第三章地球的去气作用和地球演化.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第三章 地球的去气作用和地球演化过程中的化学平衡,第一节 地球的去气作用,第二节 地球演化过程中的,pH,平衡,第一节 地球的去气作用,1,地球的起源及早期演化,2,、岩石圈形成前的去气作用,3,、岩石圈形成后的去气作用,1,地球的起源及早期演化,1.1,概述,1.2,吸积作用及其演化,1.3,放射能和重力势能对地球熔融的作用,1.4,宇宙大气的形成及演化,1.1,概述,（,1,）地球的圆球形状，说明其肯定熔融过。,（,2,）造成熔融的能量只能是动能、重力势能、放射能三者之一。,（,3,）通过能量分析，造成地球熔融的能量，只能是动能。,1.2,吸积作用及其演化,由于万有引力的作用，太阳系起源的早期，相互吸积，逐渐形成地球等九大行星和其它星体。由于吸积作用，造成地球等吸积星体的表面的熔融。,1.3,放射能和重力势能对地球熔融的作用,当吸积作用完成后，由于放射能和重力势能的继续作用，地球内部逐渐完成熔融，并在重力势能的作用下，完成地球内部的分层。,1.4,宇宙大气的形成及演化,宇宙大气，是由宇宙物质吸积形成星体时，由宇宙物质带来的以氢、氦等为主的大气。宇宙大气较轻，由于受太阳风的影响而散失。由于大量宇宙大气的太阳风散失，逐渐被地球等星体吸积熔融而生成的原始大气所代替。,2,、岩石圈形成前的去气作用,岩石圈形成前，宇宙大气浓度较高，大气压相当大，地球熔融产生的原始大气能否从地球内部排出，决定于熔融地球的熔融深度，原始大气的量，宇宙大气的量。这种宇宙大气和原始大气的混合物质的组成，受以上因素的制约，从而达到一定的平衡。总体来说是，宇宙大气受太阳风的作用，越来越少，而原始大气，因地球熔融深度的增加，越来越多。最终，宇宙大气被原始大气所代替。,3,、岩石圈形成后的去气作用,3.1,概述,3.2,后期去气作用的阶段性,3.3,影响后期去气作用的因素,3.2,后期去气作用的阶段性,由于地球的破裂具有阶段性，地球内部气体排出也一定具有阶段性。地球的破裂是由于冰川形成和消融造成的，所以，地球去气的阶段性，是由冰川形成和消融的阶段性决定的。,3.3,影响后期去气作用的因素,由于地球岩石圈形成后，地球的去气作用，主要受冰川的形成和消融的影响，所以，能影响冰川形成的因素，也应是影响地球去气作用的因素。如冰川形成的周期、植物量、植物的进化程度、两极是陆地或是海洋等。,第二节 地球演化过程中的,pH,平衡,1,地球的去气作用及其对地球的作用,2,碳系统的平衡原理,3,碳平衡系统对地球的作用,4,硅系统的平衡原理,5,硅平衡系统对地球的作用,6 pH,值的演化过程,7,有机碳沉积的作用,1,地球的去气作用及其对地球的作用,（,1,）地球的海洋、大气由地球去气作用形成。,（,2,）地球的去气气体，除水外，主要是二氧化碳，二氧化碳是温室气体，维持地球不会成为大冰球。,（,3,）太阳的发光能力是越来越强的。,（,4,）地球去气作用，解决了地球降温的问题，可同时带来一个不断增温的过程。,2,碳系统的平衡原理,3,碳平衡系统对地球的作用,（,1,）地球的,CO,2,平衡系统，将大气中大量的,CO,2,通过转化为碳酸钙或碳酸镁等碳酸盐岩，重新埋入地壳。这样，使大气中的,CO,2,浓度不太高，不至于产生水气化点以上的地球表面温度。是碳平衡系统对地球的最大贡献。,（,2,）每,1,摩尔,CO,2,最后变成,1,摩尔埋入地壳的碳酸盐，同时产生,2,摩尔,H,+,。所以，要将大量的,CO,2,转化为碳酸盐岩埋入地壳，必然会产生大量的,H,+,。,（,3,）地球地去气作用时，不仅排出大量的,CO2,，还会排出大量的,HCl,、,HF,、,H,2,S,和,SO,2,等酸性气体，原始海洋形成时，其,pH,值应很低，接近于,0,。,（,4,）碳平衡系统解决了地球去气作用使大气,CO,2,浓度继续增高的问题，但同时又和地球去气造成的其它酸性气体一道，产生了一个,H,+,增多，使水圈变酸的问题。,4,硅系统的平衡原理,5,硅平衡系统对地球的作用,（,1,）,1,摩尔大气中的,CO,2,最终转化为,1,摩尔埋入地壳的碳酸盐岩，消耗,2,摩尔,H,+,，而,1,摩尔硅酸盐岩风化水解，最后形成,1,摩尔,SiO,2,沉淀，埋入地壳，将消耗,4,摩尔,H,+,。碳平衡系统，不断产生,H,+,，完成,CO,2,向碳酸盐岩的转化；硅系统，不断吸收,H,+,，完成硅酸盐岩向,SiO,2,岩的转化。,（,2,）在地球演化过程中，海洋里,H,+,浓度高时，也即,pH,值低时主要是硅酸盐岩风化和,SiO,2,的沉淀；海洋里,H,+,浓度低时，也即,pH,值较高时主要是,CO,2,溶于海洋和碳酸盐的沉淀。当这两者作用相等时，,pH,值不变，既不会有,SiO,2,的沉淀，也不会有碳酸盐的沉淀。,（,3,）地球上如此大量的碳酸盐岩和,SiO,2,岩是怎样形成的呢？也就是最后一个问题，碳酸盐岩和,SiO,2,岩形成的动力学问题。,6 pH,值的演化过程,（,1,）海洋刚形成时，,pH,值应是比较低的，应为,0.3,左右。,（,2,）由于地壳形成的早期，,pH,值较低，硅酸盐岩风化迅速，,SiO,2,不断形成，从原始海洋形成至,38,亿年前，经近,2,亿年，,pH,值不断增高，达,5.0,以上，开始有二价铁的氢氧化物沉积（因这时的大气为强还原环境，不会有三价铁的存在）,（,3,）由于光合作用，约,25,亿年前，,pH,值升至,7.2,以上，大量的碳酸盐岩开始沉淀。,（,4,）硅酸盐风化、碳酸盐岩沉淀和光合作用，共同维持现有的海洋,pH,值。,7,有机碳沉积的作用,（,1,）,(1Gt=10,9,t),沉积碳酸岩为,610,7,Gt,有机物沉积为,1.510,7,Gt,。,（,2,）光合作用。,（,3,）,n(CH,2,O)=C,64,H,63,O,7,+xH,2,O+yCO,2,