1、海洋的形成和海水的化學(xué)演化一、海洋的形成二、海水的化學(xué)演化1一、海洋的形成1、海洋的原始形成二十世紀(jì)初，人們?cè)J(rèn)為地球和其他行星是由太陽(yáng)所拋出的物質(zhì)生成的。在人們的想象中，地球是逐漸冷卻下來(lái)的，從白熱到紅熱，再到一般的溫度，最后降到水的沸點(diǎn)。當(dāng)它冷卻到一定程度時(shí)，地球那熾熱的大氣層中的水分就開(kāi)始凝結(jié)起來(lái)，于是開(kāi)始下雨了下了又下，接著還是下。滾開(kāi)的大雨降到滾燙的地面上，嘶嘶響著，向四處迸濺，這種令人難以置信的雨下了許多許多年，我們這個(gè)星球的高低不平的地面終于冷卻得可以容納這些雨水了，這就出現(xiàn)了海洋。2這種說(shuō)法戲劇性十足，然而卻幾乎完全是錯(cuò)的。現(xiàn)在，科學(xué)家相信，地球和其他行星不是由太陽(yáng)生成的，而是

2、在太陽(yáng)自身開(kāi)始生成那個(gè)時(shí)期內(nèi)，由物質(zhì)微粒聚集而成的。地球從來(lái)沒(méi)有達(dá)到太陽(yáng)那樣的溫度。但是，由于形成地球的這些微粒互相撞擊的能量，它會(huì)達(dá)到相當(dāng)高的溫度。這個(gè)溫度足以使得原先所有的大氣和水蒸汽跑掉，因?yàn)榈厍虻南鄬?duì)小的質(zhì)量無(wú)法把它們留住。換句話(huà)說(shuō)，新生成的地球是個(gè)固體塊，既沒(méi)有大氣，也沒(méi)有海洋。那么，大氣和海洋又從何而來(lái)呢？3多數(shù)的看法認(rèn)為，大約在5055億年前，云狀宇宙微粒和氣態(tài)物質(zhì)聚集在一起，形成了最初的地球。原始的地球，既無(wú)大氣，也無(wú)海洋，是一個(gè)沒(méi)有生命的世界。在地球形成后的最初幾億年里，由于地殼較薄，加上小天體不斷轟擊地球表面，地幔里的熔融巖漿易于上涌噴出，因此，那時(shí)的地球到處是一片火海。隨

3、同巖漿噴出的還有大量的水蒸氣、二氧化碳，這些氣體上升到空中并將地球籠罩起來(lái)。水蒸氣形成云層，產(chǎn)生降雨。經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間的降雨，在原始地殼低洼處，不斷積水，形成了最原始的海洋。原始的海洋海水不多，約為今天海水量的110。另外，原始海洋的海水只是略帶咸味，后來(lái)鹽分才逐漸增多。經(jīng)過(guò)水量和鹽分的逐漸增加，以及地質(zhì)歷史的滄桑巨變，原始的海洋才逐漸形成如今的海洋。42、海洋的增長(zhǎng)理論現(xiàn)在，地質(zhì)學(xué)家還有爭(zhēng)論的問(wèn)題，主要是海洋生成的速度有多大。水蒸汽是不是在十億年或更短的時(shí)間里就全部跑了出來(lái)，因此，海洋從開(kāi)始有生命以來(lái)就是現(xiàn)在這個(gè)樣子呢？或者，這個(gè)過(guò)程進(jìn)行得十分緩慢，因而海洋在各個(gè)地質(zhì)年代一直在擴(kuò)展，直到現(xiàn)在也仍

4、在擴(kuò)展？那些認(rèn)為海洋早已形成，并且它的大小長(zhǎng)久以來(lái)一直是穩(wěn)定的人們指出：陸地的大小一直是目前的樣子，它們?cè)谶^(guò)去即假設(shè)海洋比現(xiàn)在小得多的年代也似乎并不比現(xiàn)在大多少。5 與此相反，那些堅(jiān)持海洋一直在增長(zhǎng)的人們則指出，即使到了現(xiàn)在，火山在噴發(fā)時(shí)也仍然把大量的水蒸汽散布到空氣中來(lái)，這些水蒸汽不是來(lái)自海洋，而是來(lái)自深處的巖石。此外，在太平洋里有一些平頂?shù)暮５咨綆n，它們的頂部原先可能和海面一樣高，現(xiàn)在卻在海面以下三百米處了。 還有一種折衷的看法認(rèn)為，海洋一直在持續(xù)增長(zhǎng)，但是，由于水量不斷增加，它的重量把海洋的底部壓了下去。簡(jiǎn)單地說(shuō)，海洋越長(zhǎng)越深，而不是越長(zhǎng)越寬。這種說(shuō)法既可以解釋海底山巒的下降，又能說(shuō)明大

5、陸并沒(méi)有改變。6二、海洋的化學(xué)演化海水的化學(xué)成分海水的化學(xué)演化7海水的成分海水中的成分可以劃分為五類(lèi)： 1.主要成分（大量、常量元素）：指海水中濃度大于1106mg/kg的成分。屬于此類(lèi)的有陽(yáng)離子Na+，K+，Ca2+，Mg2+和Sr2+五種，陰離子有Cl，SO42，Br，HCO3（CO32），F(xiàn)五種，還有以分子形式存在的H3BO3，其總和占海水鹽分的99.9%。所以稱(chēng)為主要成分 2.溶于海水的氣體成分，如氧、氮及惰性氣體等。 3.營(yíng)養(yǎng)元素（營(yíng)養(yǎng)鹽、生源要素）：主要是與海洋植物生長(zhǎng)有關(guān)的要素，通常是指N、P及Si等。這些要素在海水中的含量經(jīng)常受到植物活動(dòng)的影響，其含量很低時(shí)，會(huì)限制植物的正常生

6、長(zhǎng)，所以這些要素對(duì)生物有重要意義。 84.微量元素：在海水中含量很低，但又不屬于營(yíng)養(yǎng)元素者。 5.海水中的有機(jī)物質(zhì)：如氨基酸、腐殖質(zhì)、葉綠素等 9海水中最重要的溶解元素的化學(xué)形態(tài)和濃度 元素 平均濃度 單位（每kg海水） 元素 平均濃度 單位（每kg海水） Li 174 g Fe 55 ng B 4.5 mg Ni 0.50 g C 27.6 mg Cu 0.25 g N 420 g Zn 0.40 g F 1.3 mg As 1.7 g Na 10.77 g Br 67 mg Mg 1.29 g Rb 120 g Al 540 ng Sr 7.9 mg Si 2.8 mg Cd 80 ng

7、P 70 g I 50 ng S 0.904 g Cs 0.29 g Cl 19.354 g Ba 14 g K 0.399 g Hg 1 ng Ca 0.412 g Pb 2 ng Mn 14 ng U 3.3 g 10海水的化學(xué)演化大約距今40億年，火山去氣作用開(kāi)始減弱，氣溫下降導(dǎo)致火山氣圈冷凝，生成了水圈。原始海水具有強(qiáng)酸性和強(qiáng)還原性，其pH值約為 0.3，Eh值也低至足以使大量鐵、錳、銅、硫等元素呈低價(jià)離子形式 (Fe2+、Mn2+、Cu+、S2-)運(yùn)移，并匯聚于海盆形成沉積礦床。 11距今26億年的太古宙，海水pH值一直很低,CO2在海水中溶解度低，且不能通過(guò)海水形成碳酸鹽沉淀。火山

8、作用釋放出的CO2都富集在大氣中，形成稠密的 CO2大氣圈。這個(gè)階段多為強(qiáng)酸性和還原性雨水的風(fēng)化淋濾條件，各種元素大量活化遷移，海底熱液也為海水成礦作用提供了大量礦質(zhì)來(lái)源。這個(gè)時(shí)期風(fēng)化殼礦床不發(fā)育，主要形成鐵、鋁、鈦、鋯、金和硅石等惰性元素的沉積礦床。12距今266億年間的元古宙,地球去氣作用進(jìn)一步減弱，火山間歇期增長(zhǎng)，海水化學(xué)環(huán)境的演化隨火山沉積旋回具有強(qiáng)烈波動(dòng)的特點(diǎn)，且在火山間歇期海水pH值、Eh值升高，變?yōu)槿跛嵝院腿踹€原至弱氧化性海水，導(dǎo)致碳酸鹽等一系列弱酸鹽的沉淀。這個(gè)階段形成的主要沉積礦床有鞍山式條帶狀鐵硅建造，鐵、鎂、錳的碳酸鹽礦床,白云巖、灰?guī)r，鐵銅鉛鋅等多金屬硫化物礦床,硼酸鹽

9、、稀土和磷酸鹽等礦床。 13地史晚期，大約距今6億年開(kāi)始,地球去氣作用大大減弱，地殼逐漸趨于穩(wěn)定。海水pH值、Eh值進(jìn)一步上升，變?yōu)槿鯄A性和強(qiáng)氧化性海水環(huán)境。隨著海水pH值上升，CO2周期性地向沉積圈轉(zhuǎn)移，大氣CO2分壓隨之降低,到現(xiàn)在已降至0.03大氣壓,并與海水保持著動(dòng)態(tài)平衡。CO2含量的降低和游離氧在大氣中積累的結(jié)果又使大氣逐漸變?yōu)镹2-O2型氣圈。雨水pH值進(jìn)一步升高的結(jié)果，導(dǎo)致鐵、鋁、錳風(fēng)化殼礦床的廣泛發(fā)育和陸表厚大土壤層的形成，后者又成為動(dòng)植物在陸地發(fā)生發(fā)展的基礎(chǔ)。風(fēng)化淋濾作用中元素帶出強(qiáng)度的減弱，使海水中的成礦作用規(guī)模收縮。在現(xiàn)代表生條件下，在pH值較高和強(qiáng)氧化的表生水中一些元素仍能活化遷移，如被粘土礦物吸附弱的鈣、鎂、鈉、鉀、氯、硫酸根等離子(Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Cl-、SO厈)能在海水中大量富集,在有利條件下形成碳酸鹽、石膏和食鹽等沉積礦產(chǎn)。有機(jī)界的發(fā)展、有機(jī)質(zhì)的埋藏和轉(zhuǎn)化又為煤、石油、天然氣等有機(jī)礦產(chǎn)的形成提供了條件。14不同地質(zhì)時(shí)期，海底不同成因的熱液是