp phần chủ yếu mà biển nhận được từ đất đá trên lục địa nhờ dòng chảy mặt.
Bảng 1.6: Thành phần hoá học chủ yếu của nước một số sông trên thế giới (theo Alekin, Trần Tuất và Nguyễn Đức Nhật)
Sông HCO3- (mg/l) SO4-2 (mg/l) Cl- (mg/l) Ca+ (mg/l) Mg+2 (mg/l) Na++K+ (mg/l) Độ khoáng (mg/l) Mixixipi 118,0 25,6 10,3 34,1 13,8 8,8 210,6 Amazôn 18,1 0,8 2,6 5,4 3,3 0,5 30,3 Nin 84,6 46,7 3,4 15,8 11,8 0,8 119,1 Nhêva 27,5 4,5 3,8 8,0 3,8 1,2 48,8 Đông 260,0 112,0 44,0 82,0 18,0 52,2 568,0 Vonga 210,4 112,3 19,9 80,4 12,5 22,3 458,0 Lena 66,4 21,2 15,2 18,0 18,8 3,8 143,0 Hồng (trạm Hà Nội) 79,3-165 0-45,2 1,06-12,6 17-40,7 1,51-10,7 17,5-33 177,0 Đà (trạm Hoà Bình) 58-156 1,3-20,2 0,7-9,03 11,2-25,3 2,22-11,9 1,2-35 163,0 Mã (trạm Giàng) 32,7-48,2 0-8,65 0,96-13,6 9,8-32,4 4,21-6 0,75-30,4 282,0 Bảng 1.7: Nồng độ (μg/l) của một số nguyên tố vi lượng trong nước sông (theo Alekin)
Nguyên tố Nồng độ Nguyên tố Nồng độ Nguyên tố Nồng độ
V 0,2-4,5 Mn 1-160 Hg 0,4-2,8
Fe 10-700 Cu 2,3-28 Sr 20-n.10-3
I 6,4 Mo 2,1-10,6 U 0,012-47.10-12
Br 22 Ni 0,8-5,6 Zn 3-120
Co n.10-1 Ra 0,3-60.10-19 F <2.10-3
Khối lượng nước ngầm của hành tinh khá lớn, khoảng 4 triệu km3, tồn tại phân tán trong các lớp đất đá hoặc tập trung thành bể, thành hồ, thành dòng ngầm dưới đất. Nói chung, nước ngầm là đối tượng nước ít linh động nên có điều kiện tiếp xúc trực tiếp và tương tác với các lớp đất đá trong thời gian dài, do đó thành phần định tính của nó khá phong phú. Tuy nhiên do điều kiện tương tác rất khác nhau (có thể có sự tham gia của các khí của khí quyển nếu ở gần mặt đất, có thể trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao nếu ở các tầng sâụ..) nên nồng độ của các hợp phần và độ khoáng của nước ngầm rất khác nhau (từ vài chục mg/l đến 600-650 g/l). Đánh giá lưu lượng dòng chảy ngầm là công việc hết sức khó khăn, do đó cũng khó biết được khối lượng vật chất mà biển nhận được từ đất đá trên lục địa nhờ dòng chảy ngầm.
Tương tác hoá học biển-thạch quyển còn thể hiện trong các quá trình phá huỷ và hoà tan trực tiếp đất đá ở đáy, bờ biển hay bờ đảọ Qúa
trình này chỉ có quy mô địa phương và phụ thuộc rất nhiều vào chế độ động lực của vùng biển, nhất là chế độ sóng và dòng chảỵ Đã có khá nhiều công trình nghiên cứu về vấn đề này, song hầu hết lại thiên về hướng nghiên cứu cơ chế vật lý và đánh giá định lượng quá trình bồi tụ, xói lở bờ biển, bờ đảo mà không nghiên cứu tương tác hoá học. Ngoài ra tương tác hoá học biển-thạch quyển còn thể hiện qua các hoạt động của núi lửa ngầm dưới đáy biển, theo đó vật chất được đưa trực tiếp từ lòng đất vào biển. Cho đến nay, định lượng của quá trình tương tác này vẫn chưa đánh giá được.