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地球的海水起源自哪里?海水如何形成?


地球的海水起源自哪里?海水如何形成?

海洋是覆盖在固体地球圈层之上的水圈一部分,而且作为地球最大的水体———海洋也是地球区别于其他行星的显著标志。现今地球上的水作为重要的介质或地质流体,影响着深俯冲地壳的脱水、矿物相变、板片熔融、地幔交代与熔融、岩浆分离与结晶、火山喷发或溢流、岩石变形、深源地震等(李三忠等,2015b)

地球的海水起源自哪里?海水如何形成?


海水的起源自哪里?

海水是火山喷发释放的水长期积累的结果?

迄今,地球拥有13.7108km3的液态海水。科学家早期认为海水是火山喷发释放的水长期积累的结果,但火山岩中含水量不到5%,即使地壳中火山岩中的水全部释放也不到目前海水量的50%,而且海水中含有火山岩中很少有的元素,如ClNaKBrSBIBiRa等。

海水是大气中冷凝出来的?

有学者提出海水是大气中冷凝出来的,但目前大气中含水蒸气仅为海水量的十万分之一。

海水来自冰彗星雨?

第三种观点由美国物理学家弗兰克(1968)提出,认为海水来自冰彗星雨,但冰彗星体积小,与地球接触机会少,这种解释也存在很多的不合理性(吕炳全和余汉抛,1990)

地球水圈的形成是由星云物质中的水在地球形成过程中直接聚集而来?

目前科学家已经证实,通过对太阳系和宇宙分析,水并不是地球特有的物质。在宇宙空间,存在形成水的化学反应。星云物质中主要由H2(77)He(22)组成,在高能宇宙射线的作用下,根据离子-分子反应法则,它们将发生一系列化学-核反应,形成包括水在内的许多元素和化合物(吕炳全和余汉抛,1990)。因而,水以多种形式大量存在于星际物质和太阳系中。在地球形成初期,原始宇宙物质通过涡流和凝聚作用聚集起来,地球在不断运转中使得以FeNi为主的重元素向地心下沉,形成原始地核,另一些轻元素上浮形成硅酸盐原始地幔,并最终演化出原始地壳。水属于轻物质,自然聚集到地球表层。地球表层存在液态水,是因为地球正好处于太阳系中的宜居带,正好是水以液态存在的温度范围,因而通过不断的水聚集事件,形成水圈。

如果地球远离太阳一点,则地球上液态水可能冻结,相反,如果靠近太阳一点,则地球上的液态水可能蒸发殆尽或以离子态、气态形式存在。可见,地球水圈的形成是由星云物质中的水在地球形成过程中直接聚集而来,这也得到以下事实的佐证:

①海水和宇宙中元素的化学状态基本一致,如海水中主要成分HONaMgClKCa等元素以H2ONa+、Mg2+、Cl-、K+、Ca2+等状态存在,这些元素的化学状态同样存在于宇宙中,共同点是重元素少、轻元素多,不同点是海水中He早已在早期大气中逸散,而NaMgCa以极性分子大量存在;

②海水中含盐量高,标准盐度约3.5%,主要有NaMgClKSI等元素,这些元素在海水中丰度很高,它们并非是来自岩石风化的产物,而是与星际物质中的一致。所以,海水中盐类以原始状态存在至今,虽然经历了漫长的由地史时期火山喷发导致的水、大气电离层的离子水、彗星水的补充,但海水的基本性质没有改变。

地球的海水起源自哪里?海水如何形成?


本文摘编自李三忠, 索艳慧, 郭玲莉编著《海底构造原理》第一章,内容有删减。


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