Balance de masas geoquímicas entradas y salidas de las especies

Seminario 2: Balance de masas geoquímicas entradas y salidas de las especies químicas
disueltas en el Océano
Objetivo del Seminario: Establecer los principales mecanismos que controlan el balance de
masas de las especies químicas en el Océano (Tema 2)
Bibliografía: Chemical Oceanography and the Marine Carbon Cycle S.R. Emerson and J.I.
Hedges pp.33-62
Primera Parte (1h)
Entradas de Especies disueltas desde los continentes y formación de minerales autigénicos.
1. Escribe las principales reacciones de formación de minerales autigénicos en el
océano.
Pirita: SO42- + 2CH2O (s)
S2-+2CO2+H2O
Fe2+ + S2- + S0
FeS2
Anihidrita: Ca2+ + So42CaSO4 (s)
2+
Carbonato Cálcico: Ca + 2HCO3CaCO3 (S) + CO2 + H2O
+
Cloruro Sódico: Na + Cl
NaCl (s)
Opal: H4SiO4
SiO2(s) + 2H2O
2. ¿Cuál es el balance de masas propuesto por Mackenzie y Garrels?
El tiempo de residencia en el rio no supera el mayor de los elementos mayoritarios por
lo que su composición se mantiene constante pero en el océano si se superan los
tiempos de residencia de estos elementos pudiendo alterar la concentración de estos
en el medio por reacciones que no ocurren en el rio por no estar en un estado
constante el tiempo suficiente..
3. ¿Explican estas reacciones los cambios en las concentraciones relativas observadas
en la Figura 2.3?
No realmente ya que tras medir moles que son retirados por las reacciones no se
conoce lo ocurrido con casi la totalidad del Mg2+, K+ y H4SiO4 y con parte del HCO3- y
Na+ ya que concentraciones no se corresponden con las calculadas.
4. La Figura 2.6 es un ejemplo del efecto del pH sobre la especiación química ¿Cuáles
son las principales ideas que destacaría para el caso del ácido H4SiO4?
El ácido silícico pasa por distintas especies según el pH del medio cada uno de estos
estados con su correspondiente actividad del ácido silícico. Para el caso del agua de
mar el silicio una actividad menor cuando más alto es el pH.
¿Explica esta gráfica las bajas concentraciones de silicatos disueltos en el agua de
mar?
Si ya que se ve en la gráfica que para pH altos del agua de mar presenta actividades
menores de ácido silícico y por tanto la concentración de los silicatos disueltos debe
ser menor.
Segunda Parte (1h)
La circulación Hidrotermal
1. Características de los fluidos hidrotermales:
¿Cuál es la temperatura media?
El rango de la temperatura media oscila entre los 300 y los 350ºC
¿Cuál es el pH característico?
El pH (unidades de pH) es 3.3, siendo un valor bajo y por tanto es ácido.
¿Cuál es el potencial redox?
El SO42- (son estados oxidados) tienen concentraciones 0 mmol Kg-1 pero el H2S (es
estado reducido) tiene una concentración 8.7 mmol Kg-1, llegando a la conclusión de
que es un proceso reductor y por tanto un potencial redox.
2. ¿Qué especies químicas entran a partir de las fuentes hidrotermales al océano
profundo?
Los fluidos hidrotermales están enriquecidos en Ca2+ y K+ y muy enriquecidos en Fe2+,
Mn2+ y otros metales traza (Li+, Rb+).
En la tabla se puede apreciar que la división de la concentración en fluidos
hidrotermales y en agua marina da valores mayores que uno por lo que la
concentración de estas especies aumenta y por tanto entran (Fe2+, Mn2+, Si, Li+, Rb+,
K+, Ca2+)
3. ¿Qué especies químicas disueltas se eliminan del agua de mar en la proximidad de
las fuentes hidrotermales?
Los fluidos de alta temperatura del respiradero se encuentran casi totalmente
agotados de Mg2+, SO42-, y HCO3-. El pH es suficientemente bajo para que la alcalinidad
sea a veces negativa (exceso de H+ sobre HCO3-). Esto convierte a las soluciones
hidrotermales en un sumidero potencial para el Mg2+, HCO3- y SO42-.
En la tabla se puede observar los valores muy bajos de la división mencionada antes
para SO42- y Mg2+ indicando su eliminación.
4. ¿Qué proceso se representa la Figura 2.10?
El proceso es una eliminación de Mg2+ por presencia del agua hidrotermal.
Es un ejemplo de la correlación entre Mg2+ disuelto y H4SIO4 en muestras de una
fumarola negra a 21º N en la subida del Pacífico medio que revela mediciones que
reflejan un rango continuo de mezcla entre el agua de mar y los miembros
hidrotermales finales. Dado que casi todas las muestras tomadas hasta ahora indican
concentraciones indetectables de Mg2+ en las soluciones hidrotermales a 30º C, otros
componentes a menudo se representan frente a la concentración de Mg2+ de manera
que sus concentraciones hidrotermales de miembro extremo pueden ser identificado
como el punto en el que [Mg2+] extrapola a cero
¿Por qué es lineal?
Es lineal porque se da una mezcla continua del agua de mar y la hidrotermal.