L’EAU DE MER : BIEN PLUS QUE DE L’EAU SALÉE
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La salinité varie notablement d’un point à l’autre de l’océan (voir chapitre 1), mais la
composition chimique du sel (c’est-à-dire l’abondance relative des ions majeurs les uns par
rapport aux autres) est remarquablement constante d’un point à l’autre de l’océan. Pour
comprendre cette constance, il faut s’intéresser à la fois à l’origine et au devenir du sel dans
l’océan. Les ions dissous dans l’océan ont plusieurs sources possibles, la principale étant
constituée par les rivières. Cependant, à l’opposé de l’eau de mer, les eaux de rivière sont
plus riches en Ca2+ qu’en Na+, plus pauvres en Cl" qu’en Na+ et leur teneur en silice est
bien plus élevée dans les rivières que dans la mer. Cela implique que l’eau de mer ne peut
pas être de l’eau de rivière enrichie en sels par évaporation. Il faut donc comprendre pourquoi, une fois que les éléments chimiques sont introduits dans l’océan par les rivières, leurs
proportions relatives changent. Si le Na du sel de table est bien apporté à l’océan par les
rivières, le Cl est lui apporté par le volcanisme sous-marin (voir la section « Le volcanisme et
l’hydrothermalisme »). Les ions Na+et Cl" sont très solubles et restent dans l’océan environ
93 millions d’années avant d’être éliminés sous forme de sel gemme (NaCl) dans des zones
de très forte évaporation, sortes de marais salants naturels.
D’autres ions restent moins longtemps dans l’océan. C’est par exemple le cas du
calcium : apporté par les rivières, il est éliminé « plus rapidement » de l’eau de mer à l’échelle
du million d’années par les êtres vivants qui se fabriquent des coquilles en CaCO3 et qui
s’accumulent dans les roches calcaires. Le premier facteur qui détermine la composition
chimique de l’eau de mer est le temps moyen de séjour des éléments chimiques au sein du
réservoir océanique, que l’on appelle « temps de résidence ».
Temps de résidence
On définit le temps de résidence, rélément, comme le rapport entre la quantité d’élément
présent au sein d’un réservoir donné (Quantité) et les flux total d’apport (ou de départ) de
cet élément à ce réservoir (SFlux) :
Quantité
_
Quantité
dement
entrant
£
sortant
Dans le cas de l’océan global alimenté par les rivières, la quantité totale est la concentration
moyenne de l’élément multipliée par le volume de l’océan (1,36 x 1018 m’, Tableau 1.2). Le
flux entrant est le débit total des fleuves multiplié par la concentration moyenne des rivières
(Exercice d’approfondissement 1). Les quantités d’éléments contenus dans l’océan sont
en général plus faciles à déterminer que les flux entrants et sortants (parfois aussi appelés
« sources » et « puits »). Dans ce qui suit, nous proposons un premier inventaire des sources
et puits. Il sera détaillé et complété au fil des chapitres.
Les fleuves et les estuaires
Les fleuves sont le principal vecteur d’ions dissous des continents vers les océans.
Cependant, les zones de mélange entre l’eau douce et l’eau de mer, que nous rassemblerons
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La salinité varie notablement d’un point à l’autre de l’océan (voir chapitre 1), mais la
composition chimique du sel (c’est-à-dire l’abondance relative des ions majeurs les uns par
rapport aux autres) est remarquablement constante d’un point à l’autre de l’océan. Pour
comprendre cette constance, il faut s’intéresser à la fois à l’origine et au devenir du sel dans
l’océan. Les ions dissous dans l’océan ont plusieurs sources possibles, la principale étant
constituée par les rivières. Cependant, à l’opposé de l’eau de mer, les eaux de rivière sont
plus riches en Ca2+ qu’en Na+, plus pauvres en Cl" qu’en Na+ et leur teneur en silice est
bien plus élevée dans les rivières que dans la mer. Cela implique que l’eau de mer ne peut
pas être de l’eau de rivière enrichie en sels par évaporation. Il faut donc comprendre pourquoi, une fois que les éléments chimiques sont introduits dans l’océan par les rivières, leurs
proportions relatives changent. Si le Na du sel de table est bien apporté à l’océan par les
rivières, le Cl est lui apporté par le volcanisme sous-marin (voir la section « Le volcanisme et
l’hydrothermalisme »). Les ions Na+et Cl" sont très solubles et restent dans l’océan environ
93 millions d’années avant d’être éliminés sous forme de sel gemme (NaCl) dans des zones
de très forte évaporation, sortes de marais salants naturels.
D’autres ions restent moins longtemps dans l’océan. C’est par exemple le cas du
calcium : apporté par les rivières, il est éliminé « plus rapidement » de l’eau de mer à l’échelle
du million d’années par les êtres vivants qui se fabriquent des coquilles en CaCO3 et qui
s’accumulent dans les roches calcaires. Le premier facteur qui détermine la composition
chimique de l’eau de mer est le temps moyen de séjour des éléments chimiques au sein du
réservoir océanique, que l’on appelle « temps de résidence ».
Temps de résidence
On définit le temps de résidence, rélément, comme le rapport entre la quantité d’élément
présent au sein d’un réservoir donné (Quantité) et les flux total d’apport (ou de départ) de
cet élément à ce réservoir (SFlux) :
Quantité
_
Quantité
dement
entrant
£
sortant
Dans le cas de l’océan global alimenté par les rivières, la quantité totale est la concentration
moyenne de l’élément multipliée par le volume de l’océan (1,36 x 1018 m’, Tableau 1.2). Le
flux entrant est le débit total des fleuves multiplié par la concentration moyenne des rivières
(Exercice d’approfondissement 1). Les quantités d’éléments contenus dans l’océan sont
en général plus faciles à déterminer que les flux entrants et sortants (parfois aussi appelés
« sources » et « puits »). Dans ce qui suit, nous proposons un premier inventaire des sources
et puits. Il sera détaillé et complété au fil des chapitres.
Les fleuves et les estuaires
Les fleuves sont le principal vecteur d’ions dissous des continents vers les océans.
Cependant, les zones de mélange entre l’eau douce et l’eau de mer, que nous rassemblerons