下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
地球化学是什么？——想要理解我们这本书里所讲的知识，需要先回答这个问题。看看这个名词“地球化学”，让我们把它拆分成“地球”与“化学”。研究“地球”的科学其实就是“地质学”。地质学是一门研究变化的学科。它会告诉我们地球是怎么形成的，又是如何变化的，山川河流怎么形成，怎么形成 火山熔岩 ，以及海底如何能沉积起淤泥沙粒。
哦，对，我们只说了一半，还有“化学”啊。化学是什么呢？让我们从熟悉的“地质学”里找找答案：
地质学里有一个很普遍的研究对象，它就是海水。海水是天然形成的混合物。它非常特别，是由不同数量的几种小球堆叠起来的，但不是乱堆，而是根据一定的规律堆叠的。同样是这几种小球，哪怕在数量也相同的情况下，仍然可以堆出不同的形状。所以同样是水，在自然界中它也有好多种模样，比如南极的冰川还有早上的晨雾。
在科学家们200年的努力下，我们知道这种小球有118种，我们给它们起了个名字，叫元素。在这118种化学元素里面，有能构成气体的氮、氢、氧元素；也有能构成金属的钠、镁、铝、锌、铁元素；还有构成非金属的碳、硅、磷等，它们构成了我们周围世界的基础。并且，这些元素按照一定的规律，可以排列成
门捷列夫
周期表，也叫作元素周期表。
在门捷列夫周期表的每个格子里，都放着一种元素——一种原子；每个格子依次有一个号码——原子序数。比如第1号是氢，它是最轻的元素，第82号元素是铅，铅的重量是氢的207倍。
原子是由位于中心的原子核与围绕原子核运动的一个或多个电子组成，电子是不断运动的，就像是多个行星围绕太阳旋转一样。而氢原子例外，它像月球围绕地球，因为它只有一个电子。但是相比太阳与地球的巨大，原子非常小，它的直径只有千万分之一毫米。因为不同的原子有不同个数的电子，原子互相交换电子便化合成分子。
化学研究的基本对象就是周期表中的化学元素和它的原子。化学其实也是一项研究变化的学科，这个世界上单纯由一种元素组成的物质是非常少的，大多数是由多种元素组成的化合物。所以从最基本的原子出发，化学研究的便是怎样由单纯的原子合成出复杂的化合物这样的变化过程。
好了，总结一下上文，地质学研究的是地球的变化，化学研究的是物质的化学变化，所以综合起来，地球化学研究的便是地球内部的化学变化。
所有的化学元素，作为独立的单位，在地壳里不断地移动、碰撞、结合。在不同的环境下，比如地壳的深浅、温度的高低、压强的大小，元素根据哪些规律进行相互作用，这是现代地球化学所需要研究的。
有些元素（例如镧、钪）很难呈现聚集状态，以至其在岩石中含量非常少。这类元素被称为稀土元素。稀土元素一共有17种，它们的发现历经了整整153年的艰苦历程。由于提纯技术的限制，门捷列夫在1869年给出的第一版元素周期表中，就赫然在钙的后面留有一个原子质量为45的空位。不过这个预言就像放在漂流瓶中的信笺一样，暂时被学术的汪洋大海静静湮没了。
19世纪晚期，瑞士科学家马利纳克从玫瑰红色的铒土中，通过局部分解硝酸盐的方式，得到了一种不同于铒土的白色氧化物，他将这种氧化物命名为镱土，这就是稀土元素发现里面的第6名。当时马利纳克手头样品没多少了，就建议那些有充足铒土的科学家多制备一些镱土，以研究它的性质。
当时瑞典乌泼撒拉大学的尼尔森手头正好有铒土的样品，他就想按照马利纳克的方法将铒土提纯，并精确测量铒和镱的原子质量（因为他这个时候正在专注于精确测量稀土元素的物理与化学常数，以期对元素周期律做出验证）。但是这时候奇怪的事情发生了，马利纳克给出的镱的原子量是172.5，而尼尔森得到的则只有167.46。
尼尔森敏锐地意识到这里面有可能是什么轻质的元素鱼目混珠进去，才让这个原子量的测定不再准斤足两。于是他将得到的镱土又用相同的流程继续处理，最后测得的原子量更是只有134.75；同时光谱中还发现了一些新的吸收线。尼尔森的判断是正确的，因此也就获得了给元素起名的权利。他用他的故乡斯堪的纳维亚半岛给这种新元素命名为Scandium，也就是钪。
与稀土元素形成巨大差异的是那些非常容易富集，因此也就较早被发现的元素，例如铁和铜。
铜
是人类最早使用的金属。
地球化学不仅是着眼于地球内部乃至整个宇宙中化学元素的分布与迁移规律，还可以研究在苏联的某些区域，例如高加索和乌拉尔。那些地方油田中的碳、氢、氧元素非常丰富，科学家们可以通过分析这些元素的迁移与分布，判断出哪些区域富含油田。地球化学研究着每一种元素，既要判断它们的动态，还需要了解元素的物理化学性质。比如，它容易和哪种元素化合聚集，又容易与哪些元素分开。
由此可见，现代地球化学已从理论层面转向实际，而地球化学家成了勘探者，他需要指出：
●哪里可以找到煤与天然气？
●怎样从岩石中提炼出镧？
●怎么从地理环境和变迁历史中判断出哪些元素不可能存在于此？
……
这么看来，地球化学是与地质学和化学一起进步的。
我们不愿举出大量的例子使你们困惑，也不想把所有地球化学的知识一股脑儿全给你们。我们只希望你们可以对这门新科学产生兴趣，希望你们在了解了元素们在整个世界的旅行后，能够真正地相信，地球化学真的很年轻，它有着非常广阔的前途。
现在，地球化学研究正在经历3个较大的转变。
●由大陆转向海洋。
●由地表、地壳转向地壳深部、地幔。
●由地球转向宇宙。
地球化学的分析测试手段更为精确、快速。地球化学，除继续为矿产资源、环境保护等做出贡献外，还将为全球气候变化、行星探测、深海观察等提供新的成果。