【文章內(nèi)容簡介】 H4及少量 COH2O、 H2S和 N2。 （ 2） 如果不存在金屬鐵 ， 則大量放出 CO H2O和 N2及少量 H HCl和SO2。 有證據(jù)表明地核形成于積吸過程的晚期階段 ， 最初的大氣圈很可能主要由 CO H2O和 N2組成 。 撞擊誘發(fā)成因者認為：最初大氣圈主要由 H CO、 N2組成 ， 與金星現(xiàn)代大氣成分相似 。 可以肯定的是： 地球早期大氣富 CO2和 H2O。 證據(jù)： 當時存在流動的水和導致溫室效應的 CO2， 以及金星和火星大氣圈主要由 CO2組成等等 。 31 三、大氣圈和水圈的演化 早期的大洋 水蒸汽凝聚而成 早期含有酸性物質(zhì)， pH7，由于 Na、 Mg、 Ca、 Fe等離子加入，變?yōu)榻行裕?pH為 8～ 9）。 早期大洋演化歷史的證據(jù) （ 1） 太古宙早期綠巖系主要由鎂鐵質(zhì)火山巖和火山碎屑巖組成； （ 2） 太古宙化學沉積巖和礦石在類型和組合上可同現(xiàn)代海底熱液成巖成礦相對比； （ 3） 太古宙海相碳酸鹽 （ 方解石 ） 與新生代海相方解石相比 ， 顯示出富Mn2＋ 和 Fe2＋ ， 貧 w（ 18O） ／ w（ 16O） ， 以及低的 w（ 87Sr） ／ w（ 86Sr）比值 （ 接近地幔 ） 的特征 。 受到幔源的影響 32 三、大氣圈和水圈的演化 大氣圈－海洋系統(tǒng)的演化 年輕昏暗太陽的難題 ， 只相當于現(xiàn)今的 25～ 30％ ， 按照這樣的太陽亮度變化 ， 如果地球歷史中的大氣圈與現(xiàn)今大氣圈的特征相似 ， 則地表的平均溫度應該一直保持在冰點之下 ， 直到 2Ga前為止 。 實際上 ， 水存在 。 一種可能的解釋 ：早期大氣圈中含有濃度比現(xiàn)今高很多的 CO2和其它溫室氣 。 33 三、大氣圈和水圈的演化 大氣圈－海洋系統(tǒng)的演化 碳酸鹽－硅酸巖循環(huán) 34 三、大氣圈和水圈的演化 大氣圈 CO2的演化歷史 35 三、大氣圈和水圈的演化 大氣圈自由氧（ O2）的演化歷史 ： （ 1） 新太古代 、 古元古代曾有大量化學沉積成因的條帶狀鐵建造 ， w（ Fe3＋ ） ／ ［ w（ Fe3＋ ） ＋ w（ Fe2＋ ） 比值介于 ～ 。 （ 2） 新太古代－古元古代形成的碎屑沉積成因的晶質(zhì)鈾礦和黃鐵礦礦床在世界各地多處發(fā)現(xiàn) ， 而中元古代以后未見此類礦床 。 （ 3） 紅層是三價鐵氧化物膠結(jié)的碎屑巖 ， 。 （ 4） 蒸發(fā)成因硫酸鹽 （ 石膏和硬石膏 ） 大約自 。 （ 5） ， 花崗巖中的鐵完全被氧化 ， 而鎂鐵質(zhì)巖中的鐵淋濾流失 （ 不完全氧化 ， 二價鐵流失 ） 。 36 三、大氣圈和水圈的演化 大氣圈自由氧（ O2）的演化歷史 37 三、大氣圈和水圈的演化 大氣圈自由氧（ O2）的演化歷史 ?早期大氣缺少自由氧 ， O2與還原性氣體反應和礦物風化消耗掉 。 ?當光合作用產(chǎn)生的氧氣超過還原作用消耗的氧氣 ， 大氣中的氧氣逐漸積累 。 ?最早大約在志留紀 （ 430Ma） 達到 21％ 的水平 ， 此后在 15～ 35％之間波動 。 ?Walker（ 1980） 研究認為：氧的質(zhì)量平衡取決于 O2與沉積巖中有機物長期凈掩埋量之間的消長關(guān)系 。 ?光合作用產(chǎn)生的 O2只有大約 2％ 留在大氣圈中 ， 其余均在沉積物中 。 ?人類活動破壞了 O2與 CO2之間的循環(huán)平衡 。 38 四、生物圈的演化與生物地球化學循環(huán) 生命的起源 來自于地球還是地外？ ～ 。 生命出現(xiàn)的第一步：非生物方式產(chǎn)生生命系統(tǒng)基礎的含碳有機化合物 。 20世紀 50年代 ， Miller實驗表明 ， CH NH H2經(jīng)放電產(chǎn)生氨基酸和一些簡單有機分子 。 氨基酸＋簡單有機分子 How？ RNA （ 1） 一種反應機制 （ 2） 一個能留住 RNA的分離部分的場所 （ 容器 ） （ 3） 一種能使 RNA免受其它種群混合的機制 （ 4） 存在包圍原始細胞壁的模 。 具有分裂和產(chǎn)生一種復制作用酶 39 四、生物圈的演化與生物地球化學循環(huán) 生命的起源 生命復制的下一個階段可能是氨基酸形成蛋白質(zhì) ， 然后形成 DNA（ 脫氧核糖核酸 ） ， 作為原始基因庫 。 再下一個階段：出現(xiàn)能夠提供能量供應和新陳代謝作用的細胞膜 。 至今還難以通過實驗手段將簡單有機分子聚合成能進行自我復制和新陳代謝 、 并被膜所包圍的生命體 。 40 四、生物圈的演化與生物地球化學循環(huán) 生物地球化學作用的演化 早期的光合作用 （ 1）產(chǎn)生甲烷的光合作用 一般反分兩步進行：真菌將有機物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榇姿猁}、 H2和 CO2，然后原始細菌再將它們轉(zhuǎn)化為甲烷。 CH3COOH→CO 2＋ CH4 CO2＋ 4H＋ → CH4＋ 2H2O （ 2）使硫氧化的光合作用 紫硫細菌和綠硫細菌在缺氧條件下將還原態(tài)硫氧化： 2H2S＋ CO2→ （ CH2O）＋ 2S0＋ H2O 2S0 ＋ 3CO2＋ 5H2O → （ CH2O）＋ 2SO42－ ＋ 4H＋ 41 四、生物圈的演化與生物地球化學循環(huán) 生物地球化學作用的演化 產(chǎn)生氧的光合作用 最早的證據(jù)： 太古宙和古元古代全球性條帶狀鐵建造的大量沉積一般均被視為存在產(chǎn)氧光合作用的證據(jù) 。 CO2+H2O → （ CH2O）＋ O2 氧對生命演化的效應 厭氧生物的絕滅 真核生物的出現(xiàn) 寒武紀生命大爆發(fā) ～ 42 四、生物圈的演化與生物地球化學循環(huán) 生物地球化學作用的演化 生物登陸后的地球化學作用 前提條件： 臭氧層的出現(xiàn) 對全球生物地球化學循環(huán)有影響的幾個關(guān)鍵新陳代謝方式： （ 1） 有氧化學自養(yǎng)作用影響硫地球化學循環(huán)； 2S＋ 2H2O＋ 3O2→ 2SO42－ ＋ 4H＋ （ 2） 有氧化學自養(yǎng)作用影響氮地球化學循環(huán) （ 硝化作用 ） ； 2NH4＋ ＋ 3O2→ 2NO2－ ＋ 2H2O＋ 4H＋ 和 2NO2－ ＋ O2 → 2NO3－ （ 3） 缺氧異養(yǎng)作用影響氮地球化學循環(huán) （ 脫銷細菌引發(fā)脫