Океаны и моря покрывают свыше 2/3 поверхности нашей планеты. Из 510 млн. км2 суша занимает лишь 149 млн. км2, т. е. 29%.
Потому некоторые ученые считают, что нашу планету следует называть океаном.
Средняя глубина океанов около 3795 м. Общий объем воды в них равен 2 млрд км3; все воды континентов составляют не более 2,7% объема воды океанов.
Советский Союз — великая морская держава, его берега омываются тремя океанами (Северным Ледовитым, Великим, или Тихим, и Атлантическим) и четырнадцатью морями (Балтийским, Черным, Азовским, Каспийским, Аральским, Баренцевым, Белым, Карским, Лаптевых, Восточно-Сибирским, Чукотским, Беринговым, Охотским и Японским), занимающими значительную часть территории страны.
Все эти моря, за исключением Аральского и Каспийского, сообщаются с океанами и являются их составной частью. Аральское и Каспийское моря представляют собою огромные по площади замкнутые бассейны, но раньше они тоже имели связь с океаном.
Вода — хороший растворитель, поэтому в природе нет воды, в которой бы не содержалось то или иное количество минеральных и других растворенных веществ. По общепринятой классификации все природные воды разделяют на пресные (концентрация растворенных веществ не выше 0,1%), солоноватые (концентрация 0,1— 3,5%) и соленые (концентрация выше 3,5%).
В океанической воде содержится около 3,5% минеральных солей.
В воде морей, в которые впадают реки, солей гораздо меньше: например, в воде Каспийского моря — 1,2%, Аральского — 1,6%, Черного — 1,7%. Однако в воде некоторых морей, расположенных в местах с жарким и сухим климатом, например в воде Мертвого моря, концентрация солей превышает 24%.
В воде океанов и морей растворено около 48 млн. км3 различных солей. Если бы испарить всю эту воду, то дно океанов покрылось бы слоем солей толщиной около 60 м, а вся поверхность Земли была бы покрыта 42-метровым соляным слоем.
Огромное количество природных солей сосредоточено также в недрах Земли — до 2 млн. км3, или 3 500000 г. Эти соли образовались в разные геологические периоды жизни нашей планеты, в результате усыхания морских бассейнов, существовавших в то время.
В океанической и морской воде обнаружены почти все известные в настоящее время химические элементы. Главными компонентами солевого состава (99,9 масс.%) являются соли натрия, калия, магния, стронция в виде хлоридов, сульфатов и карбонатов. Много в морской воде также брома, фтора и бора. На долю остальных химических элементов и их соединений приходится всего 0,1%. В таблице приведены количества каждого из 60 элементов, содержащихся в морской воде.
Все соли, растворенные в морской воде, находятся там в виде ионов. Важнейшие из них — катионы Na1+, K1+, Mg2+, Ca2+, Sr2+ и анионы Cl1-, SO42-, HCO31-, CO32-, Br1-. Ниже приведены данные (в масс. %) о содержании в воде некоторых солей щелочных и щелочноземельных металлов.
- Хлористый натрий — 77,8
- Хлориды и сульфаты калия — 2,5
- Хлористый магний — 10,9
- Карбонат и бикарбонаты кальция — 0,3
- Сернокислый магний — 4,7
- Другие соли — 0,2
Морская вода — важнейший источник сырья для производства минеральных удобрений, кислот, щелочей и других химических продуктов. Именно поэтому многие исследователи — химики разных стран издавна занимаются изучением процессов кристаллизации солей из морской и океанической воды при ее испарении или вымораживании. Многочисленные исследования в этом направлении проведены выдающимся советским химиком академиком Н. С. Курнаковым и его учениками — В. И. Николаевым, А. В. Николаевым, А. Г. Бергманом, Н. П. Лужной, И. Н. Лепешковым, М. И. Равичем, О. К. Янатьевой, С. З. Макаровым, И. Г. Дружининым и др. Велики заслуги также итальянского ученого Узилио, немецких химиков Вант-Гоффа, Мейергофера, Д’Анса и др.
Когда морская вода начинает испаряться при 20—35° С, то вначале из нее выделяются наименее растворимые соли — карбонаты кальция, магния и сульфат кальция, затем выпадают сульфаты натрия и магния, хлориды натрия, калия и магния и после них — сульфаты калия и магния. Последним кристаллизуется хлористый магний в виде бишофита MgCl2 ∙ 6Н2О. Последовательность выпадания всех этих солей приведена ниже. (Здесь следует отметить, что порядок кристаллизации солей и их состав могут изменяться в зависимости от температуры и других условий, при которых происходит испарение и охлаждение рассолов.)
После выпадения этих солей в конечных, так называемых эвтонических, рассолах происходит накопление брома, йода, лития, бора, рубидия, цезия и других элементов. Некоторые из этих элементов частично соосаждаются с ранее выделившимися из раствора солями. Например, рубидий выделяется в виде рубидиевого карналлита (RbCl ∙ MgCl2 ∙ 6N2O) с калийномагниевым карналлитом. Из концентрированных рассолов могут выпадать бораты: бура Na2B4O7, боронатрокальцит CaO ∙ Na2O ∙ 3В2О3 ∙ 6Н2О, гидроборацит Na2O ∙ 2СаО ∙ 5В2O3 и др.
Если морская вода и рассолы находятся в длительном взаимодействии с поверхностными (континентальными) или грунтовыми водами, то могут образоваться и другие соли, которые встречаются в соляных отложениях морского типа, например полигалит K2SO4 ∙ MgSO4 ∙ 2CaSO4 ∙ 2Н2O.
Под действием грунтовых вод и изменения температуры, а нередко и по другим причинам из первичных солей получаются вторичные солевые минералы: лангбейнит K2SO4 ∙ 2MgSO4, леонит K2SO4 ∙ MgSO4 ∙ 4Н2О, левеит MgSO4 ∙ Na2SO4 ∙ 2,5Н2О, кизерит MgSO4 ∙ Н2О, лабильная соль 2Na2SO4 ∙ CaSO4 ∙ 2Н2О, гидромагнезит 4MgCO3 ∙ Mg(ОН)2 ∙ 4Н2О и т. д.
В соляных озерах континентального происхождения возможно появление карбонатов натрия, в первую очередь соды и троны. Иногда им сопутствует беркеит.