第三章 地球的去气作用和地球演化

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 2 3 4 5 6 7 地球的去气作用及其对地球的作用 碳系统的平衡原理 碳平衡系统对地球的作用 硅系统的平衡原理 硅平衡系统对地球的作用 pH值的演化过程 有机碳沉积的作用
2 碳系统的平衡原理
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• （1）地球的CO2平衡系统，将大气中大量的CO2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CO2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CO2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CO2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、H2S和SO2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CO2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。
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。
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。
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。
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，SiO2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。
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。
7 有机碳沉积的作用
• • • • （1）(1Gt=109t) 沉积碳酸岩为6×107Gt 有机物沉积为1.5×107Gt。 （2）光合作用。
• （3）n(CH2O)= C64H63O7+xH2O+yCO2
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
• （1）1摩尔大气中的CO2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SiO2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CO2向碳酸盐 岩的转化；硅系统，不断吸收H+，完成硅酸盐岩向 SiO2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SiO2的沉淀；海洋 里H+浓度低时，也即pH值较高时主要是CO2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SiO2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SiO2岩是怎样形 成的呢？也就是最后一个问题，碳酸盐岩和SiO2岩形 成的动力学问题。
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Fra Baidu bibliotek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。