水的演化-水的演变全过程

1.从少到多,从酸性到碱性

自从地球形成以后,地球上的岩浆活动、火山喷发、陨石坠落以及水的演变全过程等现象就从未停止过,并且还将持续下去。经过以上的自生和外生过程,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1/1()。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。

同时,随着自然环境的变化,水也由酸性逐渐变为碱性。35亿年前,由于大气中含氧量低,且含有氯化氢和二氧化碳等气体,因而海水是酸性的。原始酸性的大洋水与当时偏于碱性的火成岩发生作用,于是便产生了中性或偏碱性的溶液,主要的碳酸根和重碳酸根离子逐步被氯原子所取代,使早期的大洋逐渐向氯离子为主的现代大洋过渡。在距今15亿〜20亿年时,海洋中出现了真核细胞的绿色植物。绿色植物通过光合作用产生大量的游离氧,不但满足海洋中各种氧彳匕反应所需要的氧,而且这些氧从水中逸至大气中,使水圈和大气圈开始具备现代特点。此时因为有了足够的游离氧,从而使二氧化碳转化为碳酸根,还原硫转化为硫酸根。海水中除了含有大量的氯化物以外,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值升高,使古代酸性海水逐渐演变成以氯化物和硫酸盐组成的弱碱性的现代海水。

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2.水的三态形成

地球内部含有大量的水,这些水由在宇宙中的尘埃凝聚成地球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,原始物质处于熔融状态;又因为地球自转速度很快产生重力离心分异,使重物质下沉,轻物质上升,于是便使得活动性最强而又是最轻的物质之一的水,转移到地球外壳。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,形成原始水圈。据估计,大约6亿年前,地表温度降低到30P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,地表形态的变化以及气温在各地的差异等,在某些高纬度、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,由此逐步形成了气态水、液态水和固态水共存,三态相互转换的水圈一现代水圈。

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