基本介紹
背景,學科歷史,研究內容及現狀,學科思路,基本觀點,
背景
地球包含著大量不同成因的放射性核素，例如，原始的天然放射性核素及其衰變產物、宇宙成因的放射性核素和人工放射性核素等。放射性核素的特殊性質使其可以用來作為不同地質過程的示蹤物和地質計年。這些過程包括核合成，地殼一地幔體系的演化，生物圈、大氣圈、水圈與岩石圈表面的現代過程等。
學科歷史
侯德封是我國地球化學和核子地質學的開拓者和奠基人。
在開展稀有元素、稀土元素和放射性元素的科研工作中，侯德封的學術思想有了新的發展。他考慮到，不僅有地球化學的作用，而且有核演變的問題，進一步認識到，物質不僅有核轉變的形式和系統，而且有核轉變能的作用。由於核轉變與核轉變能而產生的地質運動和地質現象，這就是核地質課題。
侯德封的核子地質的新觀點，早在50年代末期 已經形成，1960年正式提出核子地質學的基本理論和觀點， 並於1961年1月在中國科學院地質研究所稀有稀土元素工作總結討論會上，作了學術報告，整理為《核子地球化學》一 文，於同年10月發表在《科學通報》上。此後，相繼發表了關於核子地質的論文，闡明了核子地質的研究對象。核子地質的理論和觀點，在國內當時是首次提出的，在國際上也極少看到有這方面的研究者。1974年出版了《核轉變能與地球物質的演化》專著，使核子地質的理論進一步完善。
研究內容及現狀
主要研究內容有：
①元素的起源、合成及豐度特徵的研究。根據核科學理論，自然界中存在的所有元素是由不同的核反應合成的。約137億年前的宇宙大爆炸首先合成了元素周期表中最輕的兩種元素氫和氦。在隨後的星際演化過程中，通過熱核聚變反應、中子俘獲核反應和其他一些核反應，合成了迄今人類已發現的所有元素。此外，利用核反應截面、入射粒子的能譜和通量等核參數，可計算出各種元素的天然豐度。
②同位素地質年代學。利用同位素的豐度變化以及放射性核素的衰變規律，研究太陽系（包括地球）形成的歷史，以及在不同地質作用條件下地球物質的遷移規律。常用的有K–Ar法（包括Ar–Ar法）、Pb–Sr法、Sm–Nd法、Os–Re法（包括Os–Os法）、U–Th–Pb法等。利用這類同位素年代測定法，可推斷出宇宙年齡的上限，以及銀河系、太陽系及其各成員的形成年齡，還可用來測定各種地質標本的年齡。
③地球演化史中重要事件的研究。利用中子活化分析法、加速器質譜技術、同位素示蹤技術等核方法，研究自地球形成以來的一些重大事件。典型例子是通過中子活化分析測定地層界線樣品中的銥豐度，研究包括恐龍絕滅在內的生物大滅絕事件。諾貝爾獎得主L.阿爾瓦雷茨領導的研究小組首先利用中子活化法測得若干白堊系–第三紀界線黏土層中的銥含量異常的高，藉以提出了在距今6,500萬年左右，有一顆直徑約為10千米的小行星撞擊地球，從而導致了恐龍絕滅這一地外物質撞擊模型，由此推動了地球演化史中五次生物大滅絕事件的研究。
④礦藏資源（包括海底礦藏資源）的調查。利用核分析方法具有多元素分析能力、抗干擾性強、可進行實時和動態分析等特點，核技術廣泛用於金礦普查、鈾礦勘探、各種稀有金屬以及海底錳結核資源的調查等，亦可用於地質普查和月壤分析等工作。此外，還用核分析方法實現了對火星表面的實時分析，利用α射線轟擊樣品，產生X射線的反應，將火星表面的化學組成傳輸到遠離450億千米的地球上；還可用核技術驗證地學中的一些重大基礎問題，如板塊學說、海底擴張學說、地磁反轉、高分辨地層劃分標誌等。
學科思路
1960年，侯德封提出核地球化學（核地質學）學科。其基本思路如下：
①基於元素是演變的認識，從原子核這個層次的變異來研究地球物質的形成、運動和演化。
②認為內能是地球演化的基本因素，地球物質演化的主要能源是核轉變能。認為自然界普遍存在自發裂變、誘發裂變以及十幾億年存在著鏈式反應的可能。這些能量在地球早期熔化固體物質並使其分餾、形成地殼。
③核轉變使地球的元素豐度和同位素組成發生變異。根據元素演變、核轉化的思想，於六十年代上半期進行了內生鈾礦元素共生、分散元素和稀有金屬礦床元素的共生以及鋰、鈹、硼內生礦床共生元素核演化系統的研究，解釋了礦床的元素共生以及稀有金屬礦床的成因和分布規律，提出稀有元素礦床在中國“不稀有”的看法。侯德封認為，由於自然界的天然核反應事件，而形成礦床獨特的元素以及同位素組合。
基本觀點
核子地球化學學理論的基本觀點是從物質是由基本粒子組成 的這一概念出發，去認識地球物質的性質和運動的規律。基本粒子的存在和運動是物質運動的內因。在總的物質運動的無限過程中，地球物質也是運動著的。從這一基本觀點出發。
第一，組成地球的一切元素或同位素，在地球發展的自然條件下是可以轉化的，而不是固定不變的。通過對同位素組成的研究，進一步認識元素共生系統和量與質的變化規律。
第二，物質運動是相互聯繫相互制約的。各種核結構儲藏能量，核轉變過程中釋放出能量，這種能量又作用於地球物質，它產生的一系列地質作用，是地球物質演化的基本因素和動力。這就是核子地球化學的兩個基本問題。近年來，核子地球化學已愈來愈多地為人們所接受。可以說，核子地質學， 包括同位素地質學是地質科學發展的新的生長點。
