各种组成成分之间的相互影响

现在我们研究一下物质相互影响的主要特点，即表成地圈各种组成成分之间的物质交换。运动（能量）和物质由一个组成成分到另一个组成成分的传递，必然伴随着复杂的变化，从而造成地理壳许多单个结构出现新的性质， 并把单个结构联合成一个完整的系统。事实上这里所谈的是统一的自然过程，而在分析时，这个过程不可避免地要划分出许多单独的环节。这可以从两个方面来理解：一方面需要全面研究表成地圈每个“组合”，也就是每一个结构单位与所有其它结构单位的相互影响（例如，在热量交换、气体交换、水分循环、盐分交换等系统中对流层与世界海洋的相互影响）。另一方面， 在全球范围内，确切地说在表成地圈的范围内，对统一过程的所有参与者有循环和变化的概念是很重要的。因此，这里的意思是指地理壳（特别是水分） 各种形态的物质直到每个单独的化学元素都有世界循环。地球化学是从事研究地球上各种化学元素的性质及其迁移的规律。对地理学家而言，研究这些元素的循环并不是自己的目的。他们的任务主要是查明这种循环的地理结果。

可惜，我们还缺乏某种程度上完整的表成地圈物质交换状况的许多环节的定量资料。因此，经常只能作近似的或者完全的定性评价工作。

表成地圈物质的主要部分，大约有三分之二是集中在它的固体部分，即沉积壳。这里所指的几乎是所有的化学元素，但以轻原子占多数。门捷列夫

① 某些微生物通过化能合成作用制造有机物质，即通过对氨、硫化氢、氧化铁和其它化合物的氧化作用而获得能量。

周期表前二十种元素占地壳质量的 95％以上，而且其中仅仅氧、硅、铝三种元素几乎占 82％。在地壳沉积层上部也有近似的比例。不过象氧、碳这些轻元素的比重还会大大增加。

表 5 提供了表成地圈不同组成部分的化学成分，而且其中仅仅包括 18 种分布最广的元素（以及在生物和大气成分中起主要作用的氮的成分，虽然它在地壳中只占 32 位或 33 位）。为了更明显起见，在每一行数字中都以粗体字把三种主要元素标示出来。

地壳的物质是最有惰性的，它的特点是对微粒有强大的粘着力，但在其它的组成成分——水、空气、有机体的影响下发生了移动并且发生了强烈的循环。空气沿着裂缝和空隙渗入到岩石层，氧气可到达大约 1 公里深处，而二氧化碳、氮气、水蒸气可达到很大深度。自由水在全球循环的过程中，经常可从水圈经过气体壳而达到岩石圈，也就是自由水随着大气降水，以极其不同的形态积累在地壳表面和内部。岩石圈的水体是以各种化学成分的溶液、胶体溶液、悬胶体状态而存在。水是地壳中和地壳表面最活泼的作用物， 它向深处渗透，改变自己的成分和性质并逐渐呈现强酸性。

水和空气以自己的机械作用，即通过物理风化和剥蚀作用改造着地球固体表面。这时已发生相变的水，以冰和雪的固体形式起着本质上的作用。大家知道这种改造的结果，一方面是形成了多种形式的刻蚀地貌：河谷和冲沟， 冰碛垄岗和丘陵、冰斗和冰川槽、蛇形丘、沙丘、冻土小丘和盘状洼坑等等； 另一方面这种过程的结果，是在地球表面时较低地段，碎屑物质堆积起来， 并且以角砾、石砾、砂土、粘土和黄土等各种成分堆积成很厚的疏松冲积土。

在地壳中，水、游离氧和二氧化碳的地球化学作用的重要性不可忽视。在化学风化的过程中基岩中的原生矿物（主要是铝硅酸盐类）被破坏并形成次生矿物（含水硅酸盐）。在氧化作用、水化作用以及其它反应的条件下，水和大气气体发生联系，并且参加到新形成的岩石中去（由于不是偶然发生的，因而在沉积岩中氧和碳的作用与火成岩比较起来也就大得多）。这时有机体起着特别积极的作用，而关于这一点我们将在下面单独地加以论述。岩石（盐类、石膏、石灰岩）的溶解作用导致了地下溶洞、塌陷、沉陷现象的形成，并且从岩石圈里把许多呈游离状态的化学元素携带出来（因而在沉积壳中象钠、镁、硫、钾、钙等这类元素有关的化合物就减少了，见表 5）。应该指出：还从外面，即从其它外壳有一定数量的固体物质进入地壳。

随着陆地表面上的大气降水会有 Ca、Na、Mg、CO3、C1、NO3、NH4 等离子降落， 这些离子大部分是来自海洋，而进入到对流层中的。于是就进行了盐类的循环，每年将有十亿吨的物质参加到盐类的循环中去，这些物质部分地补偿了从地壳减少的物质。在大陆与对流层之间进行着尘埃的循环。风每年在空气中扬起几百亿吨到几千亿吨尘埃，这些尘埃部分地降落到世界海洋，部分地落到陆地上。