第二章海洋形成和海水组成

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CO2体系对海水是至关重要的。逸出的CO2 溶入海水，使海水因酸—碱平衡而存在化学
物 种 形 式 CO32- 、 HCO3- 等 ， 与 海 洋 中 金 属 发生络合作用，使金属以较稳定的溶解形式
存在于海水中。因沉淀—溶解作用，氧化—
还原作用，酸—碱作用，络合作用等与海水
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主要成分
微量元素
营养元素
有机物质
溶解气体
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组海 成水
的 化 学
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海水主要成分
元素 Na Mg Ca K Sr Cl S C Br F B
主要存在形式
平均浓度（g/kg) 氯度比值
Na+
10.76
0.555 56
3．地球内部水量估计约为2×1025g。
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海水主要成分的来源
直接进入
火山喷发
海
河流输入
水
5.5×1015g/a
盐
直接进入
岩石风化
分
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2.2 海水的化学组成
原始海水的化学组成：研究海水的化学组成 和变迁有两种方法：一种方法是“以古论 今”。另一种方法是“以今论古”。具体例 子如下：“元素地球化学平衡法”——即按 供给海水的元素量和从海水中除去的元素量 之间达到动态平衡——是研究原始海水化学 组成的一个方法。
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第二章 海洋的形成和海水的组成
2.1 海洋的形成 2.2 海水的化学组成 2.3 影响海水化学组成的因素
——海洋生物地球化学角度来讨论 2.4 海水中元素的分布
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2.1 海洋的形成
海水中各组分的形态：
颗粒态：颗粒有机物，颗粒无机物 气体：保守气体（N2，Ar，Xe）,
在元素全球生物地球化学循环中， 水既是重要的参加者，又是一种重 要的介质。
水循环的研究是国际全球变化研究 的一个重要组成部分。
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太阳系物质的含水量
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1） 碳质球粒陨石含水量很高，主要以含水矿 物的形式存在。有些碳质球粒陨石类型 I 之 中水的重氢的浓度比地球上任何地方的都高 得多。
Mg+
1.294
0.066 80
Ca2+
0.4117
0.021 25
K+
0.3991
0.206 0
Sr2+
0.0079
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海洋水的形成
在地球聚集过程终结时，由于聚集过程的重力能、 放射性衰变能等的影响，地球被加热，其水合物可能 会慢慢地分解，而水会向地球上方移动，向地表层开 始供水，最后聚集在地球表面。（在地核形成过程及 形成终结时）地球的脱气作用，在地球形成史上是最 为活跃的。金属相在地球生成过程中，因沉降而生成 地核。地核与地表的元素组成有很大的不同，如下图 所示。当地球表面逐渐固化构成地壳，脱气作用就不 大活跃了。固化的地壳温度是不均匀的，于是水就在 低温部分冷凝，最后形成海洋。
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（整个地球历史时期被风化岩石量）+（火 山、海底热泉、温泉等自地球内逸出的物质 量）= （海水中的水及其溶存物质量）+ （沉积物量）=（碎屑物）+（化学沉淀物量） +（生物物质量）+（大气中的物质量）+ （逸出到地球大气圈外的物质量）
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微量元素为C类，元素量在 0.05~50μmol/kg。
痕量元素分成D和E两类，其量分别为 0.05~50 nmol/kg和＜50 pmol/kg。
A和B类元素通称常量元素； C、D、E类元素通称为少量元素或微量
元素。
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现代海水的化学组成
海水中含量最多的元素是水（氢和氧） 之外的Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、 B、Br和Sr，被称为常量元素。
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海洋水的含量
1．地壳含水量。假设地壳由玄武岩构成， 由夏威夷外海底采集的新鲜玄武岩中，含水 约0.3％-0.7％。如按地壳平均含有0.5％的水 来估算，其总量相当于目前海水、极冰和沉 积物中水量之和的0.6％。 2．地幔含水量。在地幔中存在的水有两种 形式：①以含水矿物的形式固定在矿物结晶 中；②游离水。
非保守气体（O2和CO2） 胶体：有机物，无机物 溶解态：
无机溶解态：大量（>1ppm）, 微量（<1ppm）
有机溶解态
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海洋中的主要溶解组分是什么？ 如何测定？ 这些组分在海洋中的分布？ 什么样的过程导致现在的海水组成？控 制机理是什么？
中的常量组分和微/痕量组分反应，使原始
海水的化学组成不断变化并逐渐进化成海水。
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原始海水的量：有人以陨石的数据作参考， 估计存在于地壳和地函中的水量约2×1025g， 目前地球表面的水量约2×1024g，即约10% 的水逸出到地表。
挥发性物质：对海水中的挥发性物质：F、 Cl、Br、I、B、S、Ar等，在海水中以阴离 子形式存在，它们在海水中的含量，则远比 从岩石中溶出的要多，这可能是火山，海底 热泉等作用之故。
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元素在海水中的逗留时间
海洋
Q
ห้องสมุดไป่ตู้
M
R
海水中某元素的总量
该元素每年进入海洋的量
海水中的元素输出与元素的含量成正比 R=kM(k为输出速率常数）
M 1
Qk
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现代海水的化学组成
常量元素，分成A和B两类，其量分别＞ 50mmol/kg和0.05~50mmol/kg。
2） 陨石经大气层时，磨擦发热，可能失水。 然而经大气层降落时因发热而生成熔融表层， 能有效地保存陨石内部的气体的状况，因此 也可能起保存水的作用。陨石落到地球上之 后，也可能会混合入地球上的水。
3） 表2.1中的水仅是地壳部分，除以整个地球 质量而得的商，应当说是地球含水量之下限。
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