我要投搞

标签云

收藏小站

爱尚经典语录、名言、句子、散文、日志、唯美图片

当前位置:主页 > 大气圈 >

早期大气圈的成分

归档日期:10-01       文本归类:大气圈      文章编辑:爱尚语录

  中地数媒(北京)科技文化有限责任公司奉行创新高效、以人为本的企业文化,坚持内容融合技术,创新驱动发展的经营方针,以高端培训、技术研发和知识服务为发展方向,旨在完成出版转型、媒体融合的重要使命

  地球大气圈的主体一般被认为由地幔和地壳脱气形成,脱气可在火山喷发过程中直接发生e68a236,或者通过地表岩石的风化间接进行。两者中无论从现代脱气速率、还是从估算的过去脱气速率看,火山作用都应是最重要的。通过质量平衡计算,将大气圈、水圈、生物圈和沉积物中挥发分的总和中超过地壳风化作用所能提供的部分称之为过剩挥发分(Rubey,1951)。这些过剩挥发分主要是上述几个近地表层圈中的H2O、CO2和N2。对比近地表层圈或储库中这些过剩挥发组分与火山气体中相同组分的含量,已发现两者的相对比例是一致的(表9.2)。这有力地支持了这些气体的火山成因,同时又证明了大气圈由脱气形成。

  根据太古宙早期地幔中存在金属铁,曾提出了两种有关早期脱气大气圈成分的模型。因为金属铁是重要的氧化-还原缓冲剂,如果脱气时尚存在金属铁,化学平衡反应应释放出大量 H2、CO 和 CH4及少量 CO2、H2O、H2S 和 N2。反之应释放出大量CO2、H2O和N2及少量H2、HCl和SO2(Holland,1984)。已有证据表明地核形成于积吸过程的晚期阶段,最初的大气圈很可能主要由 CO2、H2O和 N2组成(Condie,1989),但也不应完全排除脱气开始于积吸过程完成之前,即金属铁还存在于地幔中之时。如果情况正是如此,最初的大气圈应主要由 H2、CO和 CH4组成。撞击诱发脱气说的拥护者主张最初大气圈主要由H2O、CO和N2组成,与金星现代的大气圈成分相似(Tajika and Matsui,1993)。总之,鉴于早期脱气和地核形成的相对时间不能确切地确定,最早脱气大气圈的成分也因此无法完全肯定。然而,有多方面的证据表明,大约在 4.0 Ga 前地球大气圈曾是富CO2和H2O的(Holland,et al.,1986;Kasting,1987)。这些证据包括:当时存在流动的水、存在着导致温室效应的 CO2,以及金星和火星大气圈主要由 CO2组成等等。

  只要初期的地球还很热,所有的挥发组分应全留在大气圈中。当地表温度冷却到100℃后,水自大气圈凝聚形成大洋,并导致一场全球性的暴雨。虽然尔后来自大陨石撞击所产生的热可能使最早的大洋发生短暂的蒸发作用(Spleep,et al.,1989),但是岩石记录表明于3.8 Ga前液态水就已在地表存在,并一直保持到现今。鉴于地球脱气的主体过程是在地球历史早期完成的,很可能早期的各大洋在相对短的时期内就能达到接近现今大洋的容积(Holland,1984)。

  自大洋出现始,古大气圈中各组分的含量就受这些组分在气、水两相间溶解平衡的控制。由于CO2、HCl和SO2在水中的溶解度较大,N2的溶解度相对小,所以大洋出现后的古大气圈中CO2、HCl和SO2含量应不同程度地降低,而N2则成为主要组分(Schlesinger,1997)。鉴于富电子的物质的还原性质、贫电子物质的氧化性质、氧化性物质能自还原性物质中获取电子使后者氧化而本身被还原,所以早期大气圈中占优势的组分N2、CO2、H2O等均为具中等还原能力的物质(Holland,1984)。地幔中存在的橄榄石(FeMgSiO4,其中含二价铁)可作为缓冲剂,使得更具还原性的气体,诸如H2、CH4和NH3等不可能大量出现于火山喷气中(Kasting,1993)。再者,即使地幔能释放出少量H2,它也会逃离地球重力场,留下的少量H2将与CO2反应生成CH4(4 H2+CO2=CH4+2 H2O)(Warneck,1988)。在原始地球上,氨气(NH3)在大气圈上层中遭受光分解作用,产生出N2和随后向空间逃逸的H2。因此,很可能当生命出现时,大气圈中N2为优势组分,其次为与大洋处于平衡的那部分H2O和CO2,以及来自当时还在继续进行的火山喷发的其他微量气体(Hunten,1993)。那时的大气圈中肯定没有O2,在大气圈上层中通过H2O的光分解而产生的少量的O2,由于还原性气体和地壳矿物的氧化而迅速耗尽(Walker,1977;Kasting and Walker,1981)。

本文链接:http://cvtaxpayer.com/daqiquan/85/