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地球水的演变

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一．海相沉积

海相沉积是指海洋环境下，经过海洋动力过程产生的一系列沉积，包括来自陆上的碎屑，海洋生物骨骼和残骸，火山灰和宇宙尘等，具有海洋环境的一系列岩性特征和生物特征。

经过39亿年的沉积，累积起来的沉积层有多厚呢？中国科学家在珠穆朗玛地区发现的海相沉积厚度为1.1万米，美国科学家在阿巴拉契亚山脉发现的海相沉积厚度为1.2万米，四川平原的海相沉积厚度为7000米，塔里木地区的海相沉积厚度为8000米。海洋沉积物的沉积速度大约为每千年1至3毫米，要沉积1.2万米大约需要40亿年。

二．地球水的总量

地球地壳在39亿年前爆炸（详情请看“生命起源于地壳爆炸”），爆炸口在太平洋。当时大量的高压水蒸气从地球内部喷出，这些水蒸气冷却之后回落地面便形成大海。地壳爆炸时究竟产生了多少地球水？

地壳的结构划分为两大类：一是地壳爆炸之后重新形成的新地壳，也就是海洋地壳，称之为海盆；二是未爆炸的地壳，也就是陆地地壳，称之为陆盆。根据上面的讨论，美国科学家在阿巴拉契亚山脉发现海相沉积厚度为1.2万米，这表明39亿年前地球的陆盆水深超过1.2万米。还有，珠穆朗玛地区的海相沉积厚度为1.1万，四川平原的海相沉积厚度为7000米，塔里木地区的海相沉积厚度为8000米。很显然，这些沉积都发生在陆盆上，陆盆上的海相沉积厚度在7000米和12000米之间。这表明陆盆上的地势有高有低，在加里东造山运动之前（4.4亿年前），四川平原的地势就比美国阿巴拉契亚山脉地区的地势高出5000米。而海盆的平均水深要大于陆盆约2000米。所以，39亿年前，海水的深度大约在7000米和14000米之间，海水的平均水深大约为1万米。我们就用1万米的平均水深来估算地球水的总量。这里所说的1万米的平均水深是指把地球看成一个标准的球体，这个球体的表面被1万米的水深包围着，以下所说的平均水深的含义与此相同。

球的体积公式为：V=(4/3)πR3，地球的半径R=6.3782×106米。水深用H来表示，则H=1×104米。由此便可以求出地球水的体积，计算如下：

V = (4/3)πR3－(4/3)π(R－H)3

  = (4/3) ×3.14×(6.3782×106)3－(4/3) ×3.14×(6.3782×106－1×104)3

  = 5.1016×1018（米3）

计算结果表明，地壳爆炸时产生的地球水的总体积大约为5.1016×1018米3，其质量大约为510亿亿吨，大约是目前地球水量的3.7倍。

地壳爆炸时，510亿亿吨高压水蒸气从地球内部喷出，冷却之后回落地面，形成平均约1万米的水深，把地球表面全部包围了起来！当如此浩瀚的水量从地球内部喷出时，其温度超过1000摄氏度。其爆炸力究竟有多可怕？你慢慢去体会吧！

三．陆地的出现

目前地球水的总量为多少呢？美国地质调查局于2012对地球水资源重新进行统计，绘制出了一张地球水资源总量图。研究人员发现，如果把地球上所有的水——海水、河水、地下水、水蒸气、甚至动物和人身体里的水都收集起来，将能形成一个直径为1385公里的“水球”，这些水的体积将有13.86亿立方公里（1.386×1018米3）。根据目前地球水的体积，可以求出目前地球水的平均水深约为2700米。

从39亿年前至现在，地球水减少了多少呢？用△V来表示地球水的减少量，则有如下等式：

△V=5.1016×1018米3－1.386×1018米3=3.7156×1018米3

地球水减少的平均速率=3.7156×1018米3/39亿年=9.5272×1016米3╱亿年。

计算结果表明，每经过1亿年时间，地球水大约要减少9.5272亿亿立方米，大约为9.5亿亿吨。

39亿年前，地球被1万米的平均水深包围着。目前地球水的平均水深大约为2700米，39亿年来地球水的平均水深减少了7300米，每经过一亿年地球水的平均水深就要减少187米。减少的地球水流到哪里去了？自然流入到地幔的上层。这意味着，目前地幔上层的水柱厚度达到了7300米。地幔的厚度增加了，自然会把地壳往外推，结果，地壳就会产生褶皱运动而形成山脉，地面就会上升。地幔中水柱的厚度增加多少，地壳就会往外移动多少，地面就会上升多少。所以，39亿年来地面平均上升了7300米，每经过一亿年地面平均上升187米。

从39亿年前到8亿年前，历时31亿年。在这31亿年时间内，地球水的平均水深减少了5797米（31亿年×187米╱亿年=5797米），只剩下4203米。减去目前地球水的平均水深2700米，其值为1503米。按照目前的海拔标准，在8亿年前，海拔超过1503米的地面才能露出水面。

从39亿年前到6亿年前，历时33亿年。在这33亿年时间内，地球水的平均水深减少了6171米（33亿年×187米╱亿年=6171米），只剩下3829米。减去目前地球水的平均水深2700米，其值为1129米。按照目前的海拔标准，在6亿年前，海拔超过1129米的地面才能露出水面。

从39亿年前到4亿年前，历时35亿年。在这35亿年时间内，地球水的平均水深减少了6545米（35亿年×187米╱亿年=6545米），只剩下3455米。减去目前地球水的平均水深2700米，其值为755米。按照目前的海拔标准，在4亿年前，海拔超过755米的地面才能露出水面。

那么，地球上什么时候才出现陆地呢？很显然，最早露出水面的必定是那些高耸的山脉。地球上大部分的山脉是在加里东造山运动之后形成的。加里东运动开始于距今5.7亿年，结束于距今4亿年，以英国苏格兰的加里东山而命名。而加里东造山时期则发生在志留纪末泥盆纪初，志留纪大约开始于4.4亿年前。所以，地球上大部分的山脉是在4.4亿年内形成的。

在加里东造山运动之前，曾经出现过三次较大的造山运动。第一次造山运动发生于26亿年前，称之为阜平运动，主要造山地点在保定市阜平县。第二次造山运动发生于25至18亿年前，称之为吕梁运动，主要造山地点在吕梁山。第三次造山运动发生于8亿年前，称之为晋宁运动，主要造山地点在云南中、东部的晋宁、玉溪等地。所以，8亿年前，地球上地势最高的地方应该在阜平县、吕梁山和云南的晋宁、玉溪等地。

目前保定市阜平县最高的山是歪头山，海拔为2286米。但8亿年前，歪头山的海拔高度并不是2286米，因为每经过1亿年，地球水的平均水深就要减少187米。所以，8亿年前歪头山的海拔高度应该是790米（2286米－8亿年×187米╱亿年=790米）。同样道理，6亿年前，歪头山的海拔高度应该是1164米（2286米－6亿年×187米╱亿年=1164米）。

目前吕梁山的海拔高度最高为2500米。8亿年前，吕梁山的海拔高度最高应该是1004米（2500米－8亿年×187米╱亿年=1004米）。6亿年前，吕梁山的海拔高度最高应该是1378米（2500米－6亿年×187米╱亿年=1378米）。

目前晋宁地区的最高山为谷堆山，海拔高度为2648米。8亿年前，晋宁地区的最高山的海拔高度应该是1152米（2648米－8亿年×187米╱亿年=1152米）。6亿年前，晋宁地区的最高山的海拔高度应该是1526米（2648米－6亿年×187米╱亿年=1526米）。

根据上面的推算，8亿年前，海拔超过1503米的地面才能露出水面。但8亿年前，地球上没有任何地方的海拔超过1503米。所以，8亿年前地球上没有出现陆地，全部土地都被海水淹没。

6亿年前，海拔超过1129米的地面才能露出水面。那时，阜平县歪头山的海拔高度是1164米，吕梁山的最高海拔高度是1378米，晋宁地区的最高山的海拔高度是1526米，这几处地方的海拔高度都超过了1129米。所以，6亿年前，阜平县的歪头山，吕梁山的大部分地方，云南晋宁、玉溪的大部分地方都露出了水面。但地球上的其它地方仍然被海水淹没。

4亿年前，海拔超过755米的地面才能露出水面。那时，加里东造山运动已经结束，在地球上形成了很多山脉，这些山脉的海拔高度都超过755米。所以，4亿年前，地球上已经有很多地方露出水面，出现了大片陆地。