Question

地球化学的基本思想及主要研究内容

Answer 1

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年由我国著名地球化学家涂光炽院士等编著的《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。