地球化学第一章 总论

1、地球化学 陈远荣，陈远荣，桂林理工大学地球科学学院桂林理工大学地球科学学院20112011，秋季学期，秋季学期前前 言言一、主要讲授内容：1、总论（发展历史、概念、方法论和主要任务）2、地球化学基础知识地球化学基础知识 3、地球的化学组成4、元素的结合规律和赋存形式元素的结合规律和赋存形式 5、水水岩化学作用和水介质中元素的迁移岩化学作用和水介质中元素的迁移 6、地球化学热力学和地球化学动力学地球化学热力学和地球化学动力学 7、微量元素地球化学微量元素地球化学 8 8、同位素地球化学、同位素地球化学 二、主要参考书二、主要参考书1、个别元素地球化学：F元素地球化学刘英俊等，科学出版社，1984

2、F金的地球化学刘英俊，马东升，科学出版社，1991F钨的地球化学刘英俊，马东升，科学出版社，1987FGeochemistryV. M. Goldschmidt, Oxford at the Clarendon Press, 1954 (地球化学V. M. 戈尔德施密特 著， 沈永直，郑康乐 译，科学出版社，1959）F元素化学N. N. Greenwood, A. Earnshaw著，李学同等 译，高等教育出版社1996。3、元素地球化学方法FUsing Geochemical Data: Evolution, Presenta- tion, InterpretationHugh R. Ro

3、llinson, Longman Scientific & Technical, 1993 (岩石地球化学Hugh R. Rollinson著, 杨明学等 译，中国科学技术大学出版社，2000：1、3、4、5章)F变质岩原岩图解判别法王仁民 等，地质出版社1987（有关利用化学元素判别的部分）F勘查地球化学刘英俊，邱德同 等， 科学出版社，1987F矿物温度计和矿物压力计张儒媛，从柏林地质出版社，1983F地球化学探矿阮天健，朱有光，地质出版社，1982三、地球化学网站和三、地球化学网站和Google总 论F一、地球化学含义：F地球化学是研究自然界，主要是地球及其各组成部分的化学演化及

4、其机理的科学。它作为一门独立学科形成于20世纪初，是化学与地质学之间的交叉研究领域。二、地球化学的重要性地球化学的重要性F（1）作为地学的重要分支，从微观角）作为地学的重要分支，从微观角度审视各类自然地质现象；度审视各类自然地质现象；F（2）从地球化学解读成矿体系；）从地球化学解读成矿体系；F（3）是地学发展的需要、找矿勘查的）是地学发展的需要、找矿勘查的需要、国家经济发展的需要。需要、国家经济发展的需要。 一、回 溯 历 史化学元素概念的发展化学元素概念的发展F公元前900年：易经：世界万物的根源是天、地、雷、火、风泽、水、山。F战国末年：尚书提出了“五行”的概念；在稍后的国语中认为“土与金

5、、木、水、火杂以成百物”。F古希腊的哲学家亚里斯多德：世界由热、冷、干、湿和以太五种“基本性质”组成，前四种组合为火、气、水、土火、气、水、土四种元素，而以太组成与地球完全不同的天宇和星球。F春秋战国时代春秋战国时代管子管子的的“地数篇地数篇”记载：记载：“山山上有赭石者，其下有铁；上有铅者，其下有银；上有赭石者，其下有铁；上有铅者，其下有银；上有丹砂者，其下有黄金；上有磁石者，其下有上有丹砂者，其下有黄金；上有磁石者，其下有铜金铜金”，这里包含了利用矿物分带和元素分带找这里包含了利用矿物分带和元素分带找矿的思想。矿的思想。F唐代颜真卿曾记述：唐代颜真卿曾记述：“山上有葱，地下有银；山山上有葱

6、，地下有银；山上有韭，地下有金；山上有姜，下有铜锡上有韭，地下有金；山上有姜，下有铜锡”，这这里有植物找矿的思维。里有植物找矿的思维。 F北宋时期的沈括在北宋时期的沈括在“梦溪笔谈梦溪笔谈”中写道：中写道：“信州信州铅山县有苦泉，流以为涧。其水熬之，则成胆矾铅山县有苦泉，流以为涧。其水熬之，则成胆矾。烹胆矾则成铜，物之变化，固不可测。烹胆矾则成铜，物之变化，固不可测”，这里这里有铜可以随天然水迁移的地球化学特征。有铜可以随天然水迁移的地球化学特征。 F1316世纪：炼金术士和医生们对亚里斯多德的四元素又补充了盐、水银和硫磺的性质。F17世纪中叶认为：元素是用化学方法不能再分的简单物质，但并不能

7、确定哪些物质是这种“简单物质”。F18世纪后期：把“燃素”也看成化学元素。F19世纪初：英国道尔顿创立了原子学说，并着手测定物质的原子量。开始将元素视为具有一定重量的同类原子，奠定了以原子量不同来确定不同化学元素的基础。19世纪对化学元素认识的飞跃世纪对化学元素认识的飞跃1919世纪初世纪初：英国道尔顿创立了原子学说，并着手测定物质的原子量。开始将元素视为具有一定重量的同类原子，奠定了以原子量不同来确定不同化学元素的基础。1838：瑞士化学家舍恩拜因 (C. F.Schnbein, 1799 1868) 首次提出地球化学geochemistry这一术语1841：瑞典化学家贝齐里乌斯(J.J.

8、Berzelius, 17791848)据已发现的一些元素，如硫、磷等能以不同形式存在的事实，提出了“同素异性”的概念，由此而区分了化学元素与单质的概念。19世纪对化学元素认识的飞跃世纪对化学元素认识的飞跃1862：法国矿物学家陈库尔托斯(Alexandre-Emile Beguyer de Chancourtois, 18201866)对已知元素的系统组织提出了“圆柱螺旋”表，最早发现化学元素的周期性。1868：德国科尔契霍夫(G.R.Kirchhoff, 1824 1887)和本森(R.W. Bunsen, 18111899)发明光谱分析法。1868：俄罗斯门捷列夫创建周期律。1895：德

9、国伦琴（18451923）发现X-射线。1896：法国亨利（B.A. Henri，1852 1908）发现铀盐具有放射性。F各族中至下而上原子或离子的半径减小；各族中至下而上原子或离子的半径减小；F周期表中从左到右原子或离子的半径减小；周期表中从左到右原子或离子的半径减小；F对角线上下相邻的两离子半径大致相同。对角线上下相邻的两离子半径大致相同。1913年的重大突破年的重大突破英国科学家索迪(Frederick Soddy, 1877-1956)在研究放射性系列时发现，某些原子量相近的放射性元素之间不能用化学方法分离，也不能与某些原子量相近的天然非放射性元素分开，它们都落在元素周期表的同一个方

10、格中。为了说明该现象，他引入了同位素的概念。同年，英国科学家摩斯莱(Henry Gwyn Jeffries Moseley,1887-1915)系统研究了各种已知元素的X-射线的波长，提出原子的核电荷数是化学元素的特征。也在同一年，荷兰业余理论物理学家布洛克（Anton van den Broek）提出，元素周期表应以每种原子的核电荷数顺序排列。 1923年国际原子量委员会决定：化学元素化学元素是指由具有相同核电是指由具有相同核电荷的同一类原子荷的同一类原子二、学 科 的 形成 和 发 展地球化学的诞生地球化学的诞生奠基阶段（奠基阶段（20世纪初世纪初30年代）年代） 地球化学作为一门独立学科

11、形成于地球化学作为一门独立学科形成于20世世纪初，主要奠基人为美国化学家纪初，主要奠基人为美国化学家克拉克克拉克(F.W. Clarke, 18471931)、挪威矿物学、挪威矿物学家和地球化学家家和地球化学家戈尔德史密特戈尔德史密特( V.M. Goldschmidt, 18881947)、俄罗斯矿物、俄罗斯矿物学家和地球化学家学家和地球化学家维尔纳茨基维尔纳茨基(18631945)及及费尔斯曼费尔斯曼(18831945)等。等。1908：F. W. Clarke出版了Date of Geochemistry发表了50个元素的地壳平均含量。2030年代期间年代期间：F挪威地球化学家V. M.

12、 Goldschmidt出版了Geochemistry。这是有关个别元素地球化学的第一本系统专著。F俄罗斯地球化学家维尔纳茨基和费尔斯曼等分别出版了地球化学概论和地球化学（共四卷），对生物地球化学、放射性元素地球化学、区域地球化学，以及伟晶岩和地球化学探矿（化探）进行了论述。地球化学的发展地球化学的发展理论和学科发展阶段（理论和学科发展阶段（3060年代）年代） F二十世纪二十世纪30年代，前苏联的一些地球物理探矿学年代，前苏联的一些地球物理探矿学家首先运用光谱分析结果评价物探异常是否属于家首先运用光谱分析结果评价物探异常是否属于矿致异常。矿致异常。 F苏联取得成功后，挪威、瑞典、芬兰纷纷仿效

13、。苏联取得成功后，挪威、瑞典、芬兰纷纷仿效。于于40年代美国、加拿大等国家也开始做试验，并年代美国、加拿大等国家也开始做试验，并取得明显效果。取得明显效果。F50年代，英法等国也得到应用，以后逐步推广到年代，英法等国也得到应用，以后逐步推广到其他国家。其他国家。 F我国在50年代形成了独立的地球化学学科，成立了有关的研究室、所和教研室，开展了针对找矿的地球化学勘察和填图。地球化学的学科渗透地球化学的学科渗透深入发展和交叉扩散阶段（深入发展和交叉扩散阶段（60年代迄今）年代迄今） F新的仪器测试技术、研究方法和新的探测领域F对有关经济重要性和指示性元素及元素群认识的深化F元素丰度和背景数据的补充

14、和更新F地质流体的元素地球化学研究F向各个相关领域快速扩散，针对不同研究领域而发展出大量分支学科，等等。 发 展 趋 势（1） 在研究规模上, 从局部地区向全球对比发展；（2） 在成果性质上, 从解释性向预测性发展；（3） 在研究领域上, 从资源向环境发展；（4） 在研究形式上, 从静态描述向动态过程发展；（5） 在研究对象上, 从单体向其界面及相互作用发展；（6） 在物质组分上, 从含量确定向通量研究发展；（7） 在自然作用上, 从研究显性过程向隐性过程发展；（8） 在科研协作上, 从单一学科向大跨度学科渗透发展；（9） 在研究重点上, 从固体研究向流体作用发展。F元素种类元素种类 贵金属元

15、素、稀缺元素和为不同研究目的寻找新的指示元素。F自然过程自然过程 深部作用，低温过程，动力学过程，地流体（Geofluid）及其作用，生物作用，以及不同地质过程的相互作用。F应用领域应用领域 农业，养殖业，矿产资源综合利用，环境中元素的生物效应，环境和水污染及其监测、治理和可持续发展。1、扩展研究范围、扩展研究范围 2、引进先进手段：在宏观和微观上发展和应用更精确、更灵敏、更快速、更完整的观察、测试手段和仪器设备，包括微区微量、遥测遥感和有关的数字化信息处理技术。3、研究组合关系：在对个别元素研究的基础上，深入认识和确定不同环境条件和自然过程及其相互作用的元素组合关系特征。4、重视区域研究：地

16、球化学省和金属成矿省的分布与成因；元素背景值的精确和完善及其结构研究，尤其是地流体的地球化学背景；自然过程的元素区域通量研究；建立区域地球化学数据库。5、 发展基础理论：元素的迁移形式、赋存状态和活化与沉淀条件，尤其是溶液地球化学；补充完善元素的热力学和动力学参数，尤其是在高温高压条件下的参数；发展有关元素活化迁移沉淀的实验地球化学和数值模拟技术和方法，并建立相关模型和发展新的理论或假说。6、 探索未知领域：发现新的元素存在形式和状态；研究勘查自然新领域的化学特征、作用过程和演化历史等。三、地球化学基本思想和任务的发展三、地球化学基本思想和任务的发展 任何学科在发展的不同阶段都有它的特任何学科

17、在发展的不同阶段都有它的特定研究对象和研究范围。它们由所要了解和定研究对象和研究范围。它们由所要了解和解决的问题决定。地球化学自解决的问题决定。地球化学自20世纪世纪60年代年代末发生了由发展的第一阶段向发展的第二阶末发生了由发展的第一阶段向发展的第二阶段的转变，表现为地球化学基本思想、研究段的转变，表现为地球化学基本思想、研究对象、研究层次和研究范围均发生了重大突对象、研究层次和研究范围均发生了重大突变，促使地球化学更迅猛地发展。然而，迄变，促使地球化学更迅猛地发展。然而，迄今在我国地学界甚至地球化学界，还有不少今在我国地学界甚至地球化学界，还有不少人对地球化学的基本认识还处于滞后状态，人对

18、地球化学的基本认识还处于滞后状态，或者尚未完全跟上新的发展形势。这不利于或者尚未完全跟上新的发展形势。这不利于我国地球化学跨越式地发展。我国地球化学跨越式地发展。（一）地球化学发展第一阶段的基本思想（一）地球化学发展第一阶段的基本思想和研究范围和研究范围F地球化学发展的第一阶段是自地球化学发展的第一阶段是自2020世纪初建立发展至世纪初建立发展至6060年代末的这一时期。年代末的这一时期。2020世纪初随着大量岩层、岩石、世纪初随着大量岩层、岩石、矿物以及陨石等化学分析数据的积累，揭示出化学元矿物以及陨石等化学分析数据的积累，揭示出化学元素在地壳、不同岩石和矿物及不同类型陨石等中是有素在地壳、

19、不同岩石和矿物及不同类型陨石等中是有规律地分布和分配的，地球化学就应阐明元素在地壳规律地分布和分配的，地球化学就应阐明元素在地壳及其组成岩石和矿物中的分布和分配规律的需要，而及其组成岩石和矿物中的分布和分配规律的需要，而发芽成长了。随之，人类对矿产资源日益增长的需求发芽成长了。随之，人类对矿产资源日益增长的需求，又促进地球化学发展了地壳中元素集中、分散和迁，又促进地球化学发展了地壳中元素集中、分散和迁移理论，以便更深入地研究矿产和岩石等形成规律，移理论，以便更深入地研究矿产和岩石等形成规律，提供更有效的找矿方法。提供更有效的找矿方法。因此这一阶段的地球化学就因此这一阶段的地球化学就以以“元素原

20、子自然历史元素原子自然历史”的基本思想为特征，地球化的基本思想为特征，地球化学的研究范围也主要就是元素在地壳中的分布、分配学的研究范围也主要就是元素在地壳中的分布、分配、集中、分散及迁移历史，对象基本是地壳中的元素、集中、分散及迁移历史，对象基本是地壳中的元素原子。原子。（二）现阶段地球化学的基本思想、研究（二）现阶段地球化学的基本思想、研究对象和研究层次对象和研究层次1. 地球化学进入新发展阶段的背景：地球化学进入新发展阶段的背景：F上世纪上世纪60年代中现代板块构造学说兴起，引起了地年代中现代板块构造学说兴起，引起了地学界的思想革命，使之首次真正能从全球甚至太阳学界的思想革命，使之首次真正

21、能从全球甚至太阳系和宇宙的视野来思考研究地学问题。板块学说本系和宇宙的视野来思考研究地学问题。板块学说本身的深入研究和论证，就涉及壳身的深入研究和论证，就涉及壳/幔相互作用、洋幔相互作用、洋/陆陆相互作用、地幔对流和动力学等层次的问题。此外相互作用、地幔对流和动力学等层次的问题。此外，工业发展带来的环境恶化问题，如全球变暖，也，工业发展带来的环境恶化问题，如全球变暖，也涉及大气圈、水圈、生物圈和岩石圈相互作用和物涉及大气圈、水圈、生物圈和岩石圈相互作用和物质循环问题。这些问题都要求地球化学参与研究。质循环问题。这些问题都要求地球化学参与研究。F地球化学本身发展了微量元素和同位素示踪等研究地球化

22、学本身发展了微量元素和同位素示踪等研究地球深部组成和过程以及地球层圈演化的理论和方地球深部组成和过程以及地球层圈演化的理论和方法，也具备了参与地球及其层圈这一层次问题研究法，也具备了参与地球及其层圈这一层次问题研究的可能。的可能。2.现阶段地球化学的基本思想与研究对象F1973年，美国国家科学院地球化学定位小组在“地球化学定位”（Orientations In Geochemistry)一书中关于地球化学的定义表述为：“地球化学是涉及地球和太阳系的化学成分和化学演化的的科学领域，它包括所有对其做出贡献的学科的化学方面”，“亦即探索地球和行星演化的全部化学就是地球化学。”F可见地球化学这种定位已

23、经更为接近地球化学专司研究寓于地球物质运动中的化学形式运动的学科本质。F地球化学的研究对象已由化学元素在地壳中的行为和迁移历史阔宽至地球及其层圈的化学组成、化学作用和化学演化；并由元素原子层次为主上升到地球及其层圈甚至行星和太阳系化学的层次。续前F虽然现阶段的地球化学仍需有关于元素自然化学行为和历史研究部分，但其内涵与目的已同上阶段有所不同。其表现为：1）研究已由地壳中的元素行为和历史阔宽到元素在各地圈中的行为及在各地圈间的循环历史。2）除在与元素行为和迁移历史直接有关的成矿作用和环境污染等研究方面，原来研究元素集中、分散和迁移的思路和方法尚可借鉴外，现阶段元素（更多情况下元素组合和同位素系统

24、组合）自然行为和历史研究，只是作为一种揭示某种地质作用机制和类型、层圈相互作用过程和层圈化学演化历史的手段在进行，而不是作为原来意义的研究目的。F3）由于固体地球层圈之间或之内物质和能量交换及动能传递，主要是通过岩浆、沉积、和变质等作用进行的，因此强调这些作用化学过程、化学机制及其中元素和同位素行为的研究，以利于地球及其层圈的化学演化的探索。四、地球化学的基本观点与方法论四、地球化学的基本观点与方法论 在地球化学教学和书籍中很少见到在地球化学教学和书籍中很少见到有关地球化学方法论的专门论述。这种有关地球化学方法论的专门论述。这种情况非常不利于培养学生地球化学研究情况非常不利于培养学生地球化学研

25、究的思路和能力。然而，在许多地球化学的思路和能力。然而，在许多地球化学巨匠的著作和论文中，巨匠的著作和论文中，不乏浅藏着的闪不乏浅藏着的闪光的思想和深刻的哲理。光的思想和深刻的哲理。总结现代地球总结现代地球科学和地球化学已经取得的成就及其基科学和地球化学已经取得的成就及其基本思想，可以提出以下地球化学研究的本思想，可以提出以下地球化学研究的基本指导思想和方法论，共同学们参考基本指导思想和方法论，共同学们参考和借鉴。和借鉴。（一）地球物质客体运动的基本规律（一）地球物质客体运动的基本规律 地球物质客体运动的基本规律反映的地球物质客体运动的基本规律反映的不是个别的、具体的地球物质运动的规不是个别的

26、、具体的地球物质运动的规律，而是概括地球物质客体整体为对象律，而是概括地球物质客体整体为对象的一般运动规律。关于地球物质运动及的一般运动规律。关于地球物质运动及寓于其中的地球化学运动基本规律的认寓于其中的地球化学运动基本规律的认识或观点，具有指导地球科学及其各学识或观点，具有指导地球科学及其各学科研究的认识论和方法论意义。现今有科研究的认识论和方法论意义。现今有关地球化学运动基本规律的认识或观点关地球化学运动基本规律的认识或观点主要有：主要有：1.1.地球化学系统观点及其方法论意义地球化学系统观点及其方法论意义（1）地球物质客体，同任何事物一样，均以系统的方式）地球物质客体，同任何事物一样，均

27、以系统的方式而存在，并在自身的内在矛盾运动中及与环境的相互而存在，并在自身的内在矛盾运动中及与环境的相互作用中而发展。这里的系统律特别强调系统（体系）作用中而发展。这里的系统律特别强调系统（体系）的组成、结构与状态制约着其中物质运动特性与物质的组成、结构与状态制约着其中物质运动特性与物质的行为，即离开特定的系统谈不上物质和运动的具体的行为，即离开特定的系统谈不上物质和运动的具体行为与特性。同时还需强调地球和地球化学系统的复行为与特性。同时还需强调地球和地球化学系统的复杂性。杂性。（2 2）规律的阐明：）规律的阐明：F 地球作为太阳系的一个子系统，有较小适中的体积，地球作为太阳系的一个子系统，有

28、较小适中的体积，在太阳系中的轨道使地表温度有利于水的大量存在，在太阳系中的轨道使地表温度有利于水的大量存在，这决定着生物圈的出现与发展，最终导致地球以具有这决定着生物圈的出现与发展，最终导致地球以具有含自由氧的大气圈、花岗质的地壳、发育的生命圈等含自由氧的大气圈、花岗质的地壳、发育的生命圈等而不同于其他行星。而不同于其他行星。接上接上F地球系统中元素显示出对氧、硫或铁的明显亲地球系统中元素显示出对氧、硫或铁的明显亲和性，而不同于人为系统，这首先取决于地球和性，而不同于人为系统，这首先取决于地球系统中各种阳离子元素原子总熟大大多于阴离系统中各种阳离子元素原子总熟大大多于阴离子氧和硫原子的总数，使

29、化学反应抑制法则发子氧和硫原子的总数，使化学反应抑制法则发生了作用。生了作用。F碳元素在无机、有机和生命系统中的行为完全碳元素在无机、有机和生命系统中的行为完全不同，就好象是不同的元素。不同，就好象是不同的元素。F不同区域壳、幔组成和状态的差异，决定着各不同区域壳、幔组成和状态的差异，决定着各该区域岩石和矿产特征和类型的不同。该区域岩石和矿产特征和类型的不同。F表生系统与内生系统性质和状态不同，其中化表生系统与内生系统性质和状态不同，其中化学过程与元素行为也差异较大。学过程与元素行为也差异较大。（3）方法论意义）方法论意义F任何特定事物运动均需置于它所处的特定系统中任何特定事物运动均需置于它所

30、处的特定系统中来考查研究，以系统的特性来约束事物的性质与来考查研究，以系统的特性来约束事物的性质与行为。行为。 F系统均具有结构性和层次性，研究低一层次结构系统均具有结构性和层次性，研究低一层次结构部分（系统的子系统），需要以高一层次系统的部分（系统的子系统），需要以高一层次系统的特征来约束。特征来约束。 F地球科学应用力学、物理学和化学原理于地球系地球科学应用力学、物理学和化学原理于地球系统时均需按地球系统的特殊性加以修正、甚至改统时均需按地球系统的特殊性加以修正、甚至改造和发展。所以才需要建立构造地质学、地球物造和发展。所以才需要建立构造地质学、地球物理学、地球化学等。理学、地球化学等。

31、2.寓于地球物质运动中的化学、力学（机械）、寓于地球物质运动中的化学、力学（机械）、物理学和生物学形式的运动相互制约和相互转化物理学和生物学形式的运动相互制约和相互转化的观点的观点 （1 1） 观点的阐明观点的阐明 板块聚会带洋壳板片向大陆之下的俯冲，主要是构造（力学）运动，然而，随洋壳板片的下插，温压就会不断升高（物理场变化），从而导致洋壳板片脱水和变质（化学反应），如有远洋沉积物随洋壳俯冲，则其中所含的生物遗体有机分子就会发生降解作用（生物化学反应）。这既可说明力学、物理、化学和生物形式运动的相互依存和相互制约性，又显示了构造（力学）运动驱动了（或转化出）物理学和化学运动。接上接上 然而，

32、洋壳俯冲这一构造（力学）运动却是然而，洋壳俯冲这一构造（力学）运动却是由物理由物理- -化学运动驱动的。按板块构造学说，化学运动驱动的。按板块构造学说，洋壳俯冲是受：（洋壳俯冲是受：（1 1）由地幔对流引起的海底）由地幔对流引起的海底扩张及（扩张及（2 2）冷的较致密的镁铁质洋壳的下沉）冷的较致密的镁铁质洋壳的下沉和拖曳驱动的。地幔对流则是由地幔温压的和拖曳驱动的。地幔对流则是由地幔温压的不均一所致（物理因素）、后者则与放射性不均一所致（物理因素）、后者则与放射性元素分布不均有关（化学因素）；高温低密元素分布不均有关（化学因素）；高温低密度流体上升、冷的高密度物质下降（物理过度流体上升、冷的高

33、密度物质下降（物理过程），镁铁质岩石密度大于长英质岩石（化程），镁铁质岩石密度大于长英质岩石（化学因素），表明物理学因素），表明物理- -化学运动驱动了构造（化学运动驱动了构造（力学）运动，所以不同形式的运动是相互驱力学）运动，所以不同形式的运动是相互驱动或转化的。动或转化的。（2）方法论意义）方法论意义F研究和解决任何地学问题均需由各种形式研究和解决任何地学问题均需由各种形式基础运动或侧面进行综合分析，并应在此基础运动或侧面进行综合分析，并应在此认识高度上，处理好多学科研究过程中学认识高度上，处理好多学科研究过程中学科之间的关系。科之间的关系。 F对地学问题开展地球化学学科研究时，必对地学问

34、题开展地球化学学科研究时，必须自觉地以其他学科获得的客观资料、规须自觉地以其他学科获得的客观资料、规律与成果，约束本学科的构思。律与成果，约束本学科的构思。 F应善于将地学问题剖析为地球化学学科性应善于将地学问题剖析为地球化学学科性质的问题来研究，以发挥本学科的专长和质的问题来研究，以发挥本学科的专长和优势。优势。 3.地球层圈相互作用与物质（再）循环的地球层圈相互作用与物质（再）循环的观点观点（1 1）观点的阐明）观点的阐明 地球形成初期，发生物质分异形成了地球的层圈结构地球形成初期，发生物质分异形成了地球的层圈结构，而后由于各层圈在物质组成、能量和状态方面的差，而后由于各层圈在物质组成、能

35、量和状态方面的差异及同一层圈内组成和能量的不均一性，必然导致层异及同一层圈内组成和能量的不均一性，必然导致层圈的相互作用圈的相互作用物质和能量交换及动量传递，以及物质和能量交换及动量传递，以及层圈内的物质和能量对流，推动着地球及其层圈的发层圈内的物质和能量对流，推动着地球及其层圈的发展演化。这种地球动力学统系中的物质运动规律，在展演化。这种地球动力学统系中的物质运动规律，在寓于其中的不同形式基础运动方面表现是不同的。地寓于其中的不同形式基础运动方面表现是不同的。地球化学运动表现为层圈间的物质交换和循环及层圈内球化学运动表现为层圈间的物质交换和循环及层圈内的物质分异和演化；力学（构造）运动表现为

36、层圈间的物质分异和演化；力学（构造）运动表现为层圈间的动量传递与板块的离散与会聚的动量传递与板块的离散与会聚 ; ;而地球物理运动则而地球物理运动则主要表现为层圈间和层圈内的热传导和热对流。主要表现为层圈间和层圈内的热传导和热对流。(2) 方法论意义方法论意义 地球层圈相互作用构成了一个完整的地球动地球层圈相互作用构成了一个完整的地球动力学系统。所有地学问题的研究均应以地球层力学系统。所有地学问题的研究均应以地球层圈相互作用的思想为指导。例如，现今国际地圈相互作用的思想为指导。例如，现今国际地球科学的两大前沿领域球科学的两大前沿领域全球变化和大陆动全球变化和大陆动力学研究，均是以层圈相互作用为

37、指导思想，力学研究，均是以层圈相互作用为指导思想，以层圈间物质循环为方法手段。不同的只是：以层圈间物质循环为方法手段。不同的只是：全球变化研究涉及的是大气圈、水圈、生物圈全球变化研究涉及的是大气圈、水圈、生物圈和岩石圈（即天、地、生）的相互作用和物质和岩石圈（即天、地、生）的相互作用和物质循环；而大陆动力学研究涉及的是地壳、地幔循环；而大陆动力学研究涉及的是地壳、地幔和地核的相互作用与物质循环。和地核的相互作用与物质循环。4.地球化学演化的旋回性和不可逆性地球化学演化的旋回性和不可逆性观点观点(2)观点的阐明观点的阐明F地球上同一地质现象和作用，诸如岩浆、沉积地球上同一地质现象和作用，诸如岩浆、沉积、变质等地质作用与造山运动等，在各个地质、变质等地质作用与造山运动等，在各个地质时代和阶段均有发生，表明在地球历史中相同时代和阶段