地球化学有哪些方向

A. 地球化学的分支学科

地球化学的产生和发展与地质学、化学、海洋学、天文学等学科的发展有着密切的关系，同时，地球化学的发展也推动着这些学科的发展。地球化学以化学（无机化学、有机化学、物理化学、胶体化学、热力学、化学动力学、分析化学等）和地球科学（地质学、矿物学、岩石学、矿床学、地理学等）为基础，汲取了数学、物理学、计算机科学、海洋科学、大气科学、天文学、比较行星学、环境科学、生态学、生物学、医学、农学、土壤科学等学科的精髓。一方面，地球化学的发展促进了地球科学的向纵深发展，促进了社会繁荣和可持续发展；另一方面，地球化学学科本身也在为完成这几大基本任务的奋斗中得到迅速发展。

由于地球化学是一门理论性和应用性并重并且不断发展的学科，地球化学和其他学科不断相互渗透，于是便产生许多分支学科。这些地球化学的分支学科也具有生命力旺盛和正在发展的特征。下面对地球化学一些主要分支学科作一简述。

（1）元素地球化学

元素地球化学是最早和最经典的地球化学分支学科。美国的克拉克、中国的黎彤等地球化学家早期的研究工作都是从元素地球化学入手的。现今元素地球化学的研究内容主要有地球和部分天体中元素的性质、丰度、赋存状态、迁移形式、富集和分散规律、演化和循环历史等地球化学特征。

（2）量子地球化学

量子地球化学是20世纪70年代初晶体化学、量子化学（量子力学）、矿物学、固体物理学等学科交叉的结果。它“研究矿物中的化学键或‘电子结构’，矿物的晶体结构及其稳定性，矿物的物理和化学性质，化学元素的地球化学分布，相平衡和元素分配，晶体结构随温度、压力和成分的改变（比较晶体化学），矿物能量学以及矿物的谱学性质。量子地球化学的核心问题是用量子力学理论和各种谱学方法研究矿物中的化学键或‘电子结构’”。量子地球化学研究包括理论和实验两部分。理论研究就是应用量子力学理论，为所研究的地球化学物种对量子力学运动方程（薛定谔方程）求（近似）解。实验研究就是要用各种谱学方法来确定某物种的电子结构（欧阳自远，倪集众，项仁杰，1996）。

（3）地球化学热力学

地球化学热力学是应用热力学基本原理研究地学系统的状态变化所产生的一门地球化学分支学科，它主要研究能量及其转换，解决自然界过程的方向和限度问题，即平衡态问题。其主要研究内容有：自然热液体系的热力学；矿物相平衡；矿物热力学性质；矿物固溶体热力学；硅酸盐熔体的热力学；流体-岩石相互作用；非平衡非线性热力学；计算机模拟和模型化研究等（欧阳自远，倪集众，项仁杰，1996）。

（4）地球化学动力学

地球化学动力学是动力学基本原理应用到地球化学过程研究所产生的一门地球化学分支学科，它研究自然过程的速度和机制问题，包括化学反应速率的化学动力学和物理运动的动力学，主要指的是流体动力学、扩散和弥散等（中国科学院地球化学研究所，1998）。目前地球化学文献中将化学动力学和动力学划分为两个学科。化学动力学（Kinetics or Chemical Kinetics）研究化学反应的速率和反应历程（或反应机制，指反应物分子在变为产物分子的过程中所经历的具体途径与步骤）。而动力学（Dynamics）则是研究物体在力的作用下宏观运动的速率和机制。在地球科学实际研究和应用中，化学动力学和动力学二者兼而有之，不宜截然分割。所以，国内外学者用“地球化学过程的动力学”（简称地球化学动力学）来反映地球化学研究中的化学动力学和动力学问题（欧阳自远，倪集众，项仁杰，1996）。

（5）同位素地球化学

同位素地球化学主要采用地质年代测定和同位素示踪研究手段，研究地球和宇宙物质中核素的形成、丰度，以及根据这些核素在自然作用中的衰变和分馏来追踪各种地质地球化学过程。同位素地球化学包括放射性同位素地球化学和稳定同位素地球化学。放射性同位素地球化学主要根据放射性同位素的衰变进行地质体系计时，以及根据放射成因产物子体同位素组成进行示踪分析。稳定同位素地球化学主要利用轻稳定同位素在自然界中的分馏进行地质作用示踪（陈道公等，1994）。

（6）实验地球化学

实验地球化学是地球化学中一门比较年轻的分支学科，对其定义还没有统一的认识。人们一般认为，实验地球化学是在实验矿物学和实验岩石学基础上发展起来的，它主要涉及流体相的地球化学过程中化学元素（包括同位素和有机质）的行为和反应机理的实验研究（欧阳自远，倪集众，项仁杰，1996）。

（7）天体化学

天体化学又称空间化学（Space Chemistry）或宇宙化学（Cosmochemistry），是地学、空间科学与天文学相互交叉渗透而产生的一门新兴科学。空间化学研究宇宙空间元素及其同位素的起源与分布、各类天体的化学组成与化学演化。浩瀚宇宙中的物质由基本粒子构成了100多种元素、2000多种同位素和各种化学物，天体化学研究这几个层次物质的时空分布、存在状态和演化规律（欧阳自远，倪集众，项仁杰，1996）。

（8）岩石地球化学

岩石地球化学是近代岩石学与地球化学的交叉学科。它以地球化学的基本原理、实验方法和研究成果，去探讨各类岩石学问题，从中引申出地质含义（欧阳自远，倪集众，项仁杰，1996）。岩石地球化学的研究内容主要涉及火成岩、沉积岩和变质岩中主元素、微量元素与同位素的地球化学组成、作用与演化。从研究地球或天体物质的岩石成因入手，进而研究地球的起源、演化与资源环境效应等问题。

（9）区域地球化学

区域地球化学的倡导者为A.E.费尔斯曼。根据费尔斯曼的意见，区域地球化学的任务是研究化学元素在一定区域中的时间和空间分配、分布、迁移和集中-分散规律。现代区域地球化学是以区域岩石圈——全球岩石圈的子系统为对象，开展有关该子系统化学组成、化学作用和化学演化综合研究的地球化学分支学科（欧阳自远，倪集众，项仁杰，1996）。

（10）构造地球化学

构造地球化学思想萌芽于19世纪（H.C.Sorby），在 20世纪 60年代由范菲（W.C.Fyfe）和陈国达等人奠定理论基础。构造地球化学是构造地质学和地球化学的交叉学科，它研究构造作用下地球（主要是地壳）中元素在流体和固相岩石中的赋存状态、分配和迁移、分散与富集等地球化学过程。陈国达在1976年和1984年多次指出：“构造地球化学是一门介于构造地质学和地球化学之间，研究各种地质构造作用与地壳中化学元素的分配和迁移、分散和富集等关系的学科。它的主要任务是研究地质构造作用与地球化学过程之间，也就是运动和物质之间在时间、空间和成因上的联系，把形成与形变、建造与改造统一起来加以研究”（吴学益，1998）。

（11）深部地球化学

深部地球化学又称地球深部物质科学。这一分支科学主要研究地球深部（特别是地幔和地核）的化学组成、化学作用和化学演化。这方面包括理论研究和实验研究。理论研究主要是运用地质学、地球化学、地球物理、岩石学、矿物学、构造地质学等基本原理，构筑深部地球模型。实验研究主要依托金刚石压腔和大腔体实验技术、静态超高压实验技术、超深钻探技术等的发展而发展。其研究内容为：①地球深部物质的物理和化学性质的研究；②地球内部物理和化学性质的研究；③地球演化及地球动力学研究（谢鸿森等，1997）。

（12）矿床地球化学

矿床地球化学以研究矿产资源为主要对象，是矿床学与地球化学相结合的一门交叉学科，它主要是用地球化学的理论和方法来研究矿床学。矿床地球化学一方面包含和继承了经典矿床学、地球化学的理论和研究方法，同时也引进了地学领域以外的数理化等方面的一些理论知识和研究手段。矿床地球化学不仅要研究矿床本身的化学组成、化学作用和化学演化问题，而且还要研究矿床形成的成矿过程和矿床形成后的保存与演化（李朝阳，1999）。

（13）勘查地球化学

勘查地球化学（Exploration Geochemistry）是从地球化学探矿学（或地球化学找矿学Geochemical Prospecting，Geochemical Exploration）发展起来的一门新兴应用学科。西方国家对地球化学找矿的定义是：“地球化学找矿是基于系统地测定天然物质的一种或数种化学性质的任何矿产勘查方法”（H.E.Hawkes et al.，1962）。前苏联学者认为：“地球化学找矿是根据基岩及覆盖层中、地下水及地表水流中、植物中、土壤中和气体中的含矿物质不明显的微观分散晕以发现矿床的一种找矿方法”（В.Ч.克拉斯尼科夫，1955）。在早期，地球化学产生了一门以矿产勘查为目的的应用学科，被称之为化探（地球化学找矿）。后来，地球化学找矿从理论上、方法上和技术上有了迅速进展，特别是应用领域发生了很大的变化，从纯粹的找矿地球化学领域扩展到环境地球化学、工程地球化学、农业地球化学等领域。所以，化探（地球化学找矿）这一名词逐步被勘查地球化学所取代。

（14）低温地球化学

低温地球化学主要研究自然界中200℃以下的地球化学作用和演化过程，也包括常温和零摄氏度以下的元素被萃取、活化、迁移与富集成矿的地球化学行为。过去，低温地球化学研究领域之所以较长期处于薄弱状态，原因主要是：①过去的地球化学实验大都是在中高温条件下进行的；②过去成岩成矿测温数据不够多和不够完善；③长期以来人们对元素活动性的理解存在片面性，未认识到低温条件下元素的较强烈的地球化学活动性；④一些低温交代作用，过去被误认为是高中温热液的产物。20世纪90年代以来，在涂光炽倡导下，我国开展了低温地球化学的研究。目前已建立和完善了低温地球化学实验研究体系，总结了我国若干低温矿床和矿化层位的地球化学特点，研究了金、银、铂族金属、稀土元素和某些分散元素的低温地球化学行为和某些非金属的低温成矿作用，分析成矿、埋藏变质的低级变质作用中成矿元素的迁移和富集过程，进行了低温条件下某些成矿元素的活化、迁移、沉淀实验，建立了低温开放体系中水-岩相互作用模型（涂光炽，1998）。

（15）有机地球化学

B.И.维尔纳茨基在20世纪20年代初期先后发表了《生物圈》等着作，筹建了世界上第一个有关有机地球化学的“活质实验室”，标志着有机地球化学开始萌芽。之后，随着石油地质学和石油工业的发展，由于地质学、沉积学、生物学、有机化学、石油地质学等学科的发展和相互渗透，有机地球化学得到长足发展。其定义为：有机地球化学主要研究天然产出有机质的组成、结构和性质，它们在地质体中的分布、转化和参与地质营力的作用等（欧阳自远，倪集众，项仁杰，1996）。

值得指出的是，地球化学另一分支——生物地球化学，与有机地球化学有一定的关联。所以不单独列出。可以认为，生物地球化学也是在20世纪20年代初期萌芽的，它是研究生物圈中在生物有机体参与下发生的地球化学过程，揭示有机体与其环境在化学元素组成上的相关关系，查明地球化学省及其与地方病的关系，侧重生物和人类活动对碳、氮、磷、硫等元素地球化学循环的影响（国家自然科学基金委员会，1996）。

（16）环境地球化学

环境地球化学研究人类活动与地球化学环境的相互关系，是地球化学与环境科学相互渗透而产生的新兴边缘学科。它从地球环境的整体性和相互依存性的观点出发，以地质学为基础，综合研究化学元素在地-水-气-生-人环境系统中的地球化学行为，揭示人为活动干扰下区域及全球环境系统的变化规律，为资源开发利用、环境质量控制及人类生存、健康服务（欧阳自远，倪集众，项仁杰，1996）。

（17）流体地球化学

近十多年来，通过从火山、地震、海底热液、超深钻、非生物成因天然气、岩石矿物中流体包裹体等直接探测和观察地球内部流体，同时进行流体-岩石相互作用的野外和室内实验研究，获得许多重要发现和认识上的飞跃，完善了流体地球化学的研究体系（欧阳自远，倪集众，项仁杰，1996）。流体地球化学研究越来越引起人们的重视。例如，1993年和1997年两次召开“Geofluid”国际学术会议，“流体地球化学”1996年开始作为大学（成都理工学院）研究生课程，1997年，“流体地质与成矿效用”被列为国家攀登计划预选项目等等。流体地球化学主要研究自然界流体的形成、运移、定位（改造、演化、卸载和储存等）规律，重点探索流体地质作用过程中的地球化学规律、原理和效应。

（18）气体地球化学

气体地球化学主要是研究自然界各种气体的地球化学特征、成因类型、运移、聚集规律及其所参与的地球化学动力学过程和表征的地质学意义（欧阳自远，倪集众，项仁杰，1996）。

（19）农业地球化学

农业地球化学主要研究土壤中元素分布、分配规律、成壤的地球化学过程、土壤的利用和改良、农业污染及其防治，以及土壤地球化学环境与农产品（特别是粮食）产量、质量的关系。它在目前人口剧增、耕地锐减、土地负载力下降的严峻形势下有着重要的经济意义（国家自然科学基金委员会，1996）。

（20）海洋地球化学

狭义的海洋地球化学是指海底地球化学。20世纪60年代以前一直处于资料积累阶段，60年代之后，随着大洋锰结核的大规模调查、海底热水硫化物的发现、深海钻探、国际海洋调查等一系列事件，推动了海洋地球化学的迅速发展（国家自然科学基金委员会，1996）。现代海洋地球化学的定义为：研究海洋环境下的各种地球化学作用过程和在这些过程中化学元素的行为规律和自然演化历史（欧阳自远，倪集众，项仁杰，1996）。

B. 地球化学专业学什么

《地球化学》、《环境地质学》、《生物地球化学》、《构造地质学》、《结晶学与矿物学》、《岩石学》、《矿床学》、《环境地球化学》、《变质岩岩石学》。

地球化学主要研究元素、矿物、岩石和矿床的形成和演化的理论模拟、成岩成矿过程的实验研究等。地球化学是中国普通高等学校本科专业。

地球化学属于地质学类专业，基本修业年限为四年，授予理学学士学位。该专业旨在培养具有较坚实的数学、物理、化学、外语、计算机的基础，掌握地球化学和地质学以及相邻学科的专业理论、基本技能和基本方法，掌握野外地质和室内地球化学的研究工作方法和分析测试技能，了解地球化学、地质学与环境地学的最新发展动态，具备对地质、地球化学、环境科学相关的信息处理、成果解释和应用的初步能力，毕业后能在能源、资源、环境、灾害、国土规划以及国民经济其它相关领域从事地球化学研究、技术管理和教育教学等工作的高级专门人才。

C. 学地球化学专业，考研能考什么专业

考研方向1：矿物学、岩石学、矿床学；矿物学、岩石学、矿床学是地质学中有关地球物质组成的一个重要的基础分支学科。矿物学研究矿物，岩石学和矿床学则分别以矿物的天然集合体岩石和矿石为研究对象。它们先后产生于18世纪，相互间有紧密的内在联系，在研究对象和理论基础上有许多共性。
考研方向2：地质学，01钻掘工程与钻掘机械 02基础工程 03非开挖施工技术 04地质工程数值模拟与信息系统 05地质工程中的力学问题 06地质灾害防治理论与方法 07工程区域稳定性评价 08多元勘查技术方法与应用 09地热工程 10超硬材料
考研方向3：地球化学，地球化学是地质学下设的二级学科之一。它是在20世纪初由化学和物理学与地质学相结合而产生的一门新兴交叉学科。通过采用现代分析和观测技术手段，不断吸收近代数理化、生物学、天文学等学科的理论、方法和成果，地球化学的研究领域逐步扩展，已衍生出众多分支学科，成为地球科学发展的主要支柱之一。
考研方向4：地质工程，地质工程是地质资源与地质工程一级学科下属的二级学科，以原二级学科水文地质与工程地质和探矿工程为主体，相互交叉渗透发展起来的，本工程领域涉及到数学、物理学、地质学、油气及固体矿产的矿产普查与勘探、水文地质、工程地质、岩土工程、遥感地质、数学地质、应用地球物理和应用地球化学、计算机应用技术等学科。

D. 现代地球化学及其发展趋向

20世纪70年代以来，地球化学进入了现代地球化学发展阶段。现代地球化学的主要特征可概括如下：

（1）各种精密、灵敏、高效的分析技术不断引入，微区、微量分析（X光荧光分析、等离子光量计、精密质谱仪、电子探针等）和实验模拟技术不断得到改进；随宇航、超深钻、深海探测等研究的进展，人类得以更全面深入地观察和认识地球。

（2）基础科学成果的引入和广泛运用，提高了地球化学的理解能力和认识深度。如化学热力学、化学动力学和量子力学新理论的引入，又如随板块理论的掘起和随之而来的对岩石圈-地幔性质和演化的兴趣，以及登月、陨石资料的积累等，促使地球化学突破了原来的研究范围，并向定量化、模型化、预测化的方向大大地跨进了一步。

（3）地球化学与相邻学科的相互渗透和结合是它不断开拓前进的重要动力。目前地球化学分支学科早已超过20多个（涂光炽，1984），这些分支学科各自有一定的研究领域和明确的研究任务，在理论上和方法上均自成体系。

（4）随着电子计算机的普及及电子技术的不断提升，地球化学“正在进入一个对自然过程进行全面、广泛的数字模拟的阶段”。

（5）地球化学在解决与人类息息相关的诸如矿产资源、能源、环境以及地震等问题方面提供了重要途径，做出了实际成果。地球化学在解决自然科学的重大基础问题——生命起源、地球与天体的形成演化、元素的合成等问题的研究中，正在发挥越来越大的作用。

现代地球化学的发展趋势是：

（1）由经验性研究向理论化方向发展 地球化学已有可能将对地壳和地幔中化学作用的研究与模拟实验研究相结合，即将逆向研究与正向研究相结合；

（2）不断引用相邻学科的最新理论和技术，使地球化学研究继续由定性研究向定量研究发展；

（3）为避免单项研究造成的结论的多解性，研究正在向与地球科学系统内其他学科及与相邻学科间密切结合的方向发展，即重视对同一科学问题进行综合探索；

（4）以地球化学理论、方法的不断发展为支持，地球化学参与重大科学问题研究的能力不断增强。如已积极参与地球和生命的起源、地幔柱的活动、地球动力学、造山带形成、地壳和大气圈的形成和演化等重大基础课题的研究等。

从地球化学的学科特点、研究现状和发展趋势来看，现代地球化学已经显示出作为一个系统学科、全面研究地球-太阳系形成演化过程化学机制的突出标志和趋向。

E. 地球化学的基本思想及主要研究内容

自然科学的学科发展都会受到所处时代科学和技术总体水平的制约及社会需求的推动,因而在其发展的不同阶段,每门学科的主导思想、主要任务、研究内容和范围,甚至定义不是一成不变的。可以根据不同发展阶段地球化学家给出的地球化学定义,或关于地球化学主题和任务的表述,来把握地球化学的基本学术思想、研究内容、范围和任务及其发展趋势。

地球化学奠基人之一,苏联维尔纳斯基 (В.И.Вернадский)于 1922年给出的地球化学定义为:“地球化学科学地研究地壳中的化学元素,即地壳的原子,在可能范围内也研究整个地球的原子。地球化学研究原子的历史,它们在空间和时间上的分配和运动,以及它们在地球上的成因”。同期该学派另一代表人物费尔斯曼 (Α.Е.Ферсман)提出了类似的定义:“地球化学研究地壳中化学元素——原子的历史及其在自然界各种不同的热力学和物理化学条件下的行为”。

地球化学的另一重要奠基人 (北欧学派)戈尔德施密特 (V.M.Goldschmidt)于1933年给出的地球化学定义为:“地球化学的主要目的,一方面是要定量地确定地球及其各部分的成分,另一方面是要发现控制各种元素分配的规律”。在他逝世后 1954年出版的《地球化学》中,对地球化学学科做了如下阐述:“地球化学的主要目标是,一方面定量地确定地球及其各部分的成分,另一方面发现控制各种元素分配的规律。要解决这些问题,地球化学家就需要综合搜集地球物质,诸如岩石、水和大气等的分析测试数据,还需要进行陨石分析,以及应用其他宇宙体成分方面的天体物理学数据和有关地球内部物质性质方面的地球物理学数据。许多有价值的信息还来自一些矿物的合成实验,以及对合成矿物形成方式和稳定条件的研究”。

随着20 世纪 50～60年代地球化学的迅猛发展,1973年美国国家科学院委托地球科学部地球化学委员会组成小组,专门研究当时地球化学的发展状况,并指出地球化学未来的发展方向,发表了《地球化学发展方向》(Orientations in Geochemistry)一书。该书对当时地球化学主要领域的重要进展做了总结,并根据当时地球化学发展的特征给出了地球化学定义:“地球化学是关于地球和太阳系的化学成分及化学演化的一门科学,它包括了所有对它做出贡献的科学的化学方面 (编者注:这里所指的对地球化学做出贡献的科学包括化学、生物学、物理学、天文学、医学、大气科学、环境科学等,因这些科学的数据和成果为地球化学所引用和借鉴)”。同时该书还补充指出:“地球化学包括太阳系由之形成的宇宙尘化学,增生着的地球、月球和行星的化学,地壳、地幔和地核的化学,岩石循环的化学 (包括侵蚀、搬运、沉积和隆起),海洋和大气圈的化学演化,岩石中有机物质的化学。于是,一切包容于地球和行星演化范畴中的化学就是地球化学”。

1982年由我国着名地球化学家涂光炽院士等编着的《地球化学》,将地球化学的定义概括为:“地球化学是研究地球 (也包括部分天体)的化学组成、化学作用及化学演化的学科”。

由上述地球化学定义和内涵的发展可以看出,在不到百年的短短发展过程中,有关地球化学的基本思想、主要研究对象、内容、任务和范围均发生了重大变化,表现为:地球化学研究对象已由强调地球的元素 (原子)的地球化学行为扩展到强调地球及其子系统的化学;地球化学学术思想已由地球中元素原子分配、迁移的历史观提升到地球系统及其子系统化学演化的历史观;地球化学的主要研究内容和任务已由确定地球的化学成分或元素丰度及阐明元素分配规律转变为强调研究地球的化学组成、化学作用及化学演化;地球化学的研究范围则由早期仅限于地壳已发展到现今研究地球的各个层圈及众多的天体。

因此,如何能从认识上理清和把握地球化学思想和内涵演变的脉络,协调处理地球化学早期阶段和现阶段思想、对象、内容和任务的相互关系,是推动我国现代地球化学研究发展的关键。要全面地解决上面提出的问题,必须联系基础自然科学整体和地球科学发展历史和现状,结合当前社会经济发展的需求,从现代地球化学发展的理论和方法技术中寻求答案。

F. 地球化学专业就业方向如何啊

地球化学专业就业方向
科研机构、高等院校的地球化学研究或教学工作；资源、能源、材料、环境、基础工程等领域的生产、测试、技术管理工作；行政部门的管理工作。
从事行业：

毕业后主要在建筑、环保、石油等行业工作，大致如下：

1、建筑/建材/工程
2、环保
3、石油/化工/矿产/地质
4、检测，认证
5、新能源
6、外包服务
7、学术/科研
8、教育/培训/院校

G. 现代地球化学

第二次世界大战后,世界进入了原子能应用和航天遥测时代,人类对矿产、能源、材料的需求不断扩大和迅猛增长,带动了各门科学的空前快速的发展,也包括地质学和地球化学。为地球化学创造了快速发展的条件:①地球化学实验室在世界多个国家建立,地球化学专门人才的大量培养;②测试仪器和实验设备的不断改善,诸如精确的光谱仪、质谱仪、电子探针、电子显微镜、扫描电子显微镜、气相色谱仪以及高温高压实验设备、遥感技术方法等的陆续问世,仪器分辨率和精度的不断改进等,分析实验地球化学家的研究有力地推动了地球化学理论的深化和提高;③受到一些发达国家政府强力支持的空间和海洋探测事业的开展,为地球化学提供了更广阔的研究视野,获取了大量有关天体 (行星、太阳、月球等)及海洋水体和洋底岩石等的资料和化学成分数据;④20 世纪 60年代中期全球板块构造学说的创立,带来了地质学界的思想革命,使地质学家的眼界第一次真正能拓宽到整个地球,开始认识到地球刚性岩石圈板块运动是由深部地幔热对流推动的,从而形成了以层圈相互作用观点为指导的对地球发展和演化进行探索的新方向。⑤20 世纪最后30 多年至今,由于全球面临资源、能源、环境、自然灾害等重大问题或危机,多学科综合研究不断增强,学科交流氛围日益趋浓,使得重视自然界物质元素交换循环的地球化学,扩大了与大气科学、海洋科学、天文学、地球物理学、环境科学、土壤学,甚至医学等学科的交流和渗透。所有这些均有利于现代地球化学研究功能的增长、研究范围的扩大,以及学科意义和地位的提高。本阶段地球化学重要发展可归纳如下。

1.同位素地球化学

在放射性衰变定律和核反应理论基础上,通过自然界放射性同位素组成的测定和研究,创立了放射性同位素定年技术方法,使地质学家能够准确地确定岩石形成年龄,了解地球发展和演化的时间顺序,并不断改进已有定年方法及补充新的地质时钟。

广泛测定和研究了自然界各类地质体和物质的元素稳定同位素组成或比值,总结出它们各自的特征作为标记;开展了元素在不同自然作用过程中同位素分馏与组成变化规律的研究,创立了同位素示踪理论和方法,开辟了追索和辨识地质体的物质来源、形成过程和机制的有效途径。例如,参与成矿作用热水溶液中的水可以有不同来源,可以是加热的大气降水、海水、深部来源的变质水和岩浆水等,根据不同成因水具有可相互区别的氢和氧同位素组成特征,可判定热液水的来源,并推知其参加到成矿热液中的途径。

2.微量元素地球化学

在应用相平衡理论及微量元素在共存相间分配定律 (Nernst 分配定律)研究岩浆体系的基础上,创建了微量元素 (含稀土元素)在与岩浆作用有关的部分熔融和结晶分异等过程中的定量分配模型,解决了通过深部来源岩浆岩微量元素组成示踪岩浆源区物质成分和作用过程的问题,从而使研究深部地壳和地幔物质成分和作用特征成为可能。这种定量模型也适用于稳定同位素和放射成因同位素。因此,在微量元素和同位素示踪研究基础上,地幔地球化学和中-下地壳地球化学得到了迅猛发展。

3.地球化学热力学及地球化学动力学

自20 世纪 60年代以来,自然界化合物 (主要矿物)的热力学数据逐渐积累,根据观察到的岩石中矿物相平衡关系,应用热力学理论和计算,大大增强了研究地质作用过程及其所处物理化学条件 (温度、压力、氧逸度等)的能力。如认识到由深部岩浆 (幔源玄武岩质,深源长英质)带至地表的橄榄岩类和麻粒岩类岩石包体,分别代表岩石圈地幔岩石和下地壳岩石,从而开辟了对岩石圈地幔和下地壳进行地球化学研究的新途径。同时,地球化学动力学方向的探索也有了较大的发展。

4.有机地球化学与生物地球化学

有机地球化学以惊人速度快速发展,这是寻找和开发油气资源迫切需求带动的结果。有机地球化学几乎是剖析生油层的唯一手段,并且已经广泛应用于海洋学、土壤学、环境科学、生态学、金属成矿、风化沉积,以及生命起源等领域。相应地,生物地球化学 (含微生物地球化学)也有了明显发展,特别是在探讨元素生物地球化学循环方面更是成果骄人。这使探索生物圈与其他地圈的相互作用成为可能。

5.化学地球动力学

应用元素 (主要是微量元素)和同位素示踪的理论和方法,地球化学开拓了通过追踪地球层圈间物质交换和元素再循环进而揭示层圈相互作用的有效途径。例如,根据板块会聚带中与俯冲作用有关的岛弧玄武岩 (地幔岩浆产物)常显示出异常高的¹⁰ Be含量,可证明海洋沉积物曾随洋壳俯冲进入玄武岩质岩浆的地幔源区,后经部分熔融形成的玄武岩质熔体再喷发至地表固结成玄武岩。这是因为¹⁰ Be为大气圈上层氮和氧在宇宙射线作用下经核分裂反应而形成的短寿命同位素 (半衰期约为 1.5Ma)。因此¹⁰ Be只能在近代海洋沉积物中明显富集,并可作为海洋沉积物加入玄武岩地幔源区的重要标志。在这一壳幔物质再循环中伴随着¹⁰ Be由大气圈进入海洋,再转入沉积物,接着随洋壳俯冲进入地幔,然后随经部分熔融形成的岩浆再返回地壳的全部历史。这样的研究能反映地球层圈的相互作用及其动力学特征。所以,阿莱格 (C.J.Allegre)、秦德勒和哈特 (A.Zindler and S.R.Hart) 20世纪80年代初-中期设想通过同位素和元素这种再循环的研究,达到揭示层圈相互作用及地球动力学的目标,称这一研究方向为化学地球动力学 (chemical geodynamics)。

6.全球变化与地球古环境研究

当地球化学提升了探索地球深部物质演化能力的同时,它在大气圈和海洋研究领域也取得了重大进展。基于系统中物质输入和输出质量守恒的原理,考虑沉积岩石圈与大气圈和水圈等的物质交换关系,应用各种可能的地球化学标记或信息,根据它们在各类沉积物(沉积岩岩层、黄土层序、冰川冰盖层序等)的含量、组成及其随时间的变化,可以揭示某一地质时期大气圈和海洋的化学组成和环境特征及其随时间的演化。例如,根据地层中有孔虫目化石的氧同位素组成,可估算出当时古海水的温度;根据不同时代海相硫酸盐的硫同位素组成,已经揭示了显生宙以来古海水硫同位素组成的演化。同样,大气圈某一时期CO₂ 含量水平也可从该时期可能由沉积圈、海洋和生物圈能供应的数量,以及能放出CO₂ 的深部火山作用的规模等来估计。因此,地球化学开创了定量研究古环境和古气候及其演化的途径。

7.天体化学与空间化学

通过陨石和月岩样品的测定和研究,以及吸收日益增多的来自航天-遥感技术所获得的太阳系及其以外天体的化学资料和有关信息,地球化学已能在宇宙和太阳系的广阔背景下探索地球的形成和演化。

总之,地球化学的发展历史表明:前期的地球化学强调元素原子的自然历史观,注重由元素在地球 (主要在地壳)中的分布、分配和迁移规律的探索来解决地学问题。从 20世纪 70年代开始,地质学已发展进入地球系统科学时代,地球化学在原有理论和技术方法基础上发展和提升到了探索地球、行星和太阳系化学组成、化学作用和化学演化历史的层次,并将元素和同位素的研究更多地朝着探索地球层圈相互作用和化学演化的示踪理论和方法的新阶段发展。

H. 地球化学专业有哪些发展方向急求懂行的人指点，谢谢。

1)元素及同位素在地球及各子系统中的组成（丰度和分配）；
2)元素的共生组合及赋存形式；
3)元素的迁移和循环；
4)研究元素（同位素）的行为；
5)元素的地球化学演化。