1、海洋的形成和海水的化學演化一、海洋的形成二、海水的化學演化1一、海洋的形成1、海洋的原始形成二十世紀初，人們曾認為地球和其他行星是由太陽所拋出的物質生成的。在人們的想象中，地球是逐漸冷卻下來的，從白熱到紅熱，再到一般的溫度，最后降到水的沸點。當它冷卻到一定程度時，地球那熾熱的大氣層中的水分就開始凝結起來，于是開始下雨了下了又下，接著還是下。滾開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，這就出現了海洋。2這種說法戲劇性十足，然而卻幾乎完全是錯的。現在，科學家相信，地球和其他行星不是由太陽生成的，而是

2、在太陽自身開始生成那個時期內，由物質微粒聚集而成的。地球從來沒有達到太陽那樣的溫度。但是，由于形成地球的這些微粒互相撞擊的能量，它會達到相當高的溫度。這個溫度足以使得原先所有的大氣和水蒸汽跑掉，因為地球的相對小的質量無法把它們留住。換句話說，新生成的地球是個固體塊，既沒有大氣，也沒有海洋。那么，大氣和海洋又從何而來呢？3多數的看法認為，大約在5055億年前，云狀宇宙微粒和氣態物質聚集在一起，形成了最初的地球。原始的地球，既無大氣，也無海洋，是一個沒有生命的世界。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。水蒸氣形成云層，產生降雨。經過很長時間的降雨，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，后來鹽分才逐漸增多。經過水量和鹽分的逐漸增加，以及地質歷史的滄桑巨變，原始的海洋才逐漸形成如今的海洋。42、海洋的增長理論現在，地質學家還有爭論的問題，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間里就全部跑了出來，因此，海洋從開始有生命以來就是現在這個樣子呢？或者，這個過程進行得十分緩慢，因而海洋在各個地質年代一直在擴展，直到現在也仍

4、在擴展？那些認為海洋早已形成，并且它的大小長久以來一直是穩定的人們指出：陸地的大小一直是目前的樣子，它們在過去即假設海洋比現在小得多的年代也似乎并不比現在大多少。5 與此相反，那些堅持海洋一直在增長的人們則指出，即使到了現在，火山在噴發時也仍然把大量的水蒸汽散布到空氣中來，這些水蒸汽不是來自海洋，而是來自深處的巖石。此外，在太平洋里有一些平頂的海底山巒，它們的頂部原先可能和海面一樣高，現在卻在海面以下三百米處了。 還有一種折衷的看法認為，海洋一直在持續增長，但是，由于水量不斷增加，它的重量把海洋的底部壓了下去。簡單地說，海洋越長越深，而不是越長越寬。這種說法既可以解釋海底山巒的下降，又能說明大

5、陸并沒有改變。6二、海洋的化學演化海水的化學成分海水的化學演化7海水的成分海水中的成分可以劃分為五類： 1.主要成分（大量、常量元素）：指海水中濃度大于1106mg/kg的成分。屬于此類的有陽離子Na+，K+，Ca2+，Mg2+和Sr2+五種，陰離子有Cl，SO42，Br，HCO3（CO32），F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.營養元素（營養鹽、生源要素）：主要是與海洋植物生長有關的要素，通常是指N、P及Si等。這些要素在海水中的含量經常受到植物活動的影響，其含量很低時，會限制植物的正常生

6、長，所以這些要素對生物有重要意義。 84.微量元素：在海水中含量很低，但又不屬于營養元素者。 5.海水中的有機物質：如氨基酸、腐殖質、葉綠素等 9海水中最重要的溶解元素的化學形態和濃度 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海水的化學演化大約距今40億年，火山去氣作用開始減弱，氣溫下降導致火山氣圈冷凝，生成了水圈。原始海水具有強酸性和強還原性，其pH值約為 0.3，Eh值也低至足以使大量鐵、錳、銅、硫等元素呈低價離子形式 (Fe2+、Mn2+、Cu+、S2-)運移，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。這個階段多為強酸性和還原性雨水的風化淋濾條件，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來源。這個時期風化殼礦床不發育，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,地球去氣作用進一步減弱，火山間歇期增長，海水化學環境的演化隨火山沉積旋回具有強烈波動的特點，且在火山間歇期海水pH值、Eh值升高，變為弱酸性和弱還原至弱氧化性海水，導致碳酸鹽等一系列弱酸鹽的沉淀。這個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、灰巖，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6億年開始,地球去氣作用大大減弱，地殼逐漸趨于穩定。海水pH值、Eh值進一步上升，變為弱堿性和強氧化性海水環境。隨著海水pH值上升，CO2周期性地向沉積圈轉移，大氣CO2分壓隨之降低,到現在已降至0.03大氣壓,并與海水保持著動態平衡。CO2含量的降低和游離氧在大氣中積累的結果又使大氣逐漸變為N2-O2型氣圈。雨水pH值進一步升高的結果，導致鐵、鋁、錳風化殼礦床的廣泛發育和陸表厚大土壤層的形成，后者又成為動植物在陸地發生發展的基礎。風化淋濾作用中元素帶出強度的減弱，使海水中的成礦作用規模收縮。在現代表生條件下，在pH值較高和強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。有機界的發展、有機質的埋藏和轉化又為煤、石油、天然氣等有機礦產的形成提供了條件。14不同地質時期，海底不同成因的熱液是