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[工程技术知识]为什么全球的水没有慢慢渗到地球内部去，是地精给地球表面做了防渗水吗？ |
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为什么全球的水没有慢慢渗到地球内部去，是地精给地球表面做了防渗水吗？ 关注问题?写回答 [img_log] [img_log] 地质学 地球科学 地球物理学 海洋地理 水文地质学 为什么全球的水没有慢慢渗到地球内部去，是地精给地球表面做了防渗水吗？ |
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大洋板块的俯冲带无时不刻都在把大量的海水卷入地幔，所以地球表面的水一直在渗入地球内部。 这些水在地幔以羟基(OH)的形式存在于硅酸盐矿物中，不呈现液态。由于地幔体积巨大，这些存储在石头里的水相当于5个地表海洋的水量。。 这个似乎不算冷知识了，各路科普写手都写过，感兴趣也可以看一些比较有代表性的文献： https://doi.org/10.1126/science.1253358 |
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大多数回答都没有说到重点，例如 @杨溢 、 @losttown 等，他们解释了，地球上的水一直在渗进地球内部去，却没有详细解释水为什么没有全部渗进去，为什么地球表面还有这么多水？ 因此我来说一下为什么地表还有水。 众所周知，组成地球的，大部分是岩石，在地核还有金属，以铁、镍为主。 众所周知，岩石比水的密度高，而金属密度更高。 在重力作用下，构成地球的物质会发生重力分异，重的会下沉，轻的会倾向于“浮”在表面，因此你会看到地核里是最重的金属，地幔的岩石密度也比地壳的高。地球上的黄金，绝大部分都在地核里，留在地表附近的只是极少数。 事实上，这样的重力分异在所有星球上都会发生，例如恒星到了晚年，因为核聚变产生了太多的氦，氦比氢重，会聚集到恒星的核心，导致核心无法进行核聚变，聚变只能在氦核心外围的壳层进行，即所谓壳层燃烧，这会导致聚变功率增加、温度升高、恒星膨胀成为红巨星。 具体地，因为岩石是有大大小小的缝隙的，水会不断地通过缝隙渗入地下，地质运动也会把水带入地下。但是，地下也是有压力的，地质运动也可能导致缝隙闭合，把水挤出来回到地表，这就是我们时常能见到的泉水。 火山喷发，也会把大量的水以蒸气的形式带入大气层，最终以下雨的方式降到地表。 水渗入地下与返回地表，这是一个动态的平衡，任何时候，地下与地表都会有大量的水。 |
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地球没有防渗膜，只是地球上的水在物理化学规律达到了动态平衡。看下来，主要可以归纳为这几点： 地球不是一块巨大的海绵，地球并不松软，而是岩石星球。土壤层很薄，很快就进入坚硬的地壳岩石。随着深度增加，压力以极快的速度上升，岩石原本可能存在的孔隙被压缩、闭合，裂隙逐渐失去连通性。水确实可以下渗，但只能到达一个有限深度，形成地下水系统，而不是无限向下流动。地下水并不是越深越多。恰恰相反，越往下，岩石越致密，能容纳水的空间越少。当压力足够大时，岩石几乎不再渗水，这个物理极限自然形成了一道止水层。这并非某种特殊结构，而是岩石力学和热力学的直接结果。有些水确实能进入更深处，比如通过板块俯冲进入地幔。但是，进入地幔的水已经不再是液态水。在高温高压环境下，水分子难以以液体形式存在，它们会被拆解，并以氢或羟基的形式嵌入矿物晶格之中。许多地幔矿物表面看起来干燥坚硬，实际上在原子尺度上溶解了少量水。单块矿物含水量并不高，但整个地幔体积巨大，总量甚至可能相当于多个地表海洋。但是这些水既不会流动，也不会汇集。水只能作为结构的一部分，被牢牢锁在矿物中。地幔中这些看不见的水有巨大作用，它显著降低了岩石的熔点，使地幔更容易发生部分熔融，也让岩石在长期尺度上更容易发生缓慢流动，就像地球的润滑剂。这种效应，使板块构造能够持续运转，火山活动得以发生，地球保持着一颗活着的行星的状态。地幔含水总量高，但是释水极慢。主要通过岩浆和火山喷发，时间尺度是百万到亿年，即便是超级火山，放出的也主要是气态水蒸气，对应的也是气候扰动，不是科幻片中的全球淹没。此外，几十亿年尺度内，地质记录表明海平面只是随冰期、构造运动和气候变化起伏，并不存在长期单向衰减的趋势。这从结果上再次否定了地球慢慢把水吞掉的设想。 |
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结合本人水利行业员工常年跟水打交道、熟稔水性的门道来说，不少人都好奇，全球这么多江河湖海与地下水，怎会没慢慢渗进地球内部？难不成真有地精给地球做了防渗水层？ 其实哪是什么奇幻力量，答案就藏在地球自身的圈层构造里。地球内部圈层层层压实，越往深处密度越高、压力越大，咱们日常接触的地下水，最深不过藏身地下百余米岩层缝隙，再往下岩层致密得连水分子都钻不透，根本没法继续下渗。 咱们都懂水往低处流、能钻岩层孔隙的性子，可到了地球深层，高温高压会彻底改变它的形态。要么被高温汽化，要么就和岩石相融变成结晶水，被牢牢锁在岩石里，自然没法再往地心钻。这就像咱们修水管时，再猛的水流遇上致密管材，也只能顺着管路走，断难穿透阻碍。 更关键的是，地表的水一直处在动态循环中。阳光让水蒸发成云，再以雨雪落回地表，地下水也会渗出成泉、汇入江河，重新回到循环里。水一边试着下渗，一边又被循环拉回地表，一进一出达成平衡，自然不会尽数沉进地球深处。 我日日与水相伴，见惯了它的灵动与边界，更该明白，守护这颗蓝色星球水源的，从不是魔法，而是大自然环环相扣的精妙平衡。 送礼物 还没有人送礼物，鼓励一下作者吧 |
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地球内部确实有不少水，也就是我们熟知的地下水呢，你看现在油田开采石油，很多油井含水率高的惊人，这水就是地下水，地下水不就是渗下去的吗？ |
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但是，全球地下水的储量约为8600万亿吨，看似量很大，但是只约占地球总水量的0.6%。地下水确实是通过渗透进入地下岩层，并被砂石等岩石储存起来的水资源。它可以在地下蓄积数几千年之久，为我们提供了饮用水和农业灌溉的重要来源。 |
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但是这种渗透无论是从比例还是总量来看，都是很有限的。 地球的地质比较复杂，地壳分为陆地和海洋上的两部分，地球的地质结构，按照从外到内，可分为地壳、地幔和地核三层。最外层的是地壳，也是水与地球内部接触的第一道界面。全球地壳的平均厚度为17千米，海洋部分较薄，约5-10公里，大陆部分会更厚一些，约30-70公里。所以地壳上的岩石类型也有所不同。陆地上的岩石大多比较坚硬，不易渗透，而海洋的地壳则较柔软，水分更容易渗透进去。 |
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但地球内部是由岩石构成的岩石圈，水并不会深入到地球的内部。这是因为岩石具有相对密实的结构，水分子很难渗透过去，这里的岩石就相当于是隔水层。 地壳主要由硅酸盐岩石构成，比如花岗岩、玄武岩等等。地壳布满了缝隙，这是因为岩石风化会产生缝隙，板块运动也会产生缝隙，甚至火山活动也可能会产生缝隙和孔洞，这些缝隙与孔洞都能成为水向下渗透的通道。 但是，地质学家通过分析地壳岩石样本发现，大部分岩石的孔隙率还不到10%，并且越往下，孔隙越少。 同时，当深度每增加100米，温度也会升高约3℃，到深入到地壳底部时，温度可达到400℃。 这个时候，水早就变成水蒸气了，此时水蒸气在密闭的岩石孔隙中会产生巨大的压力，反而会阻碍水向下渗透。 |
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更何况，地球生态系统本身还有一个水循环系统，水循环是地球的循环系统，它使得地球上的水资源保持相对稳定。这个过程包括了蒸发、降水和径流等多个环节，从而保证水的稳定循环和恢复性。 当太阳的热能照射到地表水面上时，水分子的能量增加，一部分水分子获得足够的能量脱离水面并转化为水蒸气，水蒸气轻轻飘起，在大气中形成了云朵，这就是蒸发。 |
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当云朵中的水蒸气凝结成液滴时，云朵便变得足够重以至于无法再支撑住这些液滴。于是，液滴们聚集在一起形成了雨滴，继而降落到地面上，也就是我们熟悉的雨和雪。 当降落在地面上时，它会流动成河流、湖泊或者进入地下水层，这些雨水就是地球上淡水资源，当河流不断聚集，到最后就会形成一片汪洋。 同样的道理业适用于海洋生态系统，比如马里亚纳海沟每年都会吞噬和吸收近30亿吨左右的海水，这一过程虽规模巨大，但相对于全球海洋水量（约136亿亿吨）而言，占比极小，对海平面的影响几乎可以忽略不计。而且海底的火山喷发时会将它吞噬的海水以水蒸气的形式还回来，这样就重新进入了水循环当中。 |
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更何况马里亚纳海沟只有一个，而海底火山却有很多，全球有37条深海沟——深渊海沟是深海的极端环境，通常指超过6000m水深的槽型深海地貌，但也有界定为6500m的，是地球上独有的地貌单元。而全球活跃的海底火山则有70多座，地球上约70％的火山活动是在海底发生的。 |
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水汽是火山喷发中含量最丰富的物质之一，但全球年均排放量缺乏精确统计。2022 年汤加火山是近年来最强的一次海底火山喷发，喷发了大量的水汽，喷发释放了约 1.46 亿吨水汽，相当于 58000 个奥运泳池容量，尽管这点量相较于大气中总共约12.9万亿吨水，只是九牛一毛，但是如果算上所有的海底火山活动，那么每年海洋还给地表和大气的水资源还是不少的。 |
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