九、地球上的水

地球上有水，是地球区别于太阳系其他行星的重要特征之一。水在自然环境中具有决定性的意义——没有水就没有生命，无论是动物还是植物都是如此。对人类来说，水尤其重要：水是重要的自然资源，是人类生活和生产不可缺少的物质条件。水与大气相互作用，共同决定着自然环境中的能量转化和物质交换，塑造着地球形态。正是地球上有了水，才变得今日如此生机勃勃。

关于地球水的来历，学术界目前尚有各种不同的说法。其中比较流行的看法是，地球中的水最初是作为结合水被禁锢于化合物中。在地球圈层分异过程中，有部分结合水被分离了出来，在岩浆活动中，从地球内部逸出地表， 并形成地表和大气圈中最原始的水，这种水称之为原生水。从原生水到今天的自然水体，在水量和水质方面都经历了漫长的演变过程。据估计，约 35 亿年前地球表层的水量只有目前的 1/10。在几十亿年的地质过程中，水不断从地球内部逸出来，使地表水量不断增加。目前，每年还大约有 660 立方公

里的水从地幔中逸出。另外，陨石和宇宙尘每年也给地球带来约 0.5 立方公里的水，但大约又有相同的水通过大气圈逸散到宇宙空间中去。从地球水的演变史看，原生水的化学成分和现代水体的化学成分也是有很大差别的：35 亿年前的原生水是强酸性的。距今 26 亿～35 亿年期间，强酸性水溶液与硅酸盐岩石作用，使水的酸性得到了一定程度的中和并汇有大量氯化物。距今约 26 亿～10 亿年期间，各种藻类出现并大量繁殖，生物作用使水除含氯化物外，又增添了大量碳酸盐和硫酸盐。从距今 10 亿年到现在，由于生物作用不断增强，海水又开始呈现为碱性，进而演化成为今之主要由氯化物和硫酸盐组成的现代海水。陆地上的淡水，主要是通过海洋蒸发和水循环而产生的。

水在地球上分布十分广泛，它不仅包括存在于地球表面的各种地表水—

—海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川，而且还包括存在于岩石、土壤孔隙中的地下水，以及存在于大气圈中的大气水等。地球上的所有这些水共同组成了地球外部的一个圈层——水圈。它与地球外部的其他圈层相互渗透、相互作用，构成了地球完整的自然地理环境。地球水圈中的水，上界可达大气对流层顶部，下界至深层地下水的下限。地球水圈的全部水体总储量为 13.86 亿

立方公里。其中 97. 47％是咸水，包括海洋、盐湖和高矿化地下水。陆地上

的冰川、江河、湖沼中的淡水，仅占地球总储水量的 2. 53％，其中大约 70

％为固态水——冰。

地球水圈是地球在长期演化过程中形成的。地球原始大气圈中的水汽和火山（包括喷泉）喷发出的气体，在地表降温后，水气凝结成云致雨，降落到地面汇成江河湖海。这个复杂的演化过程，前后经历了大约 35 亿年。地球水和水圈的出现，不仅改变了地表的形态，而且使大气中的物理现象变得复杂多姿。水圈通过蒸发—输送—降水—径流的形式，进行着周而复始的循环。通过水循环，水圈中的各水体互相交换，不断更新。据专家观测计算，大气水的更新期约 9～14 天，河水更新期约 12～20 天，土壤水约 1 年，沼泽水约 5 年，湖泊水更新期约 17 年，深部地下水活动性较差，更新一次大约为 1400

年，高山冰川为 1600 年，大洋水更新期为 2500 年。

极地冰川约为 10000 年。从原始水圈到现代水圈，水的化学成分、水量和水的分布等，都已经历了巨大的变化。