《水圈系统》PPT课件

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1、第六章水圈系统水圈的演化:水从无到有：自生说；外生说自生说地球从原始星云凝聚成行星后，由于内部温度变化和重力作用，物质发生分异和对流，于是地球逐渐分化出圈层。在分化过程中，氢、氧等气体上浮到地表，再通过各种物理和化学作用最后生成水。水是在玄武岩先熔化后冷却形成原始地壳的时候产生的。初生的地球，在继续旋转和凝聚的过程中，由于本身的凝聚收缩和内部放射性物质（如铀、钍等）的蜕变生热，温度不断增高，因此地球内部的物质也开始熔化，高熔点的物质下沉，易熔化的物质上升，从中分离出易挥发的物质:氮、氧、碳水化合物、硫和大量水蒸气。地下深处的岩浆中含有丰富的水，实验证明，压力为15KP

2、a，温度为1000度的岩浆，可以溶解30%的水。火山口处的岩浆平均含水6%，有的可达12%，而且越往地球深处含水量越高。据此，有人根据地球深处岩浆的数量推测在地球存在的45亿年内，深部岩浆释放的水量可达现代全球大洋水的一半。火山喷发释放出大量的水。从现代火山活动情况看，几乎每次火山喷发都有约75%以上的水汽喷出。1906年维苏威火山喷发的纯水蒸气柱高达13000米，一直喷发了20个小时。阿拉斯加卡特迈火山区的万烟谷，有成千上万个天然水蒸气喷出孔，平均每秒钟可喷出97一645度的水蒸气和热水约23000m3。据此有人认为，在地球的全部历史中，火山抛出来的固体物质总量为全

3、部岩石圈的一半，火山喷出的水也可占现代全球大洋水的一半。地球内部矿物脱水分解出部分水，或者释放出的一氧化碳、二氧化碳等气体，在高温下与氢作用生成水。此外，碳氢化合物燃烧也可以生成水，在坚硬的火成岩中，也有一定数量的结晶水和原始水的包裹体。外生说人们在研究球粒陨石成分时，发现其中含有一定量的水，一般为0.5%-5%，有的高达10%以上，而碳质球粒陨石含水更多。球粒陨石是太阳系中最常见的一种陨石，大约占所有陨石总数的86%。一般认为，球粒陨石是原始太阳最早期的凝结物，地球和太阳系的其他行星都是由这些球粒陨石凝聚而成的。太阳风到达地球大气圈上层，带来大量的氢核、碳核、氧核等

4、原子核，这些原子核与大气圈中的电子结合成氢原子、碳原子、氧原子等。再通过不同的化学反应变成水分子，据估计，在地球大气的高层，每年几乎产生1.5t这种"宇宙水"。然后，这种水以雨、雪的形式落到地球上。太阳风是从恒星上层大气射出的超声速等离子体（带电粒子）流。水从少到多、从酸性到碱性：经过以上的自生和外生过程，从而使地球上的水量逐渐发生变化。据估计，35亿年前地球表层的水量只有目前的1/10。水通过岩浆活动和火山喷发由地球内部逸出，从而使地球水圈的水越来越多。目前每年约有660km3的水从地慢逸出。原始酸性的大洋水与当时偏于基性的火成岩发生作用，会产生中性或偏碱性的溶液，

5、原始的酸性大洋便逐步改变其性质，主要的碳酸根和重碳酸根离子成分逐步被氯原子所取代。早期的大洋便随着向氯离子为主的现代大洋过渡。在距今15一20亿年时，海洋中出现真核细胞的绿色植物，通过绿色植物的光合作用产生大量的游离氧，不但满足海洋中各种氧化反应，而且从水中逸至大气中，使水圈和大气圈开始具备现代特点。此时有了足够的游离氧，从而使二氧化碳转化为碳酸根，还原硫转化为硫酸根，海水中除了含大量的氯化物以外，又增添了大量的碳酸盐和硫酸盐。随着微生物光合作用的加强，海水中的二氧化碳减少，pH值提高，使古代酸性海水逐渐演变成由氯化物和硫酸盐组成的弱碱性的现代海水。此后，从寒武纪到现

6、在，海水性质没有很大变化。从汽到水、冰:根据以上事实说明地球内部含有大量的水，这些水是当宇宙中的尘埃凝聚成地球时，同时被封存在地球的原始球粒陨石中。由于当时地球温度很高，原物质处于熔融状态;地球自转速度也很快(35亿年前，地球自转的速度约为现在的6倍，那时地球上的一天一夜只有4h)。由于地球自转产生的重力离心分异，使重物质下沉，轻物质上升。活动性最强而又是最轻的物质之一的水，便转移到地球外壳。包含在岩浆中的水，也随着岩浆的逐渐凝固被排挤出来。这些被挤压出来的水呈水汽状态，在高空凝结为云，飘浮在地球上空。此后，地面温度逐渐降低，浓厚的水汽逐渐冷凝成水降到地面，形成原始水

7、圈。据估计，大约6亿年前，地表温度降低到30度左右时，岩浆中挤出的水大约有99%都降落到地面，形成为地球表面的水。此后，由于温度继续下降，地表形态的变化，气温在各地的差异等，在某些高纬、高海拔地区，尤其是在寒冷的冰期来临时，水又由气态、液态转化成固态。逐步形成了气态水、液态水和固态水共存，三态相互转换的水圈现代水圈。从地理学的角度，水的作用表现在两个方面：水是全球热量交换的载体地球辐射差额在35°S—35°N为正，其他为负，但全球的温度能维持相对的稳定，是因为高低纬之间主要通过大气环流和洋流交换热量，而水分则是主要的载体。水是塑造地貌的主要外营力内力