地球化學(xué)是研究宇宙和地球中化學(xué)元素的遷移、富集與分散的學(xué)科，是與地質(zhì)學(xué)并列的專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科，與礦物學(xué)的不同之處在于地球化學(xué)主要研究原子和分子，礦物學(xué)主要研究由這些原子和分子組成的化合物，而巖石學(xué)是研究這些化合物的組合體特征，但這三者之間是互相依存和補(bǔ)充的。

地球化學(xué)的發(fā)展可以分為兩個(gè)主要階段。第一階段是自20世紀(jì)初至60年代末的這一時(shí)期。這一階段主要研究地殼的化學(xué)組成，提出了眾所周知的克拉克值（地殼的平均含量）概念，這給我們在評價(jià)元素的分散與集中狀態(tài)時(shí)提供了一個(gè)有用的參照。隨著分析技術(shù)的發(fā)展，使人們對微量元素的分析成為可能，地球化學(xué)也進(jìn)入到了一個(gè)新的階段。隨著大量巖層、巖石、礦物以及隕石等化學(xué)分析數(shù)據(jù)的積累，人們發(fā)現(xiàn)化學(xué)元素在地殼、不同巖石和礦物中的分布和分配是有規(guī)律的，地球化學(xué)就為闡明元素在地殼及其組成巖石和礦物中的分布和分配規(guī)律的需要而發(fā)展；人類對礦產(chǎn)資源日益增長的需求，又促進(jìn)地球化學(xué)發(fā)展了地殼中元素集中、分散和遷移理論，以便更深入地研究礦產(chǎn)和巖石等形成規(guī)律，提供更有效的找礦方法。因此這一階段的地球化學(xué)就主要就是元素在地殼中的分布、分配、集中、分散及遷移歷史，對象基本是地殼中的元素、原子。

地球化學(xué)的理論與方法，在許多領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用，由此形成了許多地球化學(xué)的分支學(xué)科。

分支學(xué)科一：找礦地球化學(xué)

人類發(fā)展所需的資源90%以上來自自然礦產(chǎn)，礦床的形成就是一個(gè)地球化學(xué)過程，只不過是多種因素耦合在一起的結(jié)果。絕大部分礦床在地表以下，人們不能憑肉眼直接觀察到礦床，為了探尋地表以下的盲礦體，就必須采用一些有效的方法技術(shù)，而找礦地球化學(xué)就是一種有效的方法。它是通過系統(tǒng)地采集樣品（包括巖石、土壤、水乃至氣體等介質(zhì)），分析這些樣品的地球化學(xué)指標(biāo)（包括元素含量、氧化還原電位、酸堿度等），找出地球化學(xué)指標(biāo)異常地段，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)礦體。當(dāng)今，找礦難度越來越大（主要是找礦深度增大），地球化學(xué)找礦所起的作用越來越重要。

在用地球化學(xué)方法與理論開展找礦時(shí)，有時(shí)為了總結(jié)找礦規(guī)律，需要查明地質(zhì)體的形成時(shí)代，人們常用同位素地球化學(xué)技術(shù)。該技術(shù)是從核物理學(xué)領(lǐng)域引進(jìn)的，它的理論基礎(chǔ)是放射性同位素的衰變定理（N=Noe-t ，這里N是放射性元素衰變以后所形成的子體數(shù)量，No 是未衰變時(shí)母體的原子數(shù)，λ是衰變常數(shù)，t是衰變的時(shí)間），這為我們探索地質(zhì)體的形成年齡和某些地質(zhì)事件發(fā)生的年齡提供了有效手段。

分支學(xué)科二：農(nóng)業(yè)地球化學(xué)

農(nóng)業(yè)地球化學(xué)主要研究土壤的化學(xué)組分與農(nóng)作物生長發(fā)育的關(guān)系，它是地球化學(xué)與土壤學(xué)、農(nóng)業(yè)學(xué)的結(jié)合。大部分人都知道，農(nóng)作物的生長主要受氣候的影響，不同氣候帶內(nèi)，農(nóng)作物的種類是不同的。但在相同的氣候背景條件區(qū)域內(nèi)，有些地段適宜某些農(nóng)作物生長，而不適宜另外的農(nóng)作物生長，甚至在很小的范圍內(nèi)，同類作物的果實(shí)，其品質(zhì)有很大差異。例如，各種農(nóng)特產(chǎn)就是如此。這主要與土壤的性質(zhì)有關(guān)，而土壤的性質(zhì)又取決于土壤的化學(xué)成分。因此，研究土壤的化學(xué)成分與農(nóng)作物的關(guān)系，對于改良農(nóng)作物的品質(zhì)、提高產(chǎn)量具有重要作用。

當(dāng)前，由于在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，為了提高產(chǎn)量，往往施放了很多化肥，有些化肥對土壤性質(zhì)起到一個(gè)破壞作用。例如，使土壤酸化、堿化或結(jié)板。應(yīng)用地球化學(xué)的方法，查明土壤的化學(xué)成分，根據(jù)土壤所含元素的貧富“對癥下藥”，即可起到提高經(jīng)濟(jì)效益與改良土壤性質(zhì)的雙重效果。在近代農(nóng)業(yè)規(guī)劃中，前期進(jìn)行農(nóng)業(yè)地球化學(xué)研究是很有必要的。

分支學(xué)科三：生態(tài)地球化學(xué)

在人類生態(tài)環(huán)境中，存在一個(gè)化學(xué)元素的循環(huán)系統(tǒng)，而生態(tài)系統(tǒng)就是其中重要的一環(huán)。有些元素從土壤、水體和空氣中進(jìn)入生物體系，人類在食用生物的過程中又吸收了這些元素，經(jīng)人體消化，有些元素被人體吸收，轉(zhuǎn)變?yōu)槿梭w的組成部分或能量，部分又被排泄出來，然后又進(jìn)入化學(xué)元素的循環(huán)體系中。被人體吸收的元素一部分對人體是有益的，也是人體必需的，一部分可能對人體有害，從而引起各種疾病。因此，要采取措施，使人體盡量吸收有益元素、減少有害元素的吸收，就要應(yīng)用元素的生態(tài)地球化學(xué)理論與方法，開展環(huán)境生態(tài)地球化學(xué)評價(jià)，研究元素對人體的生物作用機(jī)理，可改善人類生活環(huán)境和促進(jìn)人類健康。

分支學(xué)科四：環(huán)境地球化學(xué)

環(huán)境地球化學(xué)是環(huán)境科學(xué)與地球化學(xué)結(jié)合而形成的地球化學(xué)分支。主要研究人類環(huán)境中元素的地球化學(xué)行為，為環(huán)境保護(hù)和治理提供技術(shù)支撐。

隨著人類活動(dòng)日益加速與擴(kuò)大，對環(huán)境的影響越來越大，這種影響很多是破壞性的、和人類與自然的和諧共存是相悖的。環(huán)境破壞主要的表現(xiàn)形式之一就是環(huán)境污染，而環(huán)境污染是一些人為的化學(xué)元素和化合物疊加在自然界的物質(zhì)基礎(chǔ)之上，而環(huán)境地球化學(xué)的主要任務(wù)就是查明那些對人類健康影響有密切關(guān)系的元素在土壤、巖石、水體、空氣等介質(zhì)中的含量與演化規(guī)律，查明區(qū)域環(huán)境地球化學(xué)特征，揭示地方性疾病發(fā)生的原因，為保護(hù)和治理環(huán)境提供技術(shù)支撐，為城市規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。環(huán)境地球化學(xué)日趨重要是必然趨勢。

分支學(xué)科五：宇宙地球化學(xué)

按地球化學(xué)的定義，研究宇宙的化學(xué)成分及特點(diǎn)不屬于地球化學(xué)的范疇，但生活在地球上的人類要對宇宙進(jìn)行研究，因此把研究宇宙的化學(xué)成分與規(guī)律也作為地球化學(xué)的一個(gè)分支。

宇宙地球化學(xué)主要研究天體的化學(xué)成分、演化規(guī)律和對地球的影響以及探索宇宙的起因。

我國幾年前開展的“嫦娥工程”共包含4個(gè)系統(tǒng)，其中一個(gè)是地面應(yīng)用系統(tǒng)（即宇宙地球化學(xué)），這個(gè)系統(tǒng)主要對月球的物質(zhì)組成（包括礦物組成和化學(xué)組成）進(jìn)行研究，查明月球物質(zhì)的化學(xué)成分及賦存狀態(tài)，為人類未來開發(fā)利用月球資源、探索月球的起因及演化趨勢提供依據(jù)，也為研究宇宙演化提供線索。由此可見，地球化學(xué)理論與方法在近代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重要性。

綜上所述，作為與人類生存發(fā)展密不可分的地球化學(xué)學(xué)科，隨著人類的發(fā)展將起到越來越重要的作用。

隨著人類對未知領(lǐng)域探索的不斷進(jìn)展，對地球化學(xué)理論與技術(shù)的需求也會與日俱增。人類活動(dòng)空間日益擴(kuò)大，“上天、下海、進(jìn)極”就是明顯的例證。在探索宇宙、深海資源、極地資源與對人類的影響都離不開地球化學(xué)。在這些前緣活動(dòng)中，地球化學(xué)的理論與方法是最重要的支撐。

此外，地球化學(xué)還可對某些特定的地質(zhì)（史）事件研究起到?jīng)Q定性作用，如地球上的恐龍滅絕事件，只能依靠地球化學(xué)研究得出結(jié)論。

地球化學(xué)的發(fā)展，也推動(dòng)了其他技術(shù)的發(fā)展，特別是分析測試技術(shù)和儀器的研發(fā)在近年取得很多成果，地球化學(xué)的需求是主要原因之一。

總之，地球化學(xué)是一門極為重要的學(xué)科，對人類生存、發(fā)展具有重要作用，必將取得更大的發(fā)展，當(dāng)然，這有待于從事地球化學(xué)的學(xué)者們不懈努力。

（作者系中南大學(xué)地學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院院長、教授、博士生導(dǎo)師、政府特殊津貼獲得者）