地球化学论文选题

1955年中国大地构造学家张文佑院士主编和翻译了《地壳发展的规律性与区域大地构造》文集。本书选择了苏联地质学家有关大地构造方面的论文10篇，主要是论述了天体演化学与地球构造问题、地壳发展的一些规律性问题，特别是介绍了苏联地质学家对中国大地构造的轮廓的研究，以及中国地台的构造和地盾的历史。这本译文集出版后，多次印刷，广为我国地质工作者和教学工作者参考与使用。1956年在中国科学院首次招考副博士研究生时，构造专业指定为重要参考书之一。笔者也参与了其中“西伯利亚地台南部地质构造”的编辑与翻译。文集中，既有苏联大地构造学家理论与研究方法，也涉及一些中国大地构造格架和轮廓，其中特别是显示出苏联地质学家对中国大地构造的观点和认识。论文如下：ОЮ施密特天体演化学及地球构造 ПH克鲁泡特金地壳发展的若干一般性规律 EB巴甫洛夫斯基地球的大地构造纲要图 BB别洛乌索夫地壳构造和地壳发展的问题 BB别洛乌索夫大地构造 BE哈茵中国大地构造的轮廓 BM西尼村中国陆台的构造及其发展 BM西尼村论中国地盾的历史 ЮM谢音曼西伯利亚地台南部地质构造 BT莫尔多夫斯基）。10篇译文中，其中ПH克鲁泡特金的《施密特天体演化学及地球构造》一文，是着重论述了苏联著名天体物理学家ОЮ施密特关于宇宙成因、天体演化学说及其地质论证。众所周知，20世纪50年代初苏联开展了宇宙成因、天体演化以及地球起源的学术论战，施密特的天体演化学是当时论战中具有代表性的宇宙论观点，而像琼斯（Jeans）、杰弗瑞斯（Jeffrey）、以及Bг费森柯夫（Фсенков）等炽热物质团块形成的理论均受到施密斯的否认和批判。施密特在文中，着重论证了“致密地核的形成及地球半径渐次收缩”，以及“矽铝层的花岗岩——沉积岩石圈的不连续分布及大陆合成问题”。20世纪60—70年代，西方一些天体物理学家、地质学家对施密特的论点提出质疑，以及尖锐的批评，指出施密特的论点，是反映出当时苏联学派的偏见；关于施密特院士的地球起源论点将在下面的《地球起源学说四讲》中阐述。一篇选自《野外石油地质工作者手册》的、苏联著名大地构造学家哈茵所著《大地构造》一文，主要论及了大地构造学基本理论知识，包括基本类型和特征，运动形式，褶皱构造及其分析和研究方法等，以最基本的构造形式图解，深入浅出地阐明大地构造运动类型及其运动形式，是一篇大地构造学专业以外地质工作者了解和运用大地构造知识难得的篇章。文集选译了别洛乌索夫两篇论文：《地球的大地构造纲要图》，《地壳构造和地壳发展问题》。这两篇论文，代表了苏联大地构造学派中，偏向于地球物理的别洛乌索夫理论代表作。别氏在文中引述了施密特的地球由微小星际物质形成的假说，也引述了苏联著名大地构造学派的代表人物的HC沙茨基院士有关地壳运动发展的观点，这使中国地质学家了解苏联大地构造学派中不同的论点和假说。文集中，选译三篇有关中国大地构造轮廓、发展概况以及中国陆台、中国地盾的发展及其历史的论述，代表了早期苏联地质学家对中国大地构造格架的认识和观点：一篇是选自《苏联大百科全书》中的《中国大地构造的轮廓》，认为中国地域具有着多种多样的地质结构，包括有中国地台（地壳稳定、不活动部分）及其周围喜马拉雅—昆仑活动带和阿尔泰—天山活动带，年轻的、至今还保持有巨大活动性的台湾岛（阿尔卑斯褶皱带）；中国地台及其活动带，又分解出许多结构性质和历史发展不同的地带。文中附有一张《中国大地构造图》，集中反映了一些苏联学者对中国大地构造格架的认识和观点。一篇是西尼村的《中国陆台的构造及其发展》，论述了中国陆台至前寒武纪至中生代和新生代期间的发展、演变；作者根据中国地质历史的基础，还提出了中国陆台及其内部大山脉构造的理论观点。作者从中国地质学家早期论著认识中国四大块地盾构造：山东及其邻区地盾、鄂尔多斯地盾、塔里木地盾及华南地盾论起，一直论及到中国陆台新概念及其最基本构造特征及其发展历史各阶段。最后一篇是选译专门从事于中国地质研究的苏联学者ЮМ谢音曼教授，专门论及到《论中国地盾的历史》。

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1960年北京地质学院开始筹建地球化学专业，学校从矿物教研室抽调曹添、於崇文和张本仁三人（均为讲师）为核心（曹任教研室主任、于任副主任、张任党支部书记），负责筹建地球化学教研室和创办地球化学专业。当时缺少教员，从物探系抽调三位从事化探教学的助教，加上由矿产勘探专业未毕业学生中抽调来的几个预备教员，就搭起了教研室的架子，第二年又吸收本校和北京大学五位应届毕业生为新教员。专业建立的当年，就从矿产勘探专业在读生中分别抽一、二、三年级各一个班转地球化学专业学习，第二年就招收了四名研究生。任务之重、困难之大可想而知。然而，由于通过国内外地球化学教育情况调研，确定的办“地球化学及地球化学勘探专业”的目标明确，在短时间内，不仅开出了所有专业课程，包括学生的专业实习与毕业论文，稳步地提高了教学质量，如期于1962年培养出第一批地球化学专业毕业生，于“文化大革命”前送走了4批本科毕业生和一批毕业的研究生；而且还结合教学开展了科学研究，探索了科研方向。后来虽有“文革”和迁校的严重干扰，但通过地球化学教研室这个团结向上集体的长期不懈的努力，到发展到中国地质大学时，地球化学专业已发展成为具有特色的、理工结合的、四个科研方向并存的、系所合一的教学和科研单位。这个团结友爱的集体为张本仁治学和研究提供了极佳的环境；曹添教授无私忘我的工作精神，于崇文院士勇于攀登求索的风范，成为激励张本仁不断进取的榜样；建设地球化学专业的实践过程，进一步锤炼了他为增强中国综合国力，提高人民生活质量而奋斗的信念和意志。此外，在建设专业的初期，高元贵老院长组织教师学习《自然辩证法》的战略措施，对张本仁产生了深远的影响。通过长期不断应用实践，辩证唯物主义观点已成为他观察社会、治学和规范自己思想的武器。张本仁学习《自然辩证法》之后，恩格斯提出的由物质运动形式进行科学分类的观点，就一直萦绕于怀，他反复以此观点衡量地球化学学科的性质。尤其于20世纪70年代初，在张本仁对地球化学的基本思想与他们的地球化学教学质量进行反思的过程中，他总觉得当时地球化学研究元素自然历史（元素在地壳中分布、分配和迁移的历史）的基本思想并未能很好地反映作为地球系统化学的实质，而只是地球系统中化学运动的表现或记录。但是如果将地球化学视为处理地球系统中化学运动的学科，则似乎这种化学运动又非完全独立的，表现为其宏观位移主要是受地球系统中机械或力学运动（构造运动、流体运动）制约的。所以在实践上，地球化学对元素在地壳中分布、分配和迁移规律的阐明，除晶体化学和物理化学因素外，主要地还是依赖于矿物、岩石与地质构造因素。这样就很难使地球化学具有明显不同于地质类其他学科的学科思维与方法论，地球化学的研究成果常常只是对已被揭示规律的解释，并未能很好发挥地球化学解决地学问题的应有作用。这样的地球化学教学，培养的学生应用地球化学原理和方法解决地学问题的能力当然不会高。因此，探索地球科学及地球化学学科本质问题就成了他特别关心的课题。1978年改革开放以来，中国科学界重新获得了解世界，尤其西方科学发展的机会。这为张本仁形成自己的地球科学观和地球化学观提供了必不可少的条件。通过比较行星学的学习，使他进一步理解了地球的特殊性取决于地球系统的特殊组成与热动力状态，并与它处于太阳系的特殊部位有关，从而认识到系统性质决定其中物质组成形态与过程特征的普遍意义。板块构造学说与研究成果，不仅将他的视野从矿物、岩石、矿床的狭窄“井口”扩宽到整个地球、太阳系，乃至宇宙，而且使他看到壳幔相互作用及物质再循环对地壳形成、消减、运动的重大意义，以及地球放射性能量衰减对全球构造体制演化的约束意义。历史地球化学的研究揭示了生物圈的形成、发展和演化同大气圈、水圈和地表环境发展和演化的密不可分与相互制约的关系。有了这些认识基础，结合吸收当时哲学界有关地质运动为几种基础运动相互作用构成的高层次运动的合理部分，于80年代初他形成了自己的地学哲学观与地球化学基本观点的初步框架，通过十多年的再实践与发展完善，于1992年正式以论文形式发表了他的这一思想体系（地球科学，1992，第17卷，增刊）。张本仁的地学哲学观的要点为：地球科学是研究地球系统物质运动的科学。地球系统物质运动（含固体地球部分的地质运动）应为力学(固体力学与流体力学)、物理学、化学和生物学形式的运动相互作用构成的综合复杂的高层次运动。这种运动的载体应为地球系统物质客体，包括地球系统中无机物质、有机物质和生命物质，以及由它们组成的不同层次的层圈和地质体。为了深入研究地球系统物质运动中含有的力学、物理学和化学形式的运动，已经先后形成了构造地质学（固体地球的力学）及大气和海洋动力学、地球物理学（含大气和海洋物理学）与地球化学（含大气和海洋化学）。虽然目前尚无独立的生物地质学，但其有关内容已包容于生物地球化学、古生物学和生物成矿研究领域。同时为了深化地学各级问题（大到地球、地圈，小到矿物形成）的研究，又需多学科，尤其地质学、地球物理学、地球化学及生物地质学有机结合的综合研究，以利于由不同运动形式侧面全面认识和解决地学问题。根据上述地学哲学思想，就可较深刻地把握住地球化学研究地球系统物质化学形式运动的学科本质。1973年美国国家研究理事会地球科学地球化学学科委员会给出了有关地球化学的新定义：“地球化学是关于地球和太阳系化学成分和化学演化的科学领域，它包含着所有支撑它的科学的化学方面”。这标志着地球化学已由早期的探索元素（原子）自然历史的阶段，跨入了研究地球系统化学的新阶段。上述由运动形式对地球化学学科本质的认识，可以为地球化学的新定义提供很好的诠释。在上述地学和地球化学哲学思想的基础上，结合吸收现代地球化学各个研究领域的新思想和新成果，张本仁概括出的5个地球化学基本观点为：地球化学系统观点，强调系统性质对其中化学作用特征和元素行为的制约；寓于地球系统物质运动中的化学运动同力学（构造）、物理学和生物学运动相互依存、相互制约和相互转化的观点，强调不同形式运动的相互作用；地球圈层相互作用与物质循环观点，强调圈层物质组成、热动力状态和能量差异是推动壳、幔和地球发展的动力，圈层间物质循环是追索壳、幔和地球演化的线索；历史地球化学观点，强调圈层与整个地球化学演化的不可逆性和螺旋式上升发展；各类地质体的化学物相、化学组成、物相反应关系及相应参数为地球物质化学运动记录的观点。对于以上5个地球化学基本观点，他分别赋予了以下主要方法论的意义：研究一个区域的地球化学问题时，必须以该区域岩石圈或壳幔体系的组成和热动力状态为约束；自觉地以研究其他运动形式学科的客观资料与成果来约束地球化学的研究和构思，同时，要善于将地学和地质问题剖析为地球化学性质的问题来研究，以发挥地球化学学科的优势和专长；善于以圈层相互作用和物质循环为主线，开展地学问题的地球化学研究；以历史地球化学理论和观点为指导，坚持圈层和地球化学演化的发展论和阶段论；善于从化学和物理化学观点揭示地质体中的地球化学运动的记录，形成地球化学研究的构想。20世纪90年代，张本仁致力于开拓应用地球化学理论和方法解决固体地球科学某些问题的探索，就是以上述思想的基本框架为指导，并不断充实与改善这一思想和方法论体系的过程。