作为设想原始海水化学组成背景的一个重要的想法是由戈德施密特所提倡的“元素的地球化学平衡”,就是依据关于“供给海水的元素量和从海水中除去的量之间的平衡”的研究(北野,1967,1969)。
戈德施密特作了如下的考虑:在地球历史最初的某个时期,地球表面上一开始有了液态水,就立即反复进行着由蒸发、凝聚所构成的循环;水对与其接触的岩石进行风化,岩石本身变成碎屑岩,而元素溶于水中,这就形成了海水。而且,通过无机化学的或生物的二次作用,从该海水中生成化学沉淀物。可以认为,在整个地球历史过程中,化学元素就一直这样地运动着。这就是:地球历史上被风化的岩石物质量=海水中的溶存物质量十沉积物的物质量即碎屑岩和化学沉淀物的物质量。
已知海水中元素的总量,而且,若被风化的原岩为火成岩,则可知有关火成岩和沉积物中化学元素的含量。如果我们再进一步作一简单的假定,即能够推测迄今为止被风化的岩石总量、以及由风化而产生的碎屑岩的量,此外,如果从海水中没能生成次生的沉淀物,则海水中所生成的化学沉淀物以及海水中应含的各种化学元素的量,都能简单地计算出来。
从该计算结果可知,就大部分元素而言,从岩石溶出量的大部分都在海中以次生化学沉淀物的方式被用掉,而在海水中仅仅留下极少部分。但是就某一系列元素(相当于海水中的阴离子)Cl,Br,I,F,B,S,C和Ar等来说,现在海水中所含有的量,比预料从岩石中溶出而供给海水的量大得多。海水中的这些元素不只是从岩石溶出而来的,还有另外的来源途径,不得不认为它们的一部分是由地幔通过火山和温泉的途径供给海水的。如后所述,海水中溶存的元素看来反复进行着溶存元素→沉积物→成岩→(岩浆岩)这一过程,迄今已近20次,即使算它是反复进行了20次,也很难认为上述一系列元素在海水中的溶存量仅是从岩石溶出的。上述元素的平衡本来就应该考虑如下:整个地球历史时期被风化的岩石量+通过火山和温泉从地球内部最初逸出地表的物质量=海水中的水和溶存物质量+沉积物=碎屑岩+化学沉淀物量+生物物质量+大气中物质的量+逸失到地球大气圈外的物质量。
当考虑到上述一系列元素构成的酸在高温下都是挥发性物质,则以上推论也就容易理解了。
必须注意作为海水主体的水,也属于这一系列挥发性物质的。水不以氢和氧分存,而以H2O形式存在,兹将现存于地球表层的挥发性物质的元素量列于表4.1(P.J.Branca-zio和A.G.W Cameron,1963;W.W.Rubey,1955)。这些元素在火山之类的1000℃以上高温状态下,以挥发性化合物的形式,通过岩石间隙而逸出。关于这些问题容后另述。而且或许可以认为,这些挥发性物质即H2O,HCl,Ar逸出的速度,大致都是相等的。按迄今所知,认为原始海水盐分浓度极低,而在地质时代中,物质从岩石溶出并浓缩了的见解是不正确的。因为相当于溶存在海水中的阴离子的元素,无论如何也不能用硅酸盐岩石的溶解来说明,如认为是由挥发性物质向地表供给的,则从宏观来看,可认为涌出到地球表层的水即海水中CI的浓度从最初的原始海水到现在的海水是相等的。