地球化学的基本概念(2)

地球化学的第二个任务就是要研究地球表面及深部和某些天体千变万化、丰富多采的化学作用。地质作用就是一种重要的地球化学作用，它包括了各类岩浆作用、风化沉积作用和变质作用等，岩浆作用中又有熔融作用、结晶作用、同化混染作用等等。这些作用各有其特殊的物理化学环境和物理化学作用。元素在不同的地球化学作用中，由于所处物理化学条件不同，往往表现出不同的化学特性。元素的这种特性，叫做元素的地球化学行为。因此，同一元素在不同的地球化学作用中可以表现出不同的地球化学行为。
     例如，铅在岩浆作用中以二价离子（Pb2+）出现。它不形成独立矿物，常以类质同象方式替换两个钾离子（K+）而进入钾长石；在热液作用中，当有二价硫离子（S2-）存在时，铅就与之结合而形成方铅矿；在地表风化作用中，硫可被氧化。方铅矿变得不稳定，分离出来的Pb2+，可与硫酸根结合形成铅矾（PbSO4），也可以与碳酸根结合而形成白铅矿（PbCO3）。同样，化学性质非常相似的元素，由于它们的地球化学性质和行为的差异，在同一地球化学作用中有极不相同的行为。如钾和铷，化学性质相近，但由于它们的丰度差异大，表现出完全不同的地球化学行为。钾可以形成独立矿物，而铷总是呈分散状态存在于其它矿物中。
     正是由于不同的元素具有不同的化学性质，同一元素在不同的地球化学作用中有不同的地球化学行为，导致了自然界中各种元素之间彼此结合或分离。使元素从一个空间转入另一个空间，从一种存在状态转变成另一种存在状态，或从一个发展阶段进入另一发展阶段。并引起化学元素的富集和贫化，这就是元素的迁移。元素在不同的时间和空间上的分布，是特定条件下元素迁移的结果。在地球历史中，化学元素经历了反复多次的迁移、分布过程，这个过程今天仍在继续进行之中。元素在任何一个阶段变化的最终情况，便是它下一阶段变化的起点。各个阶段元素迁移的总和，就构成了元素的地球化学演化。
     这是地球化学所要研究的另一个极为重要的问题。生物是演化的，这在达尔文之后就已得到了公认。地球无机界的各个组成部分是否也是演化的呢？唯物论者认为，无机世界和有机世界一样也是演化的，不同的是无机界的演化速度很慢，或者说演化的方向不十分明朗，不像生命世界的演化那样明显，容易察觉。事实上，地球上的任何一个组成部分，如地壳、地幔、大气、海水、岩石、矿产等无一不处在演化之中。譬如大气是演化的。今天地球表面的大气圈组成和二十几亿年前有很大差别。太古代时期，剧烈的火山喷气活动使大气中二氧化碳和甲烷的浓度很大，氧的浓度却很低。大致只有今天大气中氧浓度的千分之一左右。随着火山喷气剧烈程度的降低，生物的逐渐演化和旺盛，植物的光合作用等才使大气中二氧化碳组分降低，氧气的比例才逐渐增多，演化至今天的大气。地壳也是演化的，只不过关于其演化模式说法还不一致。有的人提出可分为太古代绿岩带岩浆活动、元古—古生代大陆壳增生、中新生代陆壳开张地幔物质上升的三个演化时期。