地球化學(xué)課件專題三3-海洋和大氣圈地球化學(xué)－2

北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)研究所《地球化學(xué)》授課老師：李秋根E-mail:qgli@PhoneMP)Room:新地學(xué)樓3508專題三宇宙及層圈地球化學(xué)一、宇宙地球化學(xué)二、地殼與地幔地球化學(xué)三、海洋和大氣圈地球化學(xué)四、生物圈地球化學(xué)2二、大氣圈地球化學(xué)三海洋和大氣圈地球化學(xué)1、大氣圈的結(jié)構(gòu)2、大氣圈的化學(xué)成分3、大氣圈物質(zhì)交換（循環(huán)作用）4、大氣圈的化學(xué)演化大氣圈：固體或液體地球表面以上的空氣層稱為大氣圈，

是一個(gè)重要的從陸地到海洋傳輸物質(zhì)的途徑。二、大氣圈地球化學(xué)上限模糊，難以確定大氣圈：固體或液體地球表面以上的空氣層稱為大氣圈，

是一個(gè)重要的從陸地到海洋傳輸物質(zhì)的途徑。二、大氣圈地球化學(xué)1.大氣圈的結(jié)構(gòu)大氣圈的結(jié)構(gòu)：根據(jù)高度和溫度的變化人類活動和賴依生存的主要空間－90oC

幾乎沒有臭氧，大量紫外線未被吸收；光化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)烈大氣的最高層天氣現(xiàn)象：云、雨、雪、雷？二、大氣圈地球化學(xué)1.大氣圈的結(jié)構(gòu)

中間層之上的暖層和逸散層由于太陽輻射強(qiáng)度的變化，使得各種成分離解過程表現(xiàn)出不同的特征，大氣的化學(xué)組成也隨著高度增加而有很大的變化，構(gòu)成非均質(zhì)層。對流層：均質(zhì)層二、大氣圈地球化學(xué)1.大氣圈的結(jié)構(gòu)

對流層高度隨緯度的增高而降低：

大氣的對流強(qiáng)度在熱帶要比寒帶強(qiáng)烈的緣故。二、大氣圈地球化學(xué)地球各層圈厚度、體積、平均密度和質(zhì)量分布（White,2013）二、大氣圈地球化學(xué)2.大氣圈的化學(xué)成分大氣圈的化學(xué)成分1）干潔大氣（干空氣）CleanAir：N2、O2、Ar、CO2（99.99%），少量H2、Ne、Kr、Xe、臭氧等2）水汽Moisture3）懸浮在大氣中的固、液雜質(zhì)

（大氣染物）Impurity2.大氣圈的化學(xué)成分二、大氣圈地球化學(xué)2.大氣圈的化學(xué)成分大氣圈的化學(xué)成分：90%物質(zhì)集中在對流層二、大氣圈地球化學(xué)2.大氣圈的化學(xué)成分二、大氣圈地球化學(xué)主要集中在90km以內(nèi)，可分為兩部分：1）不可變氣體成分：N2、O2和Ar三種氣體，比列恒定，基本上不隨時(shí)間、空間而變化；2）易變氣體成分：水汽、二氧化碳和臭氧為主，其中變化最大的是水汽。2.大氣圈的化學(xué)成分二、大氣圈地球化學(xué)2.大氣圈的化學(xué)成分二、大氣圈地球化學(xué)2.大氣圈的化學(xué)成分二、大氣圈地球化學(xué)上冷下熱“逆溫”：污染現(xiàn)象？2.大氣圈的化學(xué)成分二、大氣圈地球化學(xué)3.大氣圈物質(zhì)的循環(huán)作用（1）源和匯的概念源：大氣中某物質(zhì)的來源匯：大氣中某氣體組分的消耗（2）氣體組分的源及其地球化學(xué)作用地幔去氣作用：H2O、H2、CO、N2、CO2、HCl、HF光合作用：O2、N2、CO2、CH4等的產(chǎn)生生物活動：CO2、SO2、H2S、NO2、Cl2、F2、Br2、I2（3）氣體組分的匯及其地球化學(xué)作用氧化作用（元素氧化態(tài)的變化對氧的消耗）碳酸鹽、生物巖及其它沉積巖的形成氣體分子逃逸二、大氣圈地球化學(xué)4.大氣圈的起源和演化二、大氣圈地球化學(xué)4.大氣圈的起源和演化（1）地球的原始大氣圈：地球增生后，星云剩余的氣體形成最初的大氣圈：H2、He；（2）現(xiàn)在大氣圈：N2、O2、CO2；Allegre(1987)二、大氣圈地球化學(xué)4.大氣圈的起源和演化（3）地球大氣圈物質(zhì)演化地球內(nèi)部氮排出和積累:（水和生物）

使大氣中N2不斷增加=>NH3的形成、生命的形成、硝酸鹽的形成=>固氮二、大氣圈地球化學(xué)4.大氣圈的起源和演化（3）地球大氣圈物質(zhì)演化氧的產(chǎn)生和演化大氣中氧的來源：a.光解作用（photodiaaociation）

2H2O

+紫外線=>O2+2H2（地球早期）b.光合作用（Photosynthesis）

6CO2

＋6H2O＋可見光=>6O2+C2H12O6

氧的增加：火山作用減弱=>生物的產(chǎn)生二、大氣圈地球化學(xué)4.大氣圈的起源和演化海洋和大氣圈無氧時(shí)期（2.5Ga前）大氣圈和海水表面少量氧，海水深部無氧時(shí)期

（2.5-1.7Ga）大氣圈和海水富含游離氧時(shí)期二、大氣圈地球化學(xué)海洋中藍(lán)細(xì)菌Ca.

0.5

Ga3.大氣圈的起源和演化二、大氣圈地球化學(xué)4.大氣圈的起源和演化大氣含量氧與生物強(qiáng)度的關(guān)系二、大氣圈地球化學(xué)4.大氣圈的起源和演化大氣CO2含量與生物強(qiáng)度的關(guān)系遞減趨勢二、大氣圈地球化學(xué)4.大氣圈的起源和演化二、大氣圈地球化學(xué)4.大氣圈的起源和演化（3）CO2和O2的變化及其對沉積作用的影響：由前太古代至顯生代，CO2降低，O2增高將產(chǎn)生以下影響：太古代海水具有低的pH值=>碳酸鹽、硫酸鹽不飽和，低離子電位的陽離子具有較高的溶解度。（Fe亦可遷移）顯生代海水pH值=

8.1，局部海水中的碳酸鹽、硫酸鹽可以飽和形成碳酸鹽和硫酸鹽沉積。二、大氣圈地球化學(xué)二、大氣圈地球化學(xué)4.大氣圈的起源和演化二、大氣圈地球化學(xué)4.大氣圈的起源和演化二、大氣圈地球化學(xué)4.大氣圈的起源和演化三海洋和大氣圈地球化學(xué)小結(jié)海洋地球化學(xué)

元素分布特征，鹽度，氯度，海洋起源大氣地球化學(xué)大氣起源及演化三海洋和大氣圈地球化學(xué)思考題海洋的形成和演化地球大氣的演化對成巖成礦作用的影響SummaryofEarthDifferentiation(refractories)(volatiles)(siderophile&chalcophile)(lithophile)(atmophile)(lostduetoimpacts)(lateveneer)太陽星云凝聚和吸積過程地核硅酸鹽地球原始大氣InnerCoreOuterCore原始地幔MoonLowerMantleUpperMantleContinentalCrustOceanicCrustModernOcean&Atmosphere(continuingcometaryflux?)(partialmelting;liquid-crystalpartitioning)(platetectonics:partialmelting,recycli