地球化学课件专题三3-海洋和大气圈地球化学－2

北京大学地球与空间科学学院地球化学研究所《地球化学》授课老师：李秋根E-mail:qgli@PhoneMP)Room:新地学楼3508专题三宇宙及层圈地球化学一、宇宙地球化学二、地壳与地幔地球化学三、海洋和大气圈地球化学四、生物圈地球化学2二、大气圈地球化学三海洋和大气圈地球化学1、大气圈的结构2、大气圈的化学成分3、大气圈物质交换（循环作用）4、大气圈的化学演化大气圈：固体或液体地球表面以上的空气层称为大气圈，

是一个重要的从陆地到海洋传输物质的途径。二、大气圈地球化学上限模糊，难以确定大气圈：固体或液体地球表面以上的空气层称为大气圈，

是一个重要的从陆地到海洋传输物质的途径。二、大气圈地球化学1.大气圈的结构大气圈的结构：根据高度和温度的变化人类活动和赖依生存的主要空间－90oC

几乎没有臭氧，大量紫外线未被吸收；光化学反应强烈大气的最高层天气现象：云、雨、雪、雷？二、大气圈地球化学1.大气圈的结构

中间层之上的暖层和逸散层由于太阳辐射强度的变化，使得各种成分离解过程表现出不同的特征，大气的化学组成也随着高度增加而有很大的变化，构成非均质层。对流层：均质层二、大气圈地球化学1.大气圈的结构

对流层高度随纬度的增高而降低：

大气的对流强度在热带要比寒带强烈的缘故。二、大气圈地球化学地球各层圈厚度、体积、平均密度和质量分布（White,2013）二、大气圈地球化学2.大气圈的化学成分大气圈的化学成分1）干洁大气（干空气）CleanAir：N2、O2、Ar、CO2（99.99%），少量H2、Ne、Kr、Xe、臭氧等2）水汽Moisture3）悬浮在大气中的固、液杂质

（大气染物）Impurity2.大气圈的化学成分二、大气圈地球化学2.大气圈的化学成分大气圈的化学成分：90%物质集中在对流层二、大气圈地球化学2.大气圈的化学成分二、大气圈地球化学主要集中在90km以内，可分为两部分：1）不可变气体成分：N2、O2和Ar三种气体，比列恒定，基本上不随时间、空间而变化；2）易变气体成分：水汽、二氧化碳和臭氧为主，其中变化最大的是水汽。2.大气圈的化学成分二、大气圈地球化学2.大气圈的化学成分二、大气圈地球化学2.大气圈的化学成分二、大气圈地球化学上冷下热“逆温”：污染现象？2.大气圈的化学成分二、大气圈地球化学3.大气圈物质的循环作用（1）源和汇的概念源：大气中某物质的来源汇：大气中某气体组分的消耗（2）气体组分的源及其地球化学作用地幔去气作用：H2O、H2、CO、N2、CO2、HCl、HF光合作用：O2、N2、CO2、CH4等的产生生物活动：CO2、SO2、H2S、NO2、Cl2、F2、Br2、I2（3）气体组分的汇及其地球化学作用氧化作用（元素氧化态的变化对氧的消耗）碳酸盐、生物岩及其它沉积岩的形成气体分子逃逸二、大气圈地球化学4.大气圈的起源和演化二、大气圈地球化学4.大气圈的起源和演化（1）地球的原始大气圈：地球增生后，星云剩余的气体形成最初的大气圈：H2、He；（2）现在大气圈：N2、O2、CO2；Allegre(1987)二、大气圈地球化学4.大气圈的起源和演化（3）地球大气圈物质演化地球内部氮排出和积累:（水和生物）

使大气中N2不断增加=>NH3的形成、生命的形成、硝酸盐的形成=>固氮二、大气圈地球化学4.大气圈的起源和演化（3）地球大气圈物质演化氧的产生和演化大气中氧的来源：a.光解作用（photodiaaociation）

2H2O

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

6CO2

＋6H2O＋可见光=>6O2+C2H12O6

氧的增加：火山作用减弱=>生物的产生二、大气圈地球化学4.大气圈的起源和演化海洋和大气圈无氧时期（2.5Ga前）大气圈和海水表面少量氧，海水深部无氧时期

（2.5-1.7Ga）大气圈和海水富含游离氧时期二、大气圈地球化学海洋中蓝细菌Ca.

0.5

Ga3.大气圈的起源和演化二、大气圈地球化学4.大气圈的起源和演化大气含量氧与生物强度的关系二、大气圈地球化学4.大气圈的起源和演化大气CO2含量与生物强度的关系递减趋势二、大气圈地球化学4.大气圈的起源和演化二、大气圈地球化学4.大气圈的起源和演化（3）CO2和O2的变化及其对沉积作用的影响：由前太古代至显生代，CO2降低，O2增高将产生以下影响：太古代海水具有低的pH值=>碳酸盐、硫酸盐不饱和，低离子电位的阳离子具有较高的溶解度。（Fe亦可迁移）显生代海水pH值=

8.1，局部海水中的碳酸盐、硫酸盐可以饱和形成碳酸盐和硫酸盐沉积。二、大气圈地球化学二、大气圈地球化学4.大气圈的起源和演化二、大气圈地球化学4.大气圈的起源和演化二、大气圈地球化学4.大气圈的起源和演化三海洋和大气圈地球化学小结海洋地球化学

元素分布特征，盐度，氯度，海洋起源大气地球化学大气起源及演化三海洋和大气圈地球化学思考题海洋的形成和演化地球大气的演化对成岩成矿作用的影响SummaryofEarthDifferentiation(refractories)(volatiles)(siderophile&chalcophile)(lithophile)(atmophile)(lostduetoimpacts)(lateveneer)太阳星云凝聚和吸积过程地核硅酸盐地球原始大气InnerCoreOuterCore原始地幔MoonLowerMantleUpperMantleContinentalCrustOceanicCrustModernOcean&Atmosphere(continuingcometaryflux?)(partialmelting;liquid-crystalpartitioning)(platetectonics:partialmelting,recycli