地球化學(xué)的學(xué)科性質(zhì)、

基本思想和方法論張本仁中國地質(zhì)大學(xué)2006年10月（修訂）一、地球化學(xué)的學(xué)科性質(zhì)（一）問題的提出

1如何使我國地球化學(xué)更好地適應(yīng)地學(xué)發(fā)展進(jìn)入地球系統(tǒng)科學(xué)新階段的需要。地球化學(xué)建立的初期就是力求將自己的研究領(lǐng)域擴(kuò)及整個(gè)地球與有關(guān)的宇宙（如1954年出版的V.M.Goldschimdt的Geochemistry),但我國地球化學(xué)研究主體局限于小系統(tǒng)的探索實(shí)踐，限制了人們的視野。

2在地學(xué)界對(duì)地球化學(xué)學(xué)科性質(zhì)還存在的一些模糊認(rèn)識(shí)，諸如，“地球化學(xué)是研究地球中元素-原子行為的微觀學(xué)科”，“構(gòu)造是運(yùn)動(dòng)、地球化學(xué)是物質(zhì)”，“礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)和地球化學(xué)是一類的學(xué)科，因而教育部系統(tǒng)地球化學(xué)專業(yè)受此觀點(diǎn)影響曾發(fā)生三起三落的波折。

3學(xué)校地球化學(xué)專業(yè)培養(yǎng)出的學(xué)生不知如何在地球化學(xué)思維指導(dǎo)下開展野外工作。野外工作就是地質(zhì)觀察加取樣，缺乏地球化學(xué)研究構(gòu)思。（二）由地球系統(tǒng)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)特性看地球科學(xué)和地球化學(xué)學(xué)科本質(zhì)恩格斯于19世紀(jì)70年代提出按學(xué)科所研究的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)類型進(jìn)行學(xué)科分類的原則，至今仍然有效。當(dāng)年由于地質(zhì)學(xué)（研究固體地球的地學(xué)學(xué)科）還處于完全描述階段，看不清地質(zhì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的特性，故恩格斯未對(duì)地質(zhì)學(xué)作分類屬性的論述?，F(xiàn)今地球科學(xué)的發(fā)展已有可能鑒別出地球系統(tǒng)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)（含地質(zhì)運(yùn)動(dòng)）的特性是：力學(xué)（機(jī)械）、化學(xué)、物理學(xué)及生物學(xué)四種基礎(chǔ)形式運(yùn)動(dòng)相互作用和相互制約的綜合復(fù)雜高級(jí)運(yùn)動(dòng)。類似生命運(yùn)動(dòng)為力學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)基礎(chǔ)形式運(yùn)動(dòng)相互作用和相互制約的復(fù)雜高級(jí)運(yùn)動(dòng)。（三）地球科學(xué)中的三大類學(xué)科

按所研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的特征看，地球科學(xué)中存在三大類學(xué)科：1、研究地球及其子系統(tǒng)物質(zhì)綜合復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的學(xué)科：二級(jí)學(xué)科：地質(zhì)學(xué)（固體地球?qū)W科）、大氣科學(xué)、海洋科學(xué)、地理學(xué)。地質(zhì)學(xué)下屬的三級(jí)學(xué)科：礦物學(xué)、巖石學(xué)、地層學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地層學(xué)、地貌學(xué)、古生物學(xué)、大地構(gòu)造學(xué)等。

此類學(xué)科（除構(gòu)造地質(zhì)學(xué)外），不管體系大小其中的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)均為含有多種基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)的綜合復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，連小到礦物形成的小體系都不例外，均需多種第二類的學(xué)科研究的支撐。接上2.專門從事寓于地球物質(zhì)運(yùn)動(dòng)中的某種基礎(chǔ)形式運(yùn)動(dòng)的學(xué)科

力學(xué)類：構(gòu)造地質(zhì)學(xué)（固體地球力學(xué)）、大陸和地幔動(dòng)力學(xué)（尚待建立）、大氣動(dòng)力學(xué)、海洋動(dòng)力學(xué)等。分別為地質(zhì)學(xué)、大氣科學(xué)和海洋科學(xué)的三級(jí)學(xué)科。

化學(xué)：地球化學(xué)（地球科學(xué)的二級(jí)學(xué)科，涉及固、液、氣地球部分）。

物理學(xué)：地球物理學(xué)（地球科學(xué)的二級(jí)學(xué)科，涉及固、液、氣地球部分）。

生物學(xué)：研究地球系統(tǒng)生物作用的的學(xué)科，尚未形成獨(dú)立學(xué)科，但其內(nèi)容有些已含于其他學(xué)科中：如地球化學(xué)中的生物地球化學(xué)，礦床學(xué)中的生物和有機(jī)質(zhì)成礦作用，地質(zhì)和海洋中的微生物作用等。

這一類學(xué)科均為前一類學(xué)的的基礎(chǔ)或支撐學(xué)科。3、前面兩類地學(xué)學(xué)科的應(yīng)用性學(xué)科解決資源、環(huán)境、地質(zhì)災(zāi)害等方面的應(yīng)用學(xué)科，諸如礦床學(xué)、石油和天然氣地質(zhì)學(xué)(經(jīng)濟(jì)地質(zhì)學(xué))、環(huán)境地質(zhì)學(xué)、水文學(xué)、地震學(xué)、火山學(xué)、地質(zhì)工程學(xué)、礦產(chǎn)勘探學(xué)，等等。這些學(xué)科多屬于第1類地學(xué)學(xué)科的應(yīng)用類型。探索地球及作為上述應(yīng)用學(xué)科支撐方法技術(shù)的學(xué)科，諸如，鉆探學(xué)、掘進(jìn)學(xué)、勘查地球物理學(xué)、勘查地球化學(xué)、遙感地質(zhì)學(xué)、生物標(biāo)志物地球化學(xué)示蹤、同位素年代學(xué)，地質(zhì)樣品測試等等。此類應(yīng)用學(xué)科多屬于第2類地學(xué)學(xué)科的應(yīng)用類型。（四）地球化學(xué)在地球科學(xué)發(fā)展中的意義地球化學(xué)專司研究寓于地球物質(zhì)運(yùn)動(dòng)中的化學(xué)形式基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)，而地球及其各級(jí)子系統(tǒng)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)中均含有化學(xué)運(yùn)動(dòng)、并且這種化學(xué)運(yùn)動(dòng)還處于同各該體系中的力學(xué)、物理學(xué)等形式運(yùn)動(dòng)的相互作用和相互制約的狀態(tài)。因此，地球化學(xué)應(yīng)能參與地球科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的研究，并至少與研究地球物質(zhì)力學(xué)運(yùn)動(dòng)和物理學(xué)運(yùn)動(dòng)的學(xué)科研究是等效的。由生物化學(xué)（生物分子學(xué)）推動(dòng)現(xiàn)代生物學(xué)發(fā)展的重大作用看，可能地球化學(xué)將在地球科學(xué)發(fā)展中起更大一些的作用。在當(dāng)代地球科學(xué)的兩大前沿領(lǐng)域——全球變化和大陸動(dòng)力學(xué)研究中，地球化學(xué)已經(jīng)成為重要支撐學(xué)科之一，就足以說明地球化學(xué)在地球科學(xué)中的意義和地位。接上國際知名的宇宙學(xué)家尤里（Urey)早就指出：“了解太陽系的形成不僅是一個(gè)力學(xué)的問題，同時(shí)也是個(gè)化學(xué)的問題。力學(xué)控制著行星體的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，而化學(xué)使之千差萬別、變幻莫測”。世界著名地球化學(xué)家阿萊格爾（C.J.Allegre）則更明確地說：“了解太陽系的形成，必須把牛頓的理論與門捷列夫的理論結(jié)合起來”。由此可見地球化學(xué)和宇宙化學(xué)在研究地球、太陽系和宇宙成因方面的重要學(xué)術(shù)意義。二、地球化學(xué)基本思想和任務(wù)的發(fā)展

任何學(xué)科在發(fā)展的不同階段都有它的特定研究對(duì)象和研究范圍。它們由所要研究和解決的問題所決定。地球化學(xué)自20世紀(jì)70年代初發(fā)生了由發(fā)展的第一階段向發(fā)展的第二階段的轉(zhuǎn)變，表現(xiàn)為地球化學(xué)基本思想、研究對(duì)象、研究層次和研究范圍均發(fā)生了重大變化，促使地球化學(xué)更迅猛地發(fā)展。然而，迄今在我國地學(xué)界甚至地球化學(xué)界，還有不少人對(duì)地球化學(xué)的基本認(rèn)識(shí)還處于滯后狀態(tài)，或者尚未完全跟上新的發(fā)展形勢(shì)。這不利于我國地球化學(xué)跨越式地發(fā)展。（一）第一階段的基本思想和研究范圍時(shí)間范圍：20世紀(jì)初—60年代末。背景：

經(jīng)近一個(gè)世紀(jì)的化學(xué)元素的尋找發(fā)現(xiàn)，于1900年左右，門捷列夫周期表中預(yù)測的元素基本被發(fā)現(xiàn)。在20世紀(jì)最初20年內(nèi)，原子結(jié)構(gòu)和組成，分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵學(xué)說均先后在化學(xué)中建立.化學(xué)的發(fā)展刺激了地質(zhì)學(xué)考慮各類礦物、巖石和地質(zhì)體究竟是什么元素組成的，大量開展化學(xué)分析，積累了大量數(shù)據(jù)，從中發(fā)現(xiàn)了許多事實(shí)規(guī)律，需要理論闡明，同時(shí)也開始了產(chǎn)生了將成巖、成礦作用與元素分配、遷移聯(lián)系起來的思想，地球化學(xué)就應(yīng)運(yùn)而生了。再者當(dāng)時(shí)熱力學(xué)雖在化學(xué)中廣泛應(yīng)用，但在地球化學(xué)中因缺乏自然界物質(zhì)的參數(shù)，只能定性有限應(yīng)用（如礦物相律等），使得地球化學(xué)偏重由原子、離子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以及晶體化學(xué)—微觀學(xué)說，來闡明元素的相互結(jié)合與分配；而且當(dāng)時(shí)多數(shù)礦物的晶體結(jié)構(gòu)及元素在其中的晶體化學(xué)參數(shù)（離子和原子半徑等）均需地球化學(xué)家自己研究，例如，Goldschmidt在研究礦物晶體結(jié)構(gòu)、測定離子半徑、發(fā)展晶體化學(xué)、以及創(chuàng)立地殼元素分配行為的晶體化學(xué)法則等方面就做出卓越的貢獻(xiàn)，不僅促進(jìn)了地球化學(xué)的發(fā)展，同時(shí)對(duì)化學(xué)也是重要貢獻(xiàn)。接上研究任務(wù)和范圍：根據(jù)Goldschmidt(1954)《地球化學(xué)》：“地球化學(xué)是根據(jù)原子和離子的性質(zhì)，研究化學(xué)元素在礦物、礦石、巖石、土壤、水及氣圈中的分配和含量以及這些元素在自然界的遷移。這門科學(xué)不僅限于研究用來區(qū)別物質(zhì)的最根本單元的化學(xué)元素，還包括研究各種同位素（或原子的種類；注；現(xiàn)稱核素）的分布和豐度，并包括核子在宇宙中的出現(xiàn)率及穩(wěn)定性等問題”。表明地球化學(xué)早期的設(shè)想就是建立全球系統(tǒng)的學(xué)科，只是受取樣的限制，研究采集中于外部層圈。任務(wù)著重于研究巖石、礦物等地質(zhì)體的化學(xué)成分及其形成的化學(xué)作用，即地學(xué)小系統(tǒng)的化學(xué)。

總之，這一階段的地球化學(xué)就以“元素原子自然歷史”的基本思想為特征，地球化學(xué)的研究內(nèi)容和范圍也主要就是元素在地殼中的分布、分配、集中、分散及遷移歷史，對(duì)象基本是地殼中的元素原子。（二）現(xiàn)階段地球化學(xué)基本思想、研究對(duì)象和研究層次地球化學(xué)進(jìn)入新發(fā)展階段的背景：（1）上世紀(jì)60年代中現(xiàn)代板塊構(gòu)造學(xué)說興起，引起了地學(xué)界的思想革命，使之首次真正能從全球甚至太陽系和宇宙的視野來思考研究地學(xué)問題，使地學(xué)于80年代后逐步發(fā)展進(jìn)入地球系統(tǒng)科學(xué)時(shí)代，即由地球?qū)尤ハ嘧饔糜^點(diǎn)來探索地球的發(fā)展和演化。

（2）二次世界大戰(zhàn)后，人類社會(huì)進(jìn)入發(fā)展原子能、電子和探索宇宙空間的時(shí)代，拉動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的全面發(fā)展。促使地球化學(xué)發(fā)展出以下重要功能：在放射性元素原子衰變?cè)砘A(chǔ)上，發(fā)展出各種地質(zhì)年代測定法，為地學(xué)武裝了時(shí)間標(biāo)尺；建立多種微量元素及穩(wěn)定和放射成因同位素示蹤理論，使試探測地質(zhì)物質(zhì)來源、深部物質(zhì)組成和過程、以及追索過去環(huán)境和氣候演化等成為可能；在測定了地學(xué)常常涉及的礦物和自然界物種的熱力學(xué)參數(shù)及元素在不同相間分配系數(shù)的基礎(chǔ)上，使應(yīng)用多相平衡理論定量研究自然作用過程及其狀態(tài)成為可能有機(jī)地球化學(xué)和生物地球化學(xué)的迅猛發(fā)展，也加強(qiáng)了生物圈與其他層圈物質(zhì)和能量交換及互相作用的研究。由于各類測試和實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備、深海探測技術(shù)、宇宙空間衛(wèi)星和遙感檢測方法等的發(fā)展，加之，南極和沙漠中隕石發(fā)現(xiàn)和收集的增多，大大開拓了地球化學(xué)“上天、入地和下海”的能力，使地球化學(xué)在研究地球?qū)尤?、整個(gè)地球系統(tǒng)，乃至太陽系和有關(guān)天體的設(shè)想有了實(shí)現(xiàn)的可能。（3）工、農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來的日益嚴(yán)重的礦產(chǎn)資源、能源、環(huán)境污染及地質(zhì)災(zāi)害等問題，也成為推動(dòng)地學(xué)和地球化學(xué)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。?）闡明礦物化學(xué)、巖石化學(xué)以及許多常見元素在一般地質(zhì)作用中的分配、遷移行為的早期地球化學(xué)任務(wù)已經(jīng)基本完成。因此，地球化學(xué)自上世紀(jì)70年代就開始向新階段過渡。2.現(xiàn)階段地球化學(xué)的基本思想與研究對(duì)象1973年，美國國家科學(xué)院地球化學(xué)定位小組在“地球化學(xué)定位”（OrientationsInGeochemistry)一書中關(guān)于地球化學(xué)的定義表述為：“地球化學(xué)是涉及地球和太陽系的化學(xué)成分和化學(xué)演化的的科學(xué)領(lǐng)域，它包括所有對(duì)其做出貢獻(xiàn)的學(xué)科的化學(xué)方面”，“亦即探索地球和行星演化的全部化學(xué)就是地球化學(xué)。”可見地球化學(xué)這種定位已經(jīng)更為接近地球化學(xué)專司研究寓于地球物質(zhì)運(yùn)動(dòng)中的化學(xué)形式運(yùn)動(dòng)的學(xué)科本質(zhì)。地球化學(xué)的研究對(duì)象和研究范圍已由主要研究化學(xué)元素及其在地殼中的行為和遷移歷史擴(kuò)寬至地球及其層圈的化學(xué)組成、化學(xué)作用和化學(xué)演化；并且已由地殼元素原子層次為主上升到地球及其層圈甚至行星和太陽系化學(xué)的層次。續(xù)前在這里元素及其行為在多數(shù)情況下，已不再是研究對(duì)象，而成為了研究解決層圈和全球系統(tǒng)問題的基礎(chǔ)和手段。地學(xué)的其他基礎(chǔ)學(xué)科的情況也如此。/現(xiàn)代地球化學(xué)中，以元素為研究對(duì)象的領(lǐng)域只有元素地球化學(xué)和同位素地球化學(xué)兩個(gè)分支學(xué)科了。即使在這兩個(gè)分支學(xué)科中，完全以元素為對(duì)象進(jìn)行研究的重點(diǎn)只限于以往研究不足的元素和同位素，以及特殊條件下的元素和同位素行為（下地幔和地核高壓下的行為），當(dāng)然也包括元素起源研究方面的新問題。其余均是將元素和同位素作為示蹤劑來研究，開拓應(yīng)用它們指示地質(zhì)過程和層圈互相作用的理論和方法。現(xiàn)代地球化學(xué)更貼近以研究和解決地球科學(xué)的共同問題為自己的目標(biāo)和任務(wù)，但堅(jiān)持從化學(xué)角度，以化學(xué)理論和方法來研究問題。亦即地球化學(xué)從化學(xué)角度幫助地學(xué)現(xiàn)代化。三、地球化學(xué)的基本觀點(diǎn)與方法論

在地球化學(xué)教學(xué)和書籍中很少見到有關(guān)地球化學(xué)方法論的專門論述。這種情況非常不利于培養(yǎng)學(xué)生地球化學(xué)研究的思路和能力。然而，在許多地球化學(xué)巨匠的著作和論文中，不乏潛藏著的閃光的思想和深刻的哲理。應(yīng)用辯證唯物主義哲學(xué)觀總結(jié)現(xiàn)代地球科學(xué)和地球化學(xué)已經(jīng)取得的成就及其基本思想，可以提出以下地球化學(xué)研究的基本指導(dǎo)思想和方法論，供大家參考和借鑒。（一）地球物質(zhì)客體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律

地球物質(zhì)客體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律反映的不是個(gè)別的、具體的地球物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，而是概括地球物質(zhì)客體整體為對(duì)象的一般運(yùn)動(dòng)規(guī)律。關(guān)于地球物質(zhì)運(yùn)動(dòng)及寓于其中的各類基礎(chǔ)形式運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律的認(rèn)識(shí)或觀點(diǎn)，具有指導(dǎo)地球科學(xué)及其各學(xué)科研究的認(rèn)識(shí)論和方法論意義。現(xiàn)今有關(guān)地球化學(xué)運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律的認(rèn)識(shí)或觀點(diǎn)主要有：1.地球化學(xué)系統(tǒng)觀點(diǎn)及其方法論意義（1）地球物質(zhì)客體，同任何事物一樣，均以系統(tǒng)的方式而存在，并在系統(tǒng)自身的內(nèi)在矛盾運(yùn)動(dòng)中及與環(huán)境的相互作用中而發(fā)展。這里的系統(tǒng)律特別強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)（體系）的組成、結(jié)構(gòu)與狀態(tài)制約著其中物質(zhì)運(yùn)動(dòng)特性與物質(zhì)的行為，即離開特定的系統(tǒng)談不上物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)的具體行為與特性。（2）規(guī)律的闡明：地球作為太陽系的一個(gè)子系統(tǒng)，有相對(duì)適中的體積，在太陽系中的軌道位置使地表溫度有利于水的大量存在，這決定著生物圈的出現(xiàn)與發(fā)展，最終導(dǎo)致地球以具有含自由氧的大氣圈、花崗質(zhì)的地殼和發(fā)育的生命圈等而不同于其他行星。接上地球系統(tǒng)中不同元素分別顯示出對(duì)氧、硫或鐵的明顯親和性，而不同于人為系統(tǒng)，這首先取決于地球系統(tǒng)中各種陽離子元素原子總數(shù)大大多于陰離子氧和硫原子的總數(shù)，使化學(xué)反應(yīng)抑制法則發(fā)生了作用。碳元素在無機(jī)、有機(jī)和生命系統(tǒng)中的行為完全不同，就好象是不同的元素。不同區(qū)域殼、幔組成和狀態(tài)的差異，決定著各該區(qū)域巖石和礦產(chǎn)特征和類型的不同。表生系統(tǒng)與內(nèi)生系統(tǒng)性質(zhì)和狀態(tài)不同，其中化學(xué)過程與元素行為也差異較大。（3）方法論意義任何特定事物運(yùn)動(dòng)均需置于它所處的特定系統(tǒng)中來考查研究，以系統(tǒng)的特性來約束事物的性質(zhì)與行為。系統(tǒng)均具有結(jié)構(gòu)性和層次性，研究低級(jí)層次結(jié)構(gòu)部分（系統(tǒng)的子系統(tǒng)），需要以高級(jí)層次系統(tǒng)的特征來約束。地球科學(xué)應(yīng)用力學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)原理于地球系統(tǒng)時(shí)均需按地球系統(tǒng)的特殊性加以修正、甚至改造和發(fā)展。所以才需要建立構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、地球化學(xué)等。

2.寓于地球物質(zhì)運(yùn)動(dòng)中的化學(xué)、力學(xué)、物理學(xué)和生物學(xué)形式的運(yùn)動(dòng)相互依存、相互制約和相互轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)

（1）觀點(diǎn)的闡明

★板塊會(huì)聚帶洋殼板片向大陸之下的俯沖，主要是構(gòu)造（力學(xué)）運(yùn)動(dòng)，然而，隨洋殼板片的下插，溫壓就會(huì)不斷升高（物理場變化），從而導(dǎo)致洋殼板片脫水和變質(zhì)（化學(xué)反應(yīng)），如有遠(yuǎn)洋沉積物隨洋殼俯沖，則其中所含的生物遺體有機(jī)分子就會(huì)發(fā)生降解作用（生物或有機(jī)化學(xué)反應(yīng)）。這既可說明力學(xué)、物理、化學(xué)和生物形式運(yùn)動(dòng)的相互依存和相互制約的關(guān)系，又顯示了構(gòu)造（力學(xué)）運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)了（或轉(zhuǎn)化出）物理學(xué)和化學(xué)運(yùn)動(dòng)。

接上

★然而，洋殼俯沖這一構(gòu)造（力學(xué)）運(yùn)動(dòng)卻是由物理-化學(xué)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的。按板塊構(gòu)造學(xué)說，洋殼俯沖是受：（1）由地幔對(duì)流引起的海底擴(kuò)張及（2）冷的較致密的鎂鐵質(zhì)洋殼的下沉和拖曳驅(qū)動(dòng)的。地幔對(duì)流則是由地幔溫壓的不均一所致（物理因素）、后者則與放射性元素分布不均有關(guān)（化學(xué)因素）；高溫低密度流體上升、冷的高密度物質(zhì)下降（物理過程），鎂鐵質(zhì)巖石密度大于長英質(zhì)巖石（化學(xué)因素），表明物理-化學(xué)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)了構(gòu)造（力學(xué)）運(yùn)動(dòng)，所以不同形式的運(yùn)動(dòng)是相互制約和轉(zhuǎn)化的?！镆虼耍厍蛳到y(tǒng)中的化學(xué)運(yùn)動(dòng)不是完全獨(dú)立的，它要受到系統(tǒng)中力學(xué)和動(dòng)力學(xué)、物理學(xué)及生物學(xué)運(yùn)動(dòng)施加的作用和約束，而同實(shí)驗(yàn)室和化工廠的人為化學(xué)系統(tǒng)中的作用和流程不同。在自然界一切類似人為化學(xué)系統(tǒng)的加和卸料、過程銜接、攪拌、震動(dòng)及熱動(dòng)力條等的設(shè)置等均是由地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、流體動(dòng)力學(xué)、地球物理場、生物等因素限定的。

（2）方法論意義研究和解決任何地學(xué)問題均需由各種形式基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)或側(cè)面進(jìn)行綜合分析，并應(yīng)在此認(rèn)識(shí)高度上，處理好多學(xué)科研究過程中學(xué)科之間的關(guān)系。

對(duì)地學(xué)問題開展地球化學(xué)學(xué)科研究時(shí)，必須自覺地以其他學(xué)科獲得的客觀資料、規(guī)律與成果，約束本學(xué)科的構(gòu)思（例如，地球化學(xué)示蹤某基底巖層可能是巖漿的源區(qū)，還須考慮該巖層有否有發(fā)生部分熔融的條件，由該巖層的變質(zhì)相判斷）。應(yīng)善于將地學(xué)問題剖析為地球化學(xué)學(xué)科性質(zhì)的問題來研究，以發(fā)揮地球化學(xué)科的專長和優(yōu)勢(shì)。

例如，解決古洋盆閉合時(shí)間問題，可轉(zhuǎn)化為被動(dòng)陸緣沉積由本側(cè)大陸一源供應(yīng)轉(zhuǎn)化為兩陸塊碎屑物混合的時(shí)代問題；將大陸俯沖的證明問題轉(zhuǎn)化為仰沖盤中花崗巖的源區(qū)是否為俯沖盤中基底巖層的證明問題。3.地球?qū)尤ο嗷プ饔门c物質(zhì)（再）循環(huán)的觀點(diǎn)（1）觀點(diǎn)的闡明

地球形成過程或初期，發(fā)生物質(zhì)分異形成了地球的層圈結(jié)構(gòu)后，由于各層圈在物質(zhì)組成、能量和熱動(dòng)力狀態(tài)方面的差異及同一層圈內(nèi)組成和能量的不均一性，尤其存在著極高溫度的地核，從而使地球成了一個(gè)巨大的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)（類似巨大的熱引擎），必然導(dǎo)致層圈的相互作用——物質(zhì)和能量交換及動(dòng)量傳遞，以及層圈內(nèi)的物質(zhì)和能量對(duì)流和分異，推動(dòng)著地球及其層圈的發(fā)展和演化。這種地球動(dòng)力學(xué)統(tǒng)系中的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，在寓于其中的不同形式基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)方面表現(xiàn)是不同的。地球化學(xué)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為層圈間的物質(zhì)交換和循環(huán)及層圈內(nèi)的物質(zhì)分異和演化；力學(xué)（構(gòu)造）運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為層圈間的動(dòng)量傳遞與板塊的離散與會(huì)聚;而地球物理運(yùn)動(dòng)則主要表現(xiàn)為層圈間和層圈內(nèi)的熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流。

(2)方法論意義

地球?qū)尤ο嗷プ饔脴?gòu)成了一個(gè)完整的地球動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。所有地學(xué)問題的研究均應(yīng)以地球?qū)尤ο嗷プ饔玫乃枷霝橹笇?dǎo)。例如，現(xiàn)今國際地球科學(xué)的兩大前沿領(lǐng)域——全球變化和大陸動(dòng)力學(xué)研究，均是以層圈相互作用為指導(dǎo)思想，以層圈間物質(zhì)循環(huán)和能量交換為方法手段。不同的只是：全球變化研究涉及的主要是大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈（即天、地、生）的相互作用及物質(zhì)和能量循環(huán)，其中包含人類的活動(dòng)；而大陸動(dòng)力學(xué)研究涉及的主要是地殼、地幔和地核的相互作用及物質(zhì)和能量循環(huán)。

4.地球化學(xué)演化的旋回性和不可逆性觀點(diǎn)(2)觀點(diǎn)的闡明地球上同一地質(zhì)現(xiàn)象和作用，諸如巖漿、沉積、變質(zhì)等地質(zhì)作用與造山運(yùn)動(dòng)等，在各個(gè)地質(zhì)時(shí)代和階段均有發(fā)生，表明在地球歷史中相同的地質(zhì)事件可以重復(fù)出現(xiàn)，即發(fā)展具有旋回性、循環(huán)性或重現(xiàn)性。然而，考查證明類似的地質(zhì)事件隨時(shí)間推移會(huì)發(fā)生質(zhì)的變化，如幔源巖漿作用僅在早前寒武紀(jì)形成科馬提巖，以后則為玄武巖；沉積鐵礦類型早前寒武紀(jì)為硅鐵建造、震旦紀(jì)為鮞狀赤鐵礦、顯生宙為湖相沉積鐵礦：板塊構(gòu)造體制也只大約出現(xiàn)于18億年以后，接上

早的構(gòu)造體制目前尚不清楚。地球上的生物則是從無到有、由低級(jí)向高級(jí)演化，甚至突然發(fā)生大規(guī)模的滅絕（災(zāi)變）。這體現(xiàn)出地球和地球化學(xué)演化總體上的不可逆性。所以地球化學(xué)演化具有螺旋式上升發(fā)展規(guī)律。造成本規(guī)律的因素主要為：（1）地球放射性能源隨時(shí)間的衰減（不可逆的）；（2）地球各層圈相互作用引起的層圈組成和狀態(tài)的變化，尤其生物圈的發(fā)生、發(fā)展對(duì)大氣圈、水圈和巖石圈影響造成的地球表層的環(huán)境變化（不可逆的）；（3）地球在銀河系和太陽系中軌道運(yùn)行位置變化、速度的波動(dòng)、太陽亮度變化、天體的隕落撞擊等（主要引起周期性重現(xiàn)，節(jié)律或?yàn)?zāi)變）。（2）方法論意義進(jìn)行地學(xué)課題和地球化學(xué)演化研究時(shí)，應(yīng)以旋回-不可逆性觀點(diǎn)，或者發(fā)展論和階段論的思想為指導(dǎo)。根據(jù)循環(huán)性或重現(xiàn)性規(guī)律，將今比古的研究原則是可行的；然而根據(jù)演化的不可逆性，則應(yīng)注意這一原則只適用于地球歷史的特定階段。例如，注意不要將板塊構(gòu)造體制階段發(fā)生的地質(zhì)事件的特征和規(guī)律，機(jī)械地套用于前板塊構(gòu)造體制時(shí)期。重視地球?qū)尤εc各類地質(zhì)事件在地球歷史中化學(xué)演化規(guī)律的研究。

四、地學(xué)和地球化學(xué)主體研究的反序性說明：

除了現(xiàn)代地球表層正在進(jìn)行的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)（含地球化學(xué)運(yùn)動(dòng)）過程可以直接觀察外，絕大多數(shù)地學(xué)運(yùn)動(dòng)過程（含地球化學(xué)運(yùn)動(dòng)）均不能直接觀察，并且絕大多數(shù)屬于已完成或已結(jié)束了的過程。所以地學(xué)和地球化學(xué)研究基本是根據(jù)運(yùn)動(dòng)過程的遺跡或記錄追索運(yùn)動(dòng)過程及其歷史的科學(xué)，即基本采用反序的研究方法。因此，培養(yǎng)和具備善于取得和分析運(yùn)動(dòng)記錄的能力，這點(diǎn)是十分重要的。

2.地球化學(xué)記錄地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的記錄是：板塊、地體、造山帶、盆地、地層、巖體、巖帶、礦帶和礦床、巖石、礦物等的結(jié)構(gòu)、相互關(guān)系與時(shí)空序列，以及地形地貌等。構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究力學(xué)運(yùn)動(dòng)的記錄是各類地質(zhì)體的變形及其序次、特征和組合等。古生物是根據(jù)化石記錄研究生物的進(jìn)化。地球物理學(xué)依據(jù)各類地質(zhì)體的密度、重力、溫度、磁學(xué)和電學(xué)等物理性質(zhì)，以及傳導(dǎo)熱、電和地震波等的性能來探討地球的結(jié)構(gòu)和物理學(xué)運(yùn)動(dòng)。那么什么是地球化學(xué)運(yùn)動(dòng)的記錄？接上我們認(rèn)為地球化學(xué)運(yùn)動(dòng)的記錄既應(yīng)該包括各類地質(zhì)體的化學(xué)和同位素組成，還應(yīng)該包括地質(zhì)體的巖石和礦物組成（各類化合物及其組合）、元素的賦存形式，各類化合物（巖石、礦物）相互反應(yīng)轉(zhuǎn)化的關(guān)系與時(shí)空序列，以及各類地質(zhì)事件所反映的物理化學(xué)環(huán)境。因?yàn)?，元素原子在地球中非裸體的，而是呈各種結(jié)合態(tài)的。再者如果地球化學(xué)只將元素和同位素組成作為記錄，則不僅在野外工作階段根本無法進(jìn)行真正意義的地球化學(xué)觀察、建立某些地球化學(xué)研究的設(shè)想，而且還會(huì)漏失大量有意義的地球化學(xué)信息。這樣研究的指導(dǎo)思想實(shí)際上僅能是一般地質(zhì)學(xué)思維，而非地球化學(xué)思維，因而必然就會(huì)限制地球化學(xué)學(xué)科潛力與專長的充分發(fā)揮?，F(xiàn)在需要解決的問題是如何在野外工作階段，能充分地收集地球化學(xué)信息，建立起地球化學(xué)研究的工作假說，使地球化學(xué)研究能在野外和室內(nèi)連續(xù)一貫。(3)如何提高地球化學(xué)記錄收集能力

在這方面我們的主要體會(huì)是：在地質(zhì)觀