Круговорот кальция в природе кратко

Обновлено: 06.07.2024

Кальций относится к главным элементам земной коры, его кларк 3,6 %. Содержание этого элемента уменьшается от глубин к гранитному слою литосферы. В базальтовом слое средняя концентрация 5,8 %, в гранитном — 2,7%.Кальций выпадает в осадок на ранних стадиях кристаллизации магмы, но содержится и в остаточных после кристаллизации растворах. Высокое содержание кальция в земной коре обусловливает многочисленные минералы (385 видов), около половины которых относится к гипогенным силикатам. В то же время из-за своих размеров катион Са 2+ не может войти в структуру гипергенных силикатов. Поэтому при выветривании и трансформации гипогенных силикатов в глинистые минералы освобождается большое количество этого элемента. Его водорастворимые соединения, главным образом бикарбонат Са(-НСО3)2 поступают в природные воды и мигрируют с ними в океан. Этот процесс развивается на протяжении более 3 млрд лет, но концентрация элемента в океанической воде всего лишь в 30 раз больше по сравнению с водами рек. Это обусловлено ограниченной растворимостью карбоната кальция, а главное — активным поглощением элемента планктонными организмами-фильтратами и выведением в виде пеллетов в осадок. Указанные процессы способствуют обильному накоплению кальция в составе мощных толщ известняков, доломитов, мергелей, известковых глин и др. Средняя концентрация СаО в осадочной толще, по А. Б. Ронову и А. А. Ярошевскому (1976), равна 15,91%,в гранитном слое земной коры — 3,79 %. Масса кальция в осадочном слое континентальной коры равна 272,8×10 15 т, в гранитном слое — 222,8×10 15 т. Из приведенных данных следует, что количество кальция в осадочной оболочке превышает его концентрацию в гранитном слое земной коры. Выяснение причины несбалансированности масс кальция в биосфере представляет одну из нерешенных проблем в геохимии.

Кальций играет ответственную роль в физиологии организмов. В растениях он участвует в углеводном и азотном обмене, для животных элемент необходим при построении наружного или внутреннего скелета. Он принимает участие во многих других физиологических процессах, в частности, в свертывании крови. Средняя концентрация кальция в наземной растительности по данным разных авторов составляет от 0,9% (Базилевич Н.И., 1974) до 1,80 % (Боуэн X., 1966). Масса кальция, содержащаяся в живом веществе суши, равна (22,5 — 45)×10 9 т. Это количество на три порядка больше количества кальция, находящегося в биомассе фотосинтетиков океана (34×10 6 т). Приняв среднюю концентрацию элемента в мертвом органическом веществе около 0,5%, можно подсчитать, что масса кальция, содержащаяся в растительных остатках, торфе и гумусе педосферы, близка к 25 • 10 9 т, т. е. имеет тот же порядок, что и масса элемента во всем живом веществе Мировой суши. Очень ориентировочно можно принять среднюю концентрацию кальция в растворимом органическом веществе океана равной 0,5 % сухого вещества, а общую массу — 20×10 9 т.

Благодаря динамическому равновесию между углекислым газом атмосферы и анионами [НСО3] - и [СО3] 2- океанической воды в океане содержится огромная масса растворенных катионов кальция. Средняя концентрация кальция в океане 408 мг/л, общая, масса 559 • 10 12 т. Эта масса на четыре математических порядка превышает количество элемента, связанного в живом и мертвом органическом веществе планеты.

Для процесса глобального массообмена кальция главное значение имеют биологический круговорот и водная миграция ионов в системе суша—океан. В биологический круговорот на суше вовлекается (1,5 — 3,1)×10 9 т/год кальция, в среднем 2,3×10 9 т/год; в первичной биологической продукции океана в 2 раза меньше — 1,1×10 9 т/год. Таким образом, кальций — характерный элемент живого вещества суши. Масса вовлеченного в годовой биологический круговорот кальция составляет 3,4×10 9 т/год. С континентальным стоком выносится в форме катионов Са 2+ нескольким более 0,5×10 9 т/год. Меньшее количество удаляется с твердым стоком — 0,471×10 9 т/год. Кроме того, с поверхности суши в океан с ветровой пылью выносится 0,048×10 9 т/год кальция.

Средняя концентрация кальция в океанических атмосферных осадках, согласно В. С. Савенко (1976), равна 0,36 мг/л. В осадках, образующихся в течение года над Мировым океаном, содержится 164×10 б т. С учетом 20 % сухих осаждений (32,8×10 6 т) общая масса кальция, поступающая на протяжении года из океана в атмосферу, составляет около 197×10 6 т. Примерно 22×10 б т переносится с океаническими воздушными массами на сушу, а остальные вновь возвращаются в океан. Средняя концентрация кальция в атмосферных осадках над сушей 3 мг/л. Следовательно, в осадках, выпадающих на протяжении года на поверхность Мировой суши, содержится 339×10 6 т. С учетом 20 % на сухое осаждение (68×10 6 т) общая масса кальция, участвующая в годовом обмене суша—атмосфера, составляет 407×10 6 т.




Кальций относится к главным элементам земной коры, его кларк 3,6 %. Содержание этого элемента уменьшается от глубин к гранитному слою литосферы. В базальтовом слое средняя концентрация 5,8 %, в гранитном — 2,7%.Кальций выпадает в осадок на ранних стадиях кристаллизации магмы, но содержится и в остаточных после кристаллизации растворах. Высокое содержание кальция в земной коре обусловливает многочисленные минералы (385 видов), около половины которых относится к гипогенным силикатам. В то же время из-за своих размеров катион Са 2+ не может войти в структуру гипергенных силикатов. Поэтому при выветривании и трансформации гипогенных силикатов в глинистые минералы освобождается большое количество этого элемента. Его водорастворимые соединения, главным образом бикарбонат Са(-НСО3)2 поступают в природные воды и мигрируют с ними в океан. Этот процесс развивается на протяжении более 3 млрд лет, но концентрация элемента в океанической воде всего лишь в 30 раз больше по сравнению с водами рек. Это обусловлено ограниченной растворимостью карбоната кальция, а главное — активным поглощением элемента планктонными организмами-фильтратами и выведением в виде пеллетов в осадок. Указанные процессы способствуют обильному накоплению кальция в составе мощных толщ известняков, доломитов, мергелей, известковых глин и др. Средняя концентрация СаО в осадочной толще, по А. Б. Ронову и А. А. Ярошевскому (1976), равна 15,91%,в гранитном слое земной коры — 3,79 %. Масса кальция в осадочном слое континентальной коры равна 272,8×10 15 т, в гранитном слое — 222,8×10 15 т. Из приведенных данных следует, что количество кальция в осадочной оболочке превышает его концентрацию в гранитном слое земной коры. Выяснение причины несбалансированности масс кальция в биосфере представляет одну из нерешенных проблем в геохимии.

Кальций играет ответственную роль в физиологии организмов. В растениях он участвует в углеводном и азотном обмене, для животных элемент необходим при построении наружного или внутреннего скелета. Он принимает участие во многих других физиологических процессах, в частности, в свертывании крови. Средняя концентрация кальция в наземной растительности по данным разных авторов составляет от 0,9% (Базилевич Н.И., 1974) до 1,80 % (Боуэн X., 1966). Масса кальция, содержащаяся в живом веществе суши, равна (22,5 — 45)×10 9 т. Это количество на три порядка больше количества кальция, находящегося в биомассе фотосинтетиков океана (34×10 6 т). Приняв среднюю концентрацию элемента в мертвом органическом веществе около 0,5%, можно подсчитать, что масса кальция, содержащаяся в растительных остатках, торфе и гумусе педосферы, близка к 25 • 10 9 т, т. е. имеет тот же порядок, что и масса элемента во всем живом веществе Мировой суши. Очень ориентировочно можно принять среднюю концентрацию кальция в растворимом органическом веществе океана равной 0,5 % сухого вещества, а общую массу — 20×10 9 т.

Благодаря динамическому равновесию между углекислым газом атмосферы и анионами [НСО3] - и [СО3] 2- океанической воды в океане содержится огромная масса растворенных катионов кальция. Средняя концентрация кальция в океане 408 мг/л, общая, масса 559 • 10 12 т. Эта масса на четыре математических порядка превышает количество элемента, связанного в живом и мертвом органическом веществе планеты.

Для процесса глобального массообмена кальция главное значение имеют биологический круговорот и водная миграция ионов в системе суша—океан. В биологический круговорот на суше вовлекается (1,5 — 3,1)×10 9 т/год кальция, в среднем 2,3×10 9 т/год; в первичной биологической продукции океана в 2 раза меньше — 1,1×10 9 т/год. Таким образом, кальций — характерный элемент живого вещества суши. Масса вовлеченного в годовой биологический круговорот кальция составляет 3,4×10 9 т/год. С континентальным стоком выносится в форме катионов Са 2+ нескольким более 0,5×10 9 т/год. Меньшее количество удаляется с твердым стоком — 0,471×10 9 т/год. Кроме того, с поверхности суши в океан с ветровой пылью выносится 0,048×10 9 т/год кальция.

Средняя концентрация кальция в океанических атмосферных осадках, согласно В. С. Савенко (1976), равна 0,36 мг/л. В осадках, образующихся в течение года над Мировым океаном, содержится 164×10 б т. С учетом 20 % сухих осаждений (32,8×10 6 т) общая масса кальция, поступающая на протяжении года из океана в атмосферу, составляет около 197×10 6 т. Примерно 22×10 б т переносится с океаническими воздушными массами на сушу, а остальные вновь возвращаются в океан. Средняя концентрация кальция в атмосферных осадках над сушей 3 мг/л. Следовательно, в осадках, выпадающих на протяжении года на поверхность Мировой суши, содержится 339×10 6 т. С учетом 20 % на сухое осаждение (68×10 6 т) общая масса кальция, участвующая в годовом обмене суша—атмосфера, составляет 407×10 6 т.

Известняки (как и др. породы) на континенте разрушаются, и растворимые соли кальция (двууглекис­лые и др. ) реками сносятся в море. Еже­годно в море сбрасывается с континента ок. 5*108м кальция. В тёплых морях углекислый кальций интенсивно потреб­ляется низшими организмами — фораминиферами, кораллами и др. — на пост­ройку своих скелетов. После гибели этих организмов их скелеты из углекислого кальция образуют осадки на дне морей. Со временем происходит их метаморфизация, в результате чего формируется порода — известняк. При регрессии мо­ря известняк обнажается, оказывается на суше и начинается процесс его разруше­ния. Но состав вновь образующегося из­вестняка несколько иной. Так, оказа­лось, что палеозойские известняки более богаты углекислым магнием и сопровож­даются доломитом, известняки же более молодые — беднее углекислым магнием, а образования пластов доломитов в современную эпоху почти не происходит. Наконец, при излиянии лавы известняки частично мо­гут быть ею ассимилированы, т. е. войти в большой круговорот веществ.

Т. о. , отдельные циклические процессы, сла­гающие общий круговорот веществ на Земле, никогда не являются полностью обратимыми. Часть вещества в повторяющихся про­цессах превращения рассеивается и от­влекается в частные круговороты пли за­хватывается временными равновесиями, а другая часть, которая возвращается к прежнему состоянию, имеет уже новые признаки.

Продолжительность того пли иного цик­ла можно условно оценить по тому вре­мени, которое было бы необходимо, чтобы вся масса данного вещества могла обер­нуться один раз на Земле в том или ином процессе

Читайте также: