笔名探矿者—一个立志执着于探索自然和学术的“打工者”。1962年5月生,福建人,1982年毕业于成都地质学院找矿系,地质调查专业 工学学士 高级工程师。长期从事地质调查、矿产勘查以及矿床学和矿床地球化学研究。在该职业生涯中,积累了三十多年来的地质勘查和找矿经验,脚踏实地一步一个脚印一路走来,具有丰富的工作经验,认识了矿产资源在地壳中的成矿机理,掌握了构造控矿因素与成矿地质规律对找矿预测的意义。本人的专长是既懂理论研究、也精通矿产勘查,善于将两者紧密结合,因而有关成果受到各地政府的关注及业内专家的高度肯定。
| 地球科学原理之二十六 去气作用对地球的作用 |
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作者：廖永岩 编辑：探矿者
前面我讨论了地球的去气作用，从这回开始，无们开始讨论第二节 地球演化过程中的pH平衡。首先，我们来看看前面讨论过的地球去气作用对地球演化的作用。 目前为止，人类仅在地球上发现生命的存在（Bada, 2004; Owen, 1984; Grady, 2003）。生命能在地球上存在，主要是因为地球有适于生命存在的比较温和的环境条件。温度和pH值，是影响生命生存的两个重要的环境条件。地球的温度不太高，也不太低，使液态的海洋能够存在，且昼夜温差变化也不太大。地球的生命起源于海洋，在生命起源时，海洋的pH值不太高，也不太低，比较适于生命的存在（Bada, 2004）。那么，地球上为什么会有如此适合生命生存的温度和pH值呢？在地球演化过程中，地球为什么能保持pH平衡呢？这历来是科学家想知道的问题，也是一直没有得到解决的问题。所以，对这些现象和问题的研究，不仅可以认识过去，更可以预测未来全球变化的趋势，为人类及地球生命的可持续生存，提供宝贵的资料。我们利用现有的地质、生物、化学、天文和气候资料进行约束，就地球演化过程中的pH值平衡提出了理论。 1 地球的去气作用及其对地球的作用 地球具有去气作用（Ozima and Podosek, 1983; Berner, et. al., 1983; Chester, 1993）。自从地球开始熔融分层开始，至地球完全固化为止，地球能不断地从内部排出水蒸气、CO2、HCl、HF、N2和SO2等气体（Chester, 1993; Wignall, 2001; Sigurdsson, 2000; Tabazadeh and Turco, 1993; 陈福等，1997；陈福，2000）。由于地球的去气作用，我们有了今天的海洋，有了今天的大气层，这已形成共识（Hunten, 1993; Deming David, 2002; Matsuda and Marty, 1995; Marty, 1995）。可以这样说，除陨石从地外带来一部分CO2外，地球上绝大部分CO2（Grieve, 1998），都是由于地球的去气作用而形成的。 熔融的地球，由于不断向外辐射能量，外表层较轻的岩浆冷凝成花岗岩质原始地壳（Chambers, 2004; McClendon, 1999; Nutman, et. al., 2001）。内部也逐渐分化出地幔、地核等各个层次（Chambers, 2004）。由于地球不断向外辐射能量降温，地表的温度降至水蒸气的凝聚点以下时，原始大气中的水蒸气凝聚成水，这就有了原始的海洋（Deming David, 2002; Kasting, 1988）。地球刚形成时，太阳光的强度远比现在低（Canuto, et. al., 1983），若没有大气中的CO2的温室效应作用，地球表面的温度将继续下降。当地球表面温度降至冰点以下，海洋将结冰，最后，地球有可能变成一个像木卫二一样的大冰球（Greenberg and Geissler, 2002）。由于地球去气作用产生的CO2等温室气体，再加上当时还没有生物制造O2（Nutman, et. al., 2001），O2含量相当低，而去气气体本身具有强还原性（Allard, 1983），这使大气中的甲烷等还原性气体含量相对较高（Pavlov, et. al., 2000），这些温室气体共同产生温室效应，使地球的温度保持在冰点以上，使地球不至于完全变成大冰球。 所以，可以说，地球的去气作用通过不断从地球内部排出CO2等气体，通过增强温室效应，解决了地球继续降温的问题。但同时，它又带来了另一个地表会因CO2等温室气体过多而增温的问题。 若地球的CO2等温室气体过多逐渐增多，而没有相应的减少或控制措施的话，最终地球肯定会像金星一样，成为一个生命不可能生存的星球。那么，地球怎么解决这个温室气体过多而增温的问题呢？是什么原因使地球没有成为第二个金星？且听下回分解。 未完，待续。 下回预告：地球科学原理之27 碳平衡系统对地球的作用 参考文献： 陈福. 酸性含矿热液的成因及成矿演化模式. 地质地球化学, 2000, 28(1): 48-52 陈福, 王中刚, 朱笑青. 自然界酸性溶液的形成和向成矿溶液演化机理-表生循环水向成矿溶液演变机理之(二), 矿物学报, 1997, 17(4): 399-411 Allard P. The origin of hydrogen, carbon, sulphur, nitrogen and rare gases in volcanic exhalations; evidence from isotope geochemistry. In: Tazieff H., Sabroux J. C. ed. Forecasting volcanic events. Amsterdam: Elsevier Sci. Publ. Co., 1983, 1: 337-386 Bada J. L. How life began on Earth: a status report. Earth and Planetary Science Letters, 2004, 225(3-4): 253-269 Berner R A， et al. The carbonate －silicate geochemical cycle and its effect on atmospheric CO2 over the past 100 million years. American Jour Science, 1983, 283: 641-683 Canuto V. M., Levine J. S., Augustsson T. R., Imhoff C. L., Giampapa M. S. The young Sun and the atmosphere and photochemistry of the early Earth. Nature, 1983, 305: 281-286 Chambers J. E. Planetary accretion in the inner Solar System. Earth and Planetary Science Letters, 2004, 223:241-252 Chester D. Volcanic gases and the effects of volcanoes on climate. Chester D. (eds.) Volcanoes and Society. London: Edward Arnold Press, 1993. 158-185 Deming David. Origin of the ocean and continents; a unified theory of the Earth. International Geology Review, 2002, 44: 137-152 Grady M. M. Astrobiology; the search for life beyond the Earth. Geology Today, 2003, 19: 99-103 Greenberg R.; Geissler P. Europa's dynamic icy crust. Meteoritics & Planetary Science, 2002, 37: 1685-1710 Grieve R. A. F. Extraterrestrial impacts on Earth; the evidence and the consequences. In: Grady, M. M.; Hutchison, R.; McCall, G. J. H.; Rothery, D. A. ed: Meteorites; flux with time and impact effects. Geological Society Special Publications, 1998, 140: 105-131 Hunten D. M. Anonymous. In: Atmospheric ed. evolution of the terrestrial planets. Special section; evolution of atmospheres. Science, 1993, 259: 915-920 Kasting J.F. Runaway and moist greenhouse atmospheres and the evolution of Earth and Venus. Icarus 1988, 74: 472-494. Marty B. Nitrogen content of the mantle inferred from N2-Ar correlation in oceanic basalts. Nature, 1995, 377: 326-329 Matsuda J., Marty B. The 40Ar/36Ar ratio of the undepleted mantle; a reevaluation. Geophysical Research Letters, 1995, 22: 1937-1940 McClendon J. H. The origin of life. Earth-Science Reviews, 1999, 47: 71-93 Nutman A. P., Friend C. R. L., Bennett V. C. Review of the oldest (4400-3600 Ma) geological and mineralogical record; glimpses of the beginning. Episodes, 2001, 24: 93-101 Owen T. Life as a planetary phenomenon. Advances in Earth-Oriented Applications of Space Technology, 1984, 4: 31-38 Ozima M, Podosek F A. Noble gas geochemistry. Cambridge: Cambridge University Press. 1983. 1-36 Pavlov A. A., Kasting J. F., Brown L. L., Rages K. A., Freedman R. Greenhouse warming by CH4 in the atmosphere of early Earth. Journal of Geophysical Research, E, Planets, 2000, 105: 11981-11990 Sigurdsson H. Evidence for volcanic loading of the atmosphere and climatic response. Palaeogeogr Palaeoclimatol Palaeoccol, 2000, 89: 277-289 Tabazadeh A, Turco R. Stratospheric chlorine injection by volcanic eruptions: HCl scavenging and implications for ozone. Science, 1993, 260: 1082-1086 Wignall P B. Large igneous provinces and mass extinction. Earth - science Reviews, 2001 53: 1-33
（注：本“地球科学原理”系列，是根据廖永岩著，海洋出版社（2007年5月）出版的《地球科学原理》一书改编而来，转载者请署明出处，请不要用于商业用途）
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