1.地球化學

如果你想要讀懂這本書里的內容，首先就要知道什么是地球化學。

地質學讓我們了解了地球和地殼，了解了地球的歷史以及其變化，還有地球上的山河湖海以及火山、熔巖等的成因；礦物學讓我們了解了地球上的各種礦物。

在我所作《趣味礦物學》中我曾經說過：

礦物是化學元素自然形成的天然化合物，并非是人為形成的。它們是一種很特殊的天然建筑物，由很多不同種類、不同數量的“磚”堆砌而成。這些“磚”堆砌的方式并非是雜亂無章的，而是有自然規律可循的。現實生活中同樣如此，我們應該知道，即使使用同樣種類的、同樣多的磚，堆砌成的建筑物也是多種多樣的。所以說，自然界中同一種礦物形成的形狀也會有很多不同。

經過統計，這種“磚”有將近100種，我們所生存的這個世界都是由這些“磚”構建而成的。按照術語，這些“磚”名為“元素”，是這個世界的組成部分。

這些化學元素包括氣體、金屬和非金屬等種類，其中氣體有氧（O）、氮（N）、氫（H）等，金屬有鈉（Na）、鎂（Mg）、鐵（Fe）、汞（Hg）、金（Au）等，非金屬有硅（Si）、氯（Cl）、溴（Br）等。

正如建筑物的多種多樣，這些元素按照不同的數量和種類組合在一起之后就會形成礦物，最常見的有食鹽（NaCl）、石英（SiO2）等等。

……就這樣，在各種各樣的礦物搭配之下，地球上出現了3000多種不同的礦物，比如石英、鹽、長石等，而礦物再進行搭配組合，便成了巖石，巖石中我們熟知的有花崗巖、石灰巖、玄武巖等等。

顧名思義，礦物學是研究礦物的科學；巖石學是研究巖石的科學，而地球化學正是研究這些“磚”，也就是元素在自然界中的各種變化以及這些元素本身的科學……

相比于其他科學，地球化學還很年輕，由于科學家研究工作的需要，近些年才剛剛產生。元素是自然的構成基礎，并且依據某種特定的規律排列成眾所周知的門捷列夫元素周期表，而地球化學正是要研究和闡述這些地球內部元素的動態以及性質。

而這些研究建立在化學元素和原子等這些基本單位之上。

在元素周期表中，每一個空格都寫著一種元素的名稱以及它的原子序數。氫是最輕的元素，原子序數為1；鈾的重量是氫的238倍，原子序數為92。

這些原子非常小，直徑僅約0.0000001毫米。雖然這些原子被看作是球體，但它們和普通的球體還是有區別的，這個原子球并不均勻，內部密度是比較大的、質量占比最高的原子核，外邊包裹著一些帶電小粒子，也就是電子。

這樣看來，這個原子的結構和太陽系的結構如出一轍，原子核相當于太陽，而電子則是行星——當然，這個“太陽系”只能在顯微鏡中看到。

不同種類的元素電子數量也有不同，而這些不同正是緣于元素們擁有不同的化學性質，原子互相交換電子，化合形成分子。元素周期表的每一個縱列均被稱作一個類族，這些類族中的元素大都擁有相似的性質，它們不但在表中相鄰，在自然界中也大都同時出現。

門捷列夫的元素周期表之所以偉大，并非由于它展示了眾多種類的元素，而是由于它指出了這些不同元素之間的某種關系。正是由于這些關系的存在，這些元素以及其在地球里的移動和轉移途徑才會類似或者不同，也就是說，元素周期表正是一個指針，指引著地球化學家們去探索、去研究，那些新思想也大都是用元素周期表分析自然現象時得出的。

地球上的所有化學元素都作為獨立單位在化合、分解、移動之中，也就是說在地殼里遷移，地球化學正是要研究這些遷移發生在不同溫度、不同深度、不同壓力下時的規律。

當然，并非所有的元素都會聚集，比如鈧（Sc）、鉿（Hf）等。它們就非常分散，在巖石中的占比常常不到百億分之一，它們也因此被稱為超分散元素。如果這些元素沒有什么實際價值的話我們是不會去開采的，畢竟找起來實在是太困難了。

和這些超分散元素相反，鉛（Pb）、鐵（Fe）等元素非常容易聚集，形成化合物后可以長期保存，能夠在復雜的地殼變動中存留下來，形成富集礦床，在工業上利用它們也就變得非常簡單易行了。

如果我們的分析方法夠精確，就可以在1立方米的任何巖石中找出元素周期表中存在的所有元素，要知道，新的方法往往比新的學說更有價值。

地球化學不僅研究元素在地殼以及宇宙中的遷移規律，同時也在研究元素在某一個小地區內的遷移規律，以便確定開采礦物的路線。可以看出，地球化學已經越來越偏向實用性這一方面了，人類正在利用一些原理來指出某種礦物的可能聚集地，某種礦物比如釩（V）、鎢（W）等在某種狀況下的可能聚集地，哪些礦物極有可能聚集在一起而哪些卻又不會，等等。

要想研究這些，就得熟悉元素的性質和特征，而熟悉特征之后的地球化學家也就變成了勘探者，可以用令人信服的原因告訴人們地殼中的哪些地方可能會有鐵（Fe）和錳（Mn）的礦石，蛇紋石中的哪些地方可能會有鉑（Pb）的礦石，新巖石中的哪些地方可能會有砷（As）和銻（Sb）的礦石，等等。

這樣看起來，如果研究透了某種化學元素，就像是掌握了它的“性格”，就能夠徹底了解它的“行為習慣”，于是這些元素在不同環境下的動態也就可以預見了，這也正是這門和地質學、化學齊頭并進的新興科學的實用價值之所在。

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列舉大量事實、例證和計算顯然有些不現實，這太折磨人了，當然，一口氣把地球化學的知識全部告訴你們也是不可取的，因為這同樣很折磨人。我現在只希望你們能夠借著這本書對地球化學這門新興科學產生興趣，能夠知道它廣闊的、光明的前途。

真理和進步同樣重要，要想得到真理和進步，我們就需要斗爭、就需要全身心地投入。我們一定要相信自己獲得勝利的能力，并且相信自己的道路充分正確，擁有毅力和進取心。渴望勝利并非是空洞的思維，而是鼓勵我們的、激發我們熱情的思維，它是和生活緊密相關的。蘇聯的地球化學家面對的是他們的國家的廣闊土地。我們要知道，這些工作都是建立在事實的基礎上的，科學家巴甫洛夫曾說鳥因為空氣才能飛翔，我們也是因為事實才能做這些工作。

但是，鳥類和飛機之所以能在天上飛，并不只是因為空氣，還因為它們在使用能量，有上升的能力。同理，科學也是如此，正是因為有了上升、前進、發展的熱情，才能夠促進發展，分析新事物和舊事物之間的關系。

蘇聯的工業目前還沒有用到全部的元素，所以我們一定會繼續研究下去，讓門捷列夫元素周期表中的元素都能為人類服務。