1、第七章第七章 海水的年齡和停留時間海水的年齡和停留時間 1 海水的年齡海水的年齡 1.1 海水年齡海水年齡 1.2 確定方法：確定方法：14C法法 2 海水的停留時間海水的停留時間 2.1 定義定義 2.2 箱式模型箱式模型 2.3 停留時間與分配系數(shù)停留時間與分配系數(shù)Ky(SW)的關(guān)系的關(guān)系 2.4 運(yùn)用及研究意義運(yùn)用及研究意義1.1 海水年齡海水年齡 海水形成至今的時段，接近地球形成以后海水形成至今的時段，接近地球形成以后水圈形成的年齡。水圈形成的年齡。 根據(jù)海水成因的假說，可從海水中的含鹽根據(jù)海水成因的假說，可從海水中的含鹽量間接測定海水的年齡，目前科學(xué)家們比量間接測定海水的年齡，目前科

2、學(xué)家們比較認(rèn)可的海水的年齡約為較認(rèn)可的海水的年齡約為45億年。億年。 海底的年齡是否應(yīng)該大于海底的年齡是否應(yīng)該大于45億億年？估計是年？估計是多少年？根據(jù)？多少年？根據(jù)？1.1 海水年齡海水年齡 太平洋底的年齡為太平洋底的年齡為1.5億年，位于西北太平億年，位于西北太平洋邊緣。而其它大洋更短；洋邊緣。而其它大洋更短； 怎么會有這種令人費(fèi)解的情況出現(xiàn)呢？怎么會有這種令人費(fèi)解的情況出現(xiàn)呢？4 51.1 海水年齡海水年齡 通常說的海水的年齡是指通常說的海水的年齡是指水分子從表層移水分子從表層移到深層中所經(jīng)過的時間到深層中所經(jīng)過的時間，也是海洋學(xué)中用，也是海洋學(xué)中用以反映水團(tuán)交換的一個指標(biāo)。以反映水團(tuán)

3、交換的一個指標(biāo)。 本課程中主要指的是后者。本課程中主要指的是后者。第七章第七章 海水的年齡和停留時間海水的年齡和停留時間 1 海水的年齡海水的年齡 1.1 海水年齡海水年齡 1.2 確定方法：確定方法：14C法法 2 海水的停留時間海水的停留時間 2.1 定義定義 2.2 箱式模型箱式模型 2.3 停留時間與分配系數(shù)停留時間與分配系數(shù)Ky(SW)的關(guān)系的關(guān)系 2.4 運(yùn)用及研究意義運(yùn)用及研究意義1.2 確定方法：確定方法：14C法法 海水年齡的測定方法之一是海水年齡的測定方法之一是放射放射性性14C法。法。14C 是碳的放射性同位素，半衰期為是碳的放射性同位素，半衰期為5730年，經(jīng)年，經(jīng)-衰

4、變可轉(zhuǎn)化為衰變可轉(zhuǎn)化為14N。14C 與其他兩種碳穩(wěn)定同位素的相對豐度為：與其他兩種碳穩(wěn)定同位素的相對豐度為：12C 13C 14C 98.893% 1.10 7% 1.210-10%14C數(shù)量極微。數(shù)量極微。81.2 確定方法：確定方法：14C法法147N +10n 157N p + 146C ; -衰變：衰變：146C 147N (n、p分別為中子和質(zhì)子分別為中子和質(zhì)子) 在高層大氣中由氮原子和宇宙線中次級中子的核在高層大氣中由氮原子和宇宙線中次級中子的核反應(yīng)生成反應(yīng)生成14C，14C與大氣中的與大氣中的O結(jié)合生成結(jié)合生成14CO2。 14C/12C之比是之比是1.24 10-12，它的放

5、射性相當(dāng)于，它的放射性相當(dāng)于15dpm/克碳?？颂?。 在海水表層，大氣中的在海水表層，大氣中的14CO2和海水中的碳酸物質(zhì)和海水中的碳酸物質(zhì)保持溶解平衡，使保持溶解平衡，使14CO2進(jìn)入海洋，最后在海水中進(jìn)入海洋，最后在海水中經(jīng)過各種海洋過程沉到海底，通過測定經(jīng)過各種海洋過程沉到海底，通過測定14C的量可的量可求出該海水的年齡。求出該海水的年齡。 14C = 14C 2(13C + 25) (1 + 14C/1000)1.2 確定方法：確定方法：14C法法 由于深層水并不是封閉體系，既有和表層水的交由于深層水并不是封閉體系，既有和表層水的交換，又有碳酸鈣的溶解。碳酸物質(zhì)以及換，又有碳酸鈣的溶解

6、。碳酸物質(zhì)以及14C的濃度的濃度在長時間內(nèi)保持穩(wěn)定狀態(tài)。因此由在長時間內(nèi)保持穩(wěn)定狀態(tài)。因此由14C測定的海水測定的海水年齡不過是表觀年齡。年齡不過是表觀年齡。 因海洋表層水和大氣間的因海洋表層水和大氣間的CO2交換緩慢，和深層交換緩慢，和深層水交換也緩慢，所以表層水水交換也緩慢，所以表層水14C/12C比值常常比其比值常常比其在大氣中的比值低很多。在大氣中的比值低很多。 海水中海水中14C的濃度的濃度相對于標(biāo)準(zhǔn)平均大洋水相對于標(biāo)準(zhǔn)平均大洋水(SMOW)的的14C富集的千分率富集的千分率14C表示此水體的年齡。表示此水體的年齡。 14C=（標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)/樣品樣品-1） 10001.2 確定方法：確定

7、方法：14C法法 下表是把海域深層的下表是把海域深層的 14C減去表層的減去表層的 14C來計算來計算深層海水的表觀年齡。深層海水的表觀年齡。 由于在同一觀測站表層和深層水之間并沒有直由于在同一觀測站表層和深層水之間并沒有直接關(guān)系，此法并不正確。應(yīng)根據(jù)深層水流狀況，接關(guān)系，此法并不正確。應(yīng)根據(jù)深層水流狀況，從深層水的從深層水的 14C中減掉來源水的中減掉來源水的 14C，再進(jìn)行計，再進(jìn)行計算。算。 14C表觀年齡(年)大西洋20oS25oN14002500-104350090南大西洋20o40oS15002200-105350090北大西洋23o40oN4000-104350090南太平洋25

8、o40oS3500平洋15oS30oN20003500-150592515014C分布分布 印度洋和太平洋的表層印度洋和太平洋的表層水水14C在在-100-10內(nèi)；內(nèi)； 在深于在深于3000米的大洋水中，米的大洋水中，14C的緯度變化為：大西的緯度變化為：大西洋的洋的14C由北向南減小，從由北向南減小，從40N的的-90降到降到 40S的的-140，說明北大西洋深層水在向南移動的過程中逐漸，說明北大西洋深層水在向南移動的過程中逐漸老化；老化； 印度洋印度洋14C從從45S的的-140降到降到8N附近的附近的-220， 太平洋從太平洋從45 S的的-180降到降到45

9、N附近的附近的-240，反映，反映了印度洋、太平洋的深層水從南向北逐漸老化。了印度洋、太平洋的深層水從南向北逐漸老化。 世界大洋的深層水中，最世界大洋的深層水中，最“年輕年輕”的是北大西洋的深的是北大西洋的深層水，最層水，最“老老”的是北太平洋的深層水。的是北太平洋的深層水。全球全球3000米深水的米深水的14C年齡法年齡法 對全球?qū)θ?000米深度的海水年齡測定，結(jié)果如圖。米深度的海水年齡測定，結(jié)果如圖。 發(fā)現(xiàn)北大西洋最年輕，而北太平洋最古老，達(dá)發(fā)現(xiàn)北大西洋最年輕，而北太平洋最古老，達(dá)2000歲左右，歲左右，也就是所謂的也就是所謂的“千歲千歲”海水。海水。14C除了用于測定樣品年齡和沉積速

10、率外，也是研究海洋水除了用于測定樣品年齡和沉積速率外，也是研究海洋水團(tuán)運(yùn)動和海洋地球化學(xué)作用的重要示蹤劑。團(tuán)運(yùn)動和海洋地球化學(xué)作用的重要示蹤劑。這種結(jié)果表明全這種結(jié)果表明全球的海水在不停球的海水在不停的交換，大洋傳的交換，大洋傳送帶的假說是有送帶的假說是有根據(jù)的。根據(jù)的。13其他沉降同位素測年 海洋科學(xué)研究中應(yīng)用的宇宙成因同位素海洋科學(xué)研究中應(yīng)用的宇宙成因同位素同位素同位素半衰期半衰期7Be52.9d3H12.3a32Si300a10Be1.5106a53Mn3.7106a26Al0.75106a14其他沉降同位素測年10Be和和26Al法法10Be和和26Al主要產(chǎn)生于大氣圈并沉降入海。主要

11、產(chǎn)生于大氣圈并沉降入海。 26Al濃度很低，較難測定。濃度很低，較難測定。 10Be豐度較高，豐度較高，在合適條件下可進(jìn)行精確測定，由于其半在合適條件下可進(jìn)行精確測定，由于其半衰期很長衰期很長(1.5106a)，主要應(yīng)用于測定鐵錳，主要應(yīng)用于測定鐵錳結(jié)核的生長速率。結(jié)核的生長速率。15其他沉降同位素測年7Be法法7Be不同于不同于10Be，半衰期只有，半衰期只有53天，可用于天，可用于測定溫躍層的垂直渦動擴(kuò)散系數(shù)。在淺海測定溫躍層的垂直渦動擴(kuò)散系數(shù)。在淺海區(qū)，由于顆粒物濃度高，區(qū)，由于顆粒物濃度高， 7Be隨顆粒物質(zhì)很隨顆粒物質(zhì)很快進(jìn)入沉積物，使其成為研究顆?；旌献骺爝M(jìn)入沉積物，使其成為研究顆

12、?；旌献饔玫挠行е甘緞?。用的有效指示劑。16其他沉降同位素測年32Si法法 Lal等于等于1960年首次在海洋環(huán)境中鑒別出年首次在海洋環(huán)境中鑒別出32Si，隨后對硅質(zhì)海綿和很多海水樣品進(jìn)行，隨后對硅質(zhì)海綿和很多海水樣品進(jìn)行了大量測定。表明了大量測定。表明32Si可作為計時計以研究可作為計時計以研究海洋的混合過程、海洋沉積物測年和海底海洋的混合過程、海洋沉積物測年和海底生物擾動作用等。生物擾動作用等。第七章第七章 海水的年齡和停留時間海水的年齡和停留時間 1 海水的年齡海水的年齡 1.1 海水年齡海水年齡 1.2 確定方法：確定方法：14C法法 2 海水的停留時間海水的停留時間 2.1 停留時間

13、停留時間 2.2 箱式模型箱式模型 2.3 停留時間與分配系數(shù)停留時間與分配系數(shù)Ky(SW)的關(guān)系的關(guān)系 2.4 運(yùn)用及研究意義運(yùn)用及研究意義2 海水的停留時間海水的停留時間 海水的平均停留時間：對某一水層而言，海水的平均停留時間：對某一水層而言，從特定水分子進(jìn)入該水層到水分子從該水從特定水分子進(jìn)入該水層到水分子從該水層移出所需要的平均時間。層移出所需要的平均時間。 經(jīng)地史時期多次地球化學(xué)循環(huán)，使得元素經(jīng)地史時期多次地球化學(xué)循環(huán)，使得元素在海洋和巖石之間的分布接近于穩(wěn)定狀態(tài)，在海洋和巖石之間的分布接近于穩(wěn)定狀態(tài)，海水的組成保持恒定。海水的組成保持恒定。至少至少45/1.5=30 由于各種元素的

14、輸入速率和輸出速率各不由于各種元素的輸入速率和輸出速率各不相同，因此各元素在海水中的停留時間也相同，因此各元素在海水中的停留時間也不一樣。不一樣。元素的停留時間元素的停留時間 海水中某一元素的停留時間可定義為：海水中某一元素的停留時間可定義為： M表示元素表示元素y在海洋中以溶解態(tài)存在的總量，在海洋中以溶解態(tài)存在的總量，Q表示溶解態(tài)元素表示溶解態(tài)元素y從河流輸入到海洋的速率。從河流輸入到海洋的速率。 是元素是元素y由河流輸入到海洋，后又從海洋遷移由河流輸入到海洋，后又從海洋遷移出去這一過程中，元素停留在海洋中的平均時間。出去這一過程中，元素停留在海洋中的平均時間。 海洋循環(huán)一次所需要時間海洋循

15、環(huán)一次所需要時間tR接近于接近于103年，如果元年，如果元素的素的 比比tR短，嚴(yán)格地說，短，嚴(yán)格地說， 不能作為該元素的不能作為該元素的停留時間。停留時間。yMtQytytyt2.1 停留時間停留時間 根據(jù)河流運(yùn)載溶解固體的通量，方程式根據(jù)河流運(yùn)載溶解固體的通量，方程式 可以寫為：可以寫為：式中式中 cs表示元素表示元素y在海水中的平均濃度在海水中的平均濃度(mol/dm3) cr表示元素表示元素y在河水中的平均濃度在河水中的平均濃度(mol/dm3) Vs為現(xiàn)在世界海洋的總體積為現(xiàn)在世界海洋的總體積(1.371021dm3) Fr為每年河流入海的平均流量為每年河流入海的平均流量(41016

16、)(dm3/y) 水在海洋中的平均停留時間水在海洋中的平均停留時間(tW)為：為：yMtQ212.1 停留時間停留時間 Broecker等把海洋劃分為表層和深層，并在水平等把海洋劃分為表層和深層，并在水平方向上也都劃分為若干區(qū)，求得它們之間方向上也都劃分為若干區(qū)，求得它們之間14C交換交換的速率，得出結(jié)論是太平洋深層水的平均停留時的速率，得出結(jié)論是太平洋深層水的平均停留時間為間為800年以上，而大西洋深層水為年以上，而大西洋深層水為500年以上。年以上。 簡單起見，將海洋劃分為兩層，即表層簡單起見，將海洋劃分為兩層，即表層(混合層混合層)和深層，表層厚和深層，表層厚100米，深層厚米，深層厚3

17、900米，下式表示米，下式表示水在表層和深層之間的交換：水在表層和深層之間的交換：KW = KW 式中式中W和和W分別為表層和深層的海水量分別為表層和深層的海水量(克克/m2)；K和和K為水的交換速度，其倒數(shù)為水的交換速度，其倒數(shù)及及，為海水在，為海水在表層和深層的平均停留時間表層和深層的平均停留時間(年年)。 表層水的表層水的一般認(rèn)為是一般認(rèn)為是510年，故深層水的平均年，故深層水的平均停留時間應(yīng)為停留時間應(yīng)為195390年。表層的停留時間變成年。表層的停留時間變成13年以上，則深層的年以上，則深層的開始超過開始超過500年。年。22營養(yǎng)元素循環(huán)計算的海洋表層和深層水的平均停留時間營養(yǎng)元素循

18、環(huán)計算的海洋表層和深層水的平均停留時間(年年)海洋名稱海洋名稱表層表層深層深層印度洋，太平洋印度洋，太平洋4-5 (以磷計算以磷計算)6-7 (以硅計算以硅計算)160-200 (以磷計算以磷計算)230-270 (以硅計算以硅計算)大西洋大西洋3-3.3 (以磷計算以磷計算)2.3-2.6 (以硅計算以硅計算)120-130 (以磷計算以磷計算)90-100 (以硅計算以硅計算)第七章第七章 海水的年齡和停留時間海水的年齡和停留時間 1 海水的年齡海水的年齡 1.1 海水年齡海水年齡 1.2 確定方法：確定方法：14C法法 2 海水的停留時間海水的停留時間 2.1 定義定義 2.2 箱式模型

19、箱式模型 2.3 停留時間與分配系數(shù)停留時間與分配系數(shù)Ky(SW)的關(guān)系的關(guān)系 2.4 運(yùn)用及研究意義運(yùn)用及研究意義2.2 箱式模型箱式模型 當(dāng)海水中各元素處于穩(wěn)定狀態(tài)時，元素的當(dāng)海水中各元素處于穩(wěn)定狀態(tài)時，元素的含量不隨時間而變化。這時元素進(jìn)入海洋含量不隨時間而變化。這時元素進(jìn)入海洋的速率等于從海洋中輸出的速率，可采的速率等于從海洋中輸出的速率，可采用用箱式模型來表示，箱式模型來表示， M海水中某一元素的溶存總量海水中某一元素的溶存總量 Q輸入速率輸入速率 R輸出速率輸出速率2.2 箱式模型箱式模型 海水單位時間的變化率可表示為：海水單位時間的變化率可表示為： 假設(shè)假設(shè)輸出速率與海水中元素的

20、總量輸出速率與海水中元素的總量M成正成正比，則比，則 R = KM 式中式中K稱為稱為速率常數(shù)速率常數(shù)，此時方程式可寫為，此時方程式可寫為 在穩(wěn)定狀態(tài)下，在穩(wěn)定狀態(tài)下， ，因此，因此， 由此可見，由此可見，元素停留時間的倒數(shù)就是該元元素停留時間的倒數(shù)就是該元素的輸出速率常數(shù)。素的輸出速率常數(shù)。2.2 箱式模型箱式模型 從方程式從方程式 看出，要有效地改變海水看出，要有效地改變海水中某元素的總量中某元素的總量M，必須先改變輸入速率，必須先改變輸入速率Q。 李遠(yuǎn)輝曾對下面兩個問題進(jìn)行討論：李遠(yuǎn)輝曾對下面兩個問題進(jìn)行討論： (1)假設(shè)海水中某一元素在假設(shè)海水中某一元素在t t0時處于穩(wěn)定狀時處于穩(wěn)定

21、狀態(tài)，如輸入量突然成指數(shù)增加，元素的增加態(tài)，如輸入量突然成指數(shù)增加，元素的增加率與停留時間的關(guān)系如何？率與停留時間的關(guān)系如何？ (2)假如當(dāng)假如當(dāng)t = t1時，元素又恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)時時，元素又恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)時的輸入量，則到何時元素在海洋中達(dá)到穩(wěn)定的輸入量，則到何時元素在海洋中達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)？狀態(tài)？2.2 箱式模型箱式模型 整個過程可用下圖表示：整個過程可用下圖表示：T02.2 箱式模型箱式模型 1.當(dāng)當(dāng)t t0時，海洋處于穩(wěn)定狀態(tài)，時，海洋處于穩(wěn)定狀態(tài)， ，所，所以以Q0 = KM0 當(dāng)當(dāng)t0 t t1時，假設(shè)輸入速率開始呈指數(shù)增時，假設(shè)輸入速率開始呈指數(shù)增加，即加，即 (m為常數(shù)為常數(shù)) 代

22、入代入 得：得： ， 解方程式得：解方程式得： 當(dāng)輸入速率增加時，停留時間短的元素，當(dāng)輸入速率增加時，停留時間短的元素，在海洋中增加的百分?jǐn)?shù)大。在海洋中增加的百分?jǐn)?shù)大。2.2 箱式模型箱式模型 2. 當(dāng)當(dāng)t t1時，輸入速率時，輸入速率Q1又恢復(fù)到穩(wěn)定狀又恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)時的輸入量態(tài)時的輸入量Q0。則公式。則公式 變成：變成： = KM0 KM = K(M0 M)令令M0 M = aebT (T = t t1), 則有則有 = -abebT 代入代入 = K(M0 M) 得到得到 -abebT = kaebT所以所以 b = -k M0 M = ae-kT根據(jù)邊界條件根據(jù)邊界條件T = 0(即即

23、t = t1)時時，M = M1，代入代入M0 M = ae-kT，得得M0 M = a2.2 箱式模型箱式模型 或當(dāng)或當(dāng)t t1時，可寫成：時，可寫成： M = M0 + (M1 M0)e-k(t-t1) 當(dāng)當(dāng)M - M0/ M1 - M0 = 1/2時，時，T1/2 = ln2/k = 0.693 即自即自t1以后，將以增大的以后，將以增大的M減少其一半所需減少其一半所需要的時間為要的時間為0.693 。 由此可以看出，由此可以看出，停留時間越短，重新達(dá)到停留時間越短，重新達(dá)到平衡狀態(tài)的時間就越短平衡狀態(tài)的時間就越短。假設(shè)。假設(shè) =103年，年，則海洋需要則海洋需要2.8103年年(大約大

24、約4個半衰期個半衰期)才能才能重新接近平衡狀態(tài)。重新接近平衡狀態(tài)。ytytyt第七章第七章 海水的年齡和停留時間海水的年齡和停留時間 1 海水的年齡海水的年齡 1.1 海水年齡海水年齡 1.2 確定方法：確定方法：14C法法 2 海水的停留時間海水的停留時間 2.1 停留時間停留時間 2.2 箱式模型箱式模型 2.3 停留時間與分配系數(shù)停留時間與分配系數(shù)Ky(SW)的關(guān)系的關(guān)系 2.4 運(yùn)用及研究意義運(yùn)用及研究意義2.3 停留時間與分配系數(shù)停留時間與分配系數(shù)Ky(SW)的關(guān)系的關(guān)系 在海洋中，活潑的元素會較迅速地從在海洋中，活潑的元素會較迅速地從海洋中遷移出去，也就是說它在海洋海洋中遷移出去，

25、也就是說它在海洋中的停留時間將會更短。中的停留時間將會更短。 海水的組成直接與元素的停留時間有海水的組成直接與元素的停留時間有關(guān)系。關(guān)系。Whitfield等人等人(1979)和和Turner等人等人(1980)將將logty 對對logKy(SW)作作圖，發(fā)現(xiàn)圖，發(fā)現(xiàn)log ty 與與logKy(SW)有有明顯的明顯的正相關(guān)正相關(guān)關(guān)系。關(guān)系。yt2.3 停留時間與分配系數(shù)停留時間與分配系數(shù)Ky(SW)的關(guān)系的關(guān)系ytyt 在海洋中，含量高的元素，停留的時間長，在海洋中，含量高的元素，停留的時間長，而那些容易結(jié)合到固相中的元素，停留時而那些容易結(jié)合到固相中的元素，停留時間較短。停留時間間較短。

26、停留時間 與分配系數(shù)之間的關(guān)系與分配系數(shù)之間的關(guān)系可用下式表達(dá)：可用下式表達(dá)： log = a1 logKy(SW) + b1 這關(guān)系式適合于這關(guān)系式適合于50多種元素，它可用來預(yù)多種元素，它可用來預(yù)言圖中還沒有列出的元素的平均停留時間，言圖中還沒有列出的元素的平均停留時間，將準(zhǔn)確到數(shù)量級以內(nèi)。將準(zhǔn)確到數(shù)量級以內(nèi)。yt2.3 停留時間與分配系數(shù)停留時間與分配系數(shù)Ky(SW)的關(guān)系的關(guān)系yt 如果把海水中某一元素的平均濃度如果把海水中某一元素的平均濃度cs與它在河水與它在河水中的平均濃度中的平均濃度cr聯(lián)系起來，可以看出停留時間與聯(lián)系起來，可以看出停留時間與某一元素的關(guān)系。某一元素的關(guān)系。 cs

27、 10 cr的元素，屬于富集的元素。這些元素在海洋中不的元素，屬于富集的元素。這些元素在海洋中不斷地積累、并在整個地質(zhì)年代進(jìn)行充分地混合。因此，它斷地積累、并在整個地質(zhì)年代進(jìn)行充分地混合。因此，它們的濃度比率相互保持們的濃度比率相互保持恒定恒定(10%以內(nèi)以內(nèi))。 cs 0.1 cr的大多數(shù)元素，屬于貧乏的元素，這些元素迅的大多數(shù)元素，屬于貧乏的元素，這些元素迅速地從海洋中除去，以致它們的停留時間比海洋攪動循環(huán)速地從海洋中除去，以致它們的停留時間比海洋攪動循環(huán)一次所需的時間還短，因此，這些元素在整個大洋中的一次所需的時間還短，因此，這些元素在整個大洋中的分分布是不均勻布是不均勻的。的。 10

28、cr cs 0.1 cr的元素，使一些預(yù)先平衡的元素，這些的元素，使一些預(yù)先平衡的元素，這些元素在空間和時間上也有元素在空間和時間上也有相當(dāng)大的變化相當(dāng)大的變化。其原因不是它們。其原因不是它們迅速地從海水體系中除去，而是參與復(fù)雜的生物循環(huán)和地迅速地從海水體系中除去，而是參與復(fù)雜的生物循環(huán)和地球化學(xué)循環(huán)。球化學(xué)循環(huán)。2.3 停留時間與分配系數(shù)停留時間與分配系數(shù)Ky(SW)的關(guān)系的關(guān)系 以上討論說明，海水中元素的停留時間可以上討論說明，海水中元素的停留時間可以表示元素在海洋中的地球化學(xué)活性，也以表示元素在海洋中的地球化學(xué)活性，也可以反映該元素的輸入速率，并可以估計可以反映該元素的輸入速率，并可以估

29、計由于輸入量的變化所引起的海水元素隨時由于輸入量的變化所引起的海水元素隨時間的變化。間的變化。2.3 停留時間與分配系數(shù)停留時間與分配系數(shù)Ky(SW)的關(guān)系的關(guān)系第七章第七章 海水的年齡和停留時間海水的年齡和停留時間 1 海水的年齡海水的年齡 1.1 海水年齡海水年齡 1.2 確定方法：確定方法：14C法法 2 海水的停留時間海水的停留時間 2.1 停留時間停留時間 2.2 箱式模型箱式模型 2.3 停留時間與分配系數(shù)停留時間與分配系數(shù)Ky(SW)的關(guān)系的關(guān)系 2.4 運(yùn)用及研究意義運(yùn)用及研究意義2.4 運(yùn)用及研究意義運(yùn)用及研究意義 元素的停留時間范圍從氯的元素的停留時間范圍從氯的1.0108

30、年到鋁年到鋁的的100年，說明存在于海水中的元素的地球年，說明存在于海水中的元素的地球化學(xué)活性變化很大?；瘜W(xué)活性變化很大。 原子序數(shù)較低的堿金屬和堿土金屬原子序數(shù)較低的堿金屬和堿土金屬(除鈹外除鈹外)，由于它們較低的地球化學(xué)活性，停留時間由于它們較低的地球化學(xué)活性，停留時間都在都在106年以上。年以上。 隨著原子序數(shù)的增加，停留時間逐漸減少，隨著原子序數(shù)的增加，停留時間逐漸減少，因為這些較大的離子，對粘土礦物具有較因為這些較大的離子，對粘土礦物具有較高的離子交換親和力。高的離子交換親和力。2.4 運(yùn)用及研究意義運(yùn)用及研究意義 鋁、鐵、鉻、鈦、鈹和釷元素的停留時間是鋁、鐵、鉻、鈦、鈹和釷元素的停

31、留時間是100 1000年，這些元素的離子在海水的年，這些元素的離子在海水的pH值下迅速水值下迅速水解，并有可能吸附硅酸鹽離子或重金屬離子或結(jié)解，并有可能吸附硅酸鹽離子或重金屬離子或結(jié)合于自生礦物，如鐵合于自生礦物，如鐵-錳結(jié)核和鈣十字佛石或其他錳結(jié)核和鈣十字佛石或其他硅酸鹽礦中。硅酸鹽礦中。 由于這些元素在海洋中的停留時間短，因此從一由于這些元素在海洋中的停留時間短，因此從一個海區(qū)到另一海區(qū)，可能找出它們的濃度差異。個海區(qū)到另一海區(qū)，可能找出它們的濃度差異。 許多過渡元素，停留時間較短（例如銅許多過渡元素，停留時間較短（例如銅2600年，年，鎳鎳1.9105年，鈷年，鈷1.7104年），這可能是鐵錳礦年），這可能是鐵錳礦物沉淀時從海水溶液中移走這些元素的效率比較物沉淀時從海水溶液中移走這些元素的效率比較高的一種標(biāo)志。高的一種標(biāo)志。海洋中元素停留時間為什么不同？海洋中元素停留時間為什么不同？ 海水中元素的停留時間與其反應(yīng)活性之間有一個海水中元素的停留時間與其反應(yīng)活性之間有一個明顯的逆向關(guān)系。明顯的逆向關(guān)系。 大多數(shù)常量組分大多數(shù)常量組分( (它們在溶液中百分含量也比較高它們在溶液中百分含量也比較高) )具有較長的停留時間，它們在海水中停留的時間