河流把一股股淡水送进大海。照着往咸汤里加水的经验想,海水似乎应该越冲越淡;可站在海边,浪花里的盐分仍然很明显。

关键在于,河流送来的并不只有水,大海离开的也不只有一条路。要解释这口咸味,得分别追踪水去了哪里,溶在水里的离子又去了哪里。

一条河流从岩石山谷间蜿蜒经过沙洲,与开阔的蓝绿色海面相接。
河流、岩岸与海洋相连的概念插画,不对应具体地理地点;水色不能用来直接判断盐度。

海里的“盐”,比盐罐里的东西多

食盐主要是氯化钠。海水中除了钠离子和氯离子,还有镁、钙、钾以及硫酸根等多种溶解组分;它不是清水里只放了一勺食盐。

平均海水盐度约为35‰。把它作质量上的直观理解,大约每1000克海水含35克溶解盐。钠与氯是其中占比最大的两种离子,但不能把“所有溶解盐”与“氯化钠”完全画等号。[1]

这里的平均数也不是每片海的固定配方。河口、干热海区和融冰附近的表层海水,可以有不同的盐度。

雨水经过岩石,带走肉眼看不见的东西

雨水会溶入二氧化碳,具有一定酸性。它在陆地上流动,与岩石接触,参与化学风化,使一些组分进入水中。

这些溶解物沿着地下水、溪流和河流移动,最终有一部分进入海洋。河水即使看起来清澈,也不等于其中没有离子。泥沙能看见,许多已经溶解的物质却看不见。[1]

河流一般还有持续的淡水补给和向下游的输出。它会携带溶解物,却通常不会在原地长期浓缩到像海水那样咸。把“不觉得咸”理解成“完全不含盐”,就会漏掉这条运输路线。[2]

水能蒸发,盐的路线却不同

阳光和空气使海面不断蒸发。主要进入大气的是水,常见的溶解盐不会以同样方式跟着水蒸气离开。

如果只看一小份盐水,蒸发掉一部分水,剩下的溶液就会更浓。海洋也受这个作用影响,不过它同时有降水、径流、洋流和许多物质交换,不能把整片海理解成永远只出水、不出盐的一口锅。[3]

海浪产生的飞沫还能把含盐小液滴带进空气。这与盐本身像水那样蒸发,是不同的过程。因此,“蒸发主要留下盐”比“盐一滴也走不了”更准确。

海底热液,也在改变海水的成分

海水可以沿海底裂隙进入岩石内部,在高温环境中与岩石发生反应,再从热液喷口返回海洋。

这不是简单地把一包完整的“盐”倒进去。水岩反应会使一些组分进入水中,也会把另一些组分从水中移走。例如,热液过程涉及金属的释放,以及镁等组分的去除。对不同离子来说,海底既可能是来源,也可能是去处。[1]

于是,陆地风化、河流运输、海底反应和火山活动,构成了不同的输入与交换渠道。“海里的盐全从陆地运来”,会把海底这部分漏掉。

有输入,也有盐离开水体

假如盐只进不出,浓度变化就会完全不同。实际海洋里,溶解物存在多种去向:

过程移走或转移了什么要分清的地方
生物形成贝壳、骨骼等结构钙和碳酸盐体系中的部分组分不等于贝壳会大量吃掉全部钠盐、氯盐
沉积与埋藏一部分物质进入沉积物和岩石有些又会溶解、返回水中,不能把下沉都当作永久封存
强烈蒸发后的矿物析出某些盆地中形成蒸发盐水先浓缩,达到相应条件后才有盐矿物析出
海底水岩反应与地质循环不同离子在水、矿物和地壳间转移各种离子的收支和时间尺度并不相同

这些过程共同约束海洋成分,不能简单称作一个永远精确不变的“完美平衡”。局部盐度可以变化,地质时期的收支也会变化;只是不能把海洋想成一条从淡到咸、永远单向上升的曲线。[2][5]

同是水面,咸淡为什么差这么多

蒸发强、淡水补给少,通常有利于表层海水变咸;降雨、河流注入和冰融化,则可以把表层海水稀释。红海等干热海区,与多雨河口的条件并不一样;洋流和混合又把这些差异联系起来。[3]

湖泊也可以沿着同一思路理解。有外流出口时,水与溶解物能够一起离开;一些无外流出口的内流湖,水分主要通过蒸发离开,盐更容易积累。青海湖这样的盐湖,便不能套用“湖水都淡”的印象。

死海名字里有“海”,实际是盐湖。高盐度使水的密度较大,同样排开一定体积的水,浮力会更大,所以人更容易漂浮。但这不等于“人掉进去就不可能溺水”,浮力和呼吸是否安全不是一回事。[4]

咸味很古老,但不能直接替我们重建远古

今天知道风化、蒸发和盐的去向,并不足以断言几十亿年前的海水像白开水。重建古海水,必须依靠能保存化学信息的地质证据,并区分年代、温度和后期变化。

一项2018年的研究分析了约35亿至30亿年前石英中的流体包裹体,推断相应古海水端元的盐度可能与现代相近。包裹体是否代表同时代海水、是否混入热液,以及如何分离这些成分,都是解释中的重要条件。这类研究说明,古海洋的历史比“每年加一点盐”复杂得多。[5]

同样,体液里有盐,也不能据此把人体当成保存完好的远古海水。许多生物会调节体内水和离子的平衡;适应盐水的能力,与单凭浓度相似就证明生命起源,是不同层次的问题。[6]

再回到河口,表面看是一条河流汇入一片海。把时间拉长,那里同时发生着岩石被风化、离子被运输、水分被交换,以及物质进入沉积物的过程。咸与淡,是这些不同路线共同留下的结果。