海洋地球化学讨论课----海洋的形成和海水化学组成的演化

海洋地球化学讨论课----海洋的形成和海水化学组成的演化海洋地球化学讨论课----海洋的形成和海水化学组成的演化地化11002_王杰_讨论课1 海洋的形成和海水化学组成的演化一、海洋的初步认识地球表面被陆地分隔为彼此相通的广大水域称为海洋，其总面积约为3.6亿平方公里，约占地球表面积的71%，海洋中含有十三亿五千多万立方千米的水，约占地球上总水量的97%。四个主要的大洋为太平洋、大西洋和印度洋、北冰洋，大部分以陆地和海底地形线为界。目前为止，人类已探索的海洋只有5%，还有95%的海洋是未知的。五大洋七大洲的分布图二、海洋是怎样形成的呢, 原始海...

海洋地球化学讨论课----海洋的形成和海水化学组成的演化地化11002_王杰_讨论课1 海洋的形成和海水化学组成的演化一、海洋的初步认识地球表面被陆地分隔为彼此相通的广大水域称为海洋，其总面积约为3.6亿平方公里，约占地球表面积的71%，海洋中含有十三亿五千多万立方千米的水，约占地球上总水量的97%。四个主要的大洋为太平洋、大西洋和印度洋、北冰洋，大部分以陆地和海底地形线为界。目前为止，人类已探索的海洋只有5%，还有95%的海洋是未知的。五大洋七大洲的分布图二、海洋是怎样形成的呢, 原始海洋的形成: 现在的研究证明，大约在50亿年前，从太阳星云中分离出一些大大小小的星云团块。它们一边绕太阳旋转，一边自转。在运动过程中，互相碰撞，有些团块彼此结合，由小变大，逐渐成为原始的地球。星云团块碰撞过程中，在引力作用下急剧收缩，加之内部放射性元素蜕变，使原始地球不断受到加热增温;当内部温度达到足够高时，地内的物质包括铁、镍等开始熔解。在重力作用下，重的下沉并趋向地心集中，形成地核;轻者上浮，形成地壳和地幔。在高温下，内部的水分汽化与气体一起冲出来，飞升入空中。但是由于地心的引力，它们不会跑掉，只在地球周围，成为气水合一的圈层。位于地表的一层地壳，在冷却凝结过程中，不断地受到地球内部剧烈运动的冲击和挤压，因而变得褶皱不平，有时还会被挤破，形成地震与火山爆发，喷出岩浆与热气。开始，这种情况发生频繁，后来渐渐变少，慢慢稳定下来。这种轻重物质分化，产生大动荡、大改组的过程，大概是在45亿年前完成了。地壳经过冷却定形之后，地球就像个久放而风干了的苹果，表面皱纹密布，凹凸不海洋地球化学地化11002_王杰_讨论课1 平。高山、平原、河床、海盆，各种地形一应俱全了。海洋形成在很长的一个时期内，天空中水气与大气共存于一体;浓云密布。天昏地暗，随着地壳逐渐冷却，大气的温度也慢慢地降低，水气以尘埃与火山灰为凝结核，变成水滴，越积越多。由于冷却不均，空气对流剧烈，形成雷电狂风，暴雨浊流，雨越下越大，一直下了很久很久。滔滔的洪水，通过千川万壑，汇集成巨大的水体，这就是原始的海洋。现代海洋的形成: 原始的海洋，海水不是咸的，而是带酸性、又是缺氧的。水分不断蒸发，反复地形云致雨，重又落回地面，把陆地和海底岩石中的盐分溶解，不断地汇集于海水中。经过亿万年的积累融合，才变成了大体匀的咸水。同时，由于大气中当时没有氧气，也没有臭氧层，紫外线可以直达地面，靠海水的保护，生物首先在海洋里诞生。大约在38亿年前，即在海洋里产生了有机物，先有低等的单细胞生物。在6亿年前的古生代，有了海藻类，在阳光下进行光合作用，产生了氧气，慢慢积累的结果，形成了臭氧层。此时，生物才开始登上陆地。总之，经过水量和盐分的逐渐增加，及地质历史上的沧桑巨变，原始海洋逐渐演变成今天的海洋。原始海水的化学组成: 原始海水因为溶解有原始大气的成分(如HCI、CO、HS等),呈现为酸性和还原22-3性为主的化学特征,近似为0.5mol dmHCI溶液。现代海水的化学组成: -2+2+-2- 现代海水除组成水的氢和氧的元素外,CI、Na+、SO、Mg、Ca、K+、HCO、42-CO、HBO、Br-、Sr2+、F-,为构成海水盐分的主要化学成分。海水PH约为8.2左右，含333 氧。各主要成分之间保持非常接近的比例关系。原始海水的化学组成 ?自地球上海洋形成起，就进行着蒸发—冷凝构成的水循环。水对其接触的岩石进行风化，岩石变成了碎屑，元素溶于水中，由此形成了海水。 ? 海水中的大多数阳离子组分由此而来。通过海洋中发生的各种过程，海水生成沉淀物和成岩作用等。 ? 原始海水组成可视为由0.3 M HCl溶液与岩石接触，溶解Ca、Mg、K、Na、Fe、Al等元素，中和后，Fe、 Al等以氢氧化物沉淀，把无机物和有机物沉积到海底。现代海水的化学组成 1.元素存在形态海洋物质 ?颗粒物质:由海洋生物碎屑等形成的颗粒有机物和各种矿物所构成的颗粒无机物 ?胶体物质:多糖、蛋白质等构成的胶体有机物和铁、铝等无机物胶体 ?气体:保守性气体(如氮气)和非保守性气体(如二氧化碳和氧气) ?真正溶解物质:溶解于海水中的无机离子和分子以及小分子量的有机分子 2.海水的元素组成海洋地球化学地化11002_王杰_讨论课1 ?常量元素:大于0.05mmol/kg，有11种阳离子:Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Sr2+ --2-2- 阴离子:CI、SO、Br-、HCO、CO、F-(Si例外) 43 分子:HBO3 以上占海水总盐分的99% ?微量元素:0.05--50μmol/kg ?痕量元素:0.05--50nmol/kg和<50pmol/kg ?营养盐:N、P、Si(主要营养盐)、Mn、Fe、Cu、Zn(微量营养盐)等,它们与海洋生物生长密切相关 ?溶解气体:O、CO 、N 、惰性气体等 2 2 2 ?有机物质三、海水化学组成的演化 Mg2+ Ca2+ Na+ K+ 年代 (%) 原始海水 13~24 23~29 30~47 17 现代海水 10.7 3.2 83.1 3.0 30亿年前的海水，其K浓度比现代海水来得高，而Na浓度比现代海水来得低。原因在于:玄武岩与HCl作用生成黏土矿物，它们与海水发生Na+和 K+、H+的交换反应，结果是不仅使海水的pH‾8，而且K+被黏土矿物吸附，而水中Na+浓度升高。 30亿年前的海水，其Mg、Ca浓度比现代海水来得高。原因在于:海水变成中性后，大气CO2进入海水并开始有CaCO3沉淀形成，Mg同时也发生共沉淀，结果海水中的Mg、Ca浓度逐渐降低。海水中的许多阴离子，如F、Cl、Br、I、S、As等，它们在海水中的含量远比从岩石溶出的要多，可能是火山、海底热液等输入的缘故。海洋地球化学

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