地球化学的初心和使命（地球化学的初心和使命是什么）

【编者按】地球化学作为一门化学与地质学之间的交叉学科已有上百年的历史，在我国也有70年的发展历程。70年来，地球化学在我国得到了大力发展，目前我国已建立起了完整的地球化学学科体系，有专门的研究机构、学术组织及高校相应的系科专业设置，有大批的从业人员，国内从事地球化学分析和研究的专业队伍在高校和科研机构中占有相当大的比例。地球化学的理论、方法和思想早已深入人心，已经在地球科学的各个分支领域得到广泛应用，地球化学数据在地球科学研究成果中几乎无处不在，地球化学对地球科学发展的贡献越来越大。然而，在国家自然科学基金申请中，地球化学学科收到的申请书总是较少；在国家教育部学科设置目录中，地球化学只是地质学这个一级学科之下的一个二级学科。那么，究竟是什么制约了国内地球化学学科的发展？中国的地球化学该向何处去？在国家制定“十四五”规划和2035年远景目标之时，对这一世纪之问的回答将在某种程度上影响到我国地球化学乃至地球科学学科发展战略的制定乃至科研体制的改革。2019年8月10日在中国地质大学（武汉）召开的地球化学学科发展战略研讨会上，中国科学技术大学郑永飞院士针对这个问题给出了他的思考和分析。在此基础上，他与美国华盛顿大学滕方振教授一起讨论完成了现在的稿件。作为该领域领军人物的两位地球化学家试图通过他们对初心和使命的解读，促进国内地球化学领域的科学研究和人才培养。

作者介绍

郑永飞（左），中国科学院院士，发展中国家科学院院士，中国科学技术大学教授，中国矿物岩石地球化学学会副理事长，美国地球化学学会/欧洲地球化学学会会士，美国矿物学会会士，《中国科学：地球科学》主编，《矿物岩石地球化学通报》副主编。

滕方振（右），美国华盛顿大学教授，美国矿物学会会士，《Geocheimica et Cosmochimica Acta》副主编，《American Mineralogist》副主编，《中国科学：地球科学》编委。

1.地球化学研究现状

国际地球化学研究的主要方向集中在地球不同储库之间的元素和同位素丰度分布、元素配分系数和同位素分馏系数及其扩散系数等热力学和动力学参数、元素和同位素分析测试技术的研发等。像这样的基础地球化学学科专业，中国虽然有众多的研究人员，但是高质量的研究相对国际上来说还是偏少。大量的研究集中在地球化学应用，从岩石学、矿床学、沉积环境和古气候，到大地构造。这种情况一方面说明地球化学在地球科学的各个领域得到广泛应用，但另一方面，大多数应用的水平不高、基础薄弱、缺乏创新，以套用前人模型发表论文为主。结果就造成目前地球化学的应用越来越广，而真正的研究队伍占地球科学的比重却持续走低的尴尬局面。

中国地球化学的长足发展应该立足于两个方面，一是地球化学学科自身的不断发展和完善，尤其是要加强地球化学理论和方法的基础研究；二是将理论和方法应用到天体和宇宙物质、地球及其内生和外生过程中，解决太阳系演化、地球形成和演化等过程中不同层次的问题。中国在这两个方面都开展了大量研究，但是总体上处于跟跑地位。虽然在某些方面有所发展、改进乃至创新，进入并跑状态，但是只有极少数研究引起国际关注，处于领先地位。

进入21世纪以来，我国地球化学界同仁对于国际学术论文的数量和引用都做出了突出贡献。然而，有一个问题一直困扰着我们，这就是受到“多出成果、快出成果”的诱惑，对科学问题“拈轻怕重”，不愿下苦功啃基础理论问题的“硬骨头”，而是热衷于走捷径，喜欢追逐五光十色和千变万化的表面地质现象，对国际热点问题做出快速跟踪并发表了一大批蜻蜓点水式的论文。在学术研究上常常采取并非针对原因、而是针对结果的论证逻辑来归纳数据和发表论文，没有透过变动不居的地质现象去把握具有恒定性的地球层圈物质性质和不同层圈之间的物质运动规律。当先前论证采用的主要因素降级为次要因素时，或者某些次要的、偶然的因素在先前论证中未予排除时，原来那些对基本科学问题得到的认识就会经不住实践的检验，有时还会以为发现了全新的现象，就会再次从头开始，进行浅尝辄止的研究，使对基本科学问题的认识陷于低水平的循环往复之中，形成严重的“内卷化”效应。

2.地球化学发展前景

做好学科发展的顶层设计，对国内地球化学未来的发展将起到高屋建瓴的作用。那么，地球化学的初心和使命是什么呢？初心就是把化学的理论和方法应用到地球科学各个领域，这是当年地球化学学科建立的初衷；使命就是地球化学学科自身理论体系的发展和完善以及应用理论和方法的建立。自身的理论包括方法，分析方法的建立；应用规律包括将对象本身所在学科的规律与地球化学方法相结合后，能够解决所在学科本身不能解决的问题。在地球科学的各个学科领域里，中国的地球化学研究与国际接轨得比较好，应该更有希望来制定出来一个好的学科战略发展规划，来指导中国的地球化学研究，在“十四五”规划开局的2021年以后要做不同以前的事情，在国际上发出中国的声音。

地球化学的发展可从两个角度来考虑，一个是自身的发展完善。相对来说，我们能够合格地走在国际前列的还很少，必须加强。另外一个是在解决问题上能够有创新性，能够建立相对完善的体系。这两方面，我们基本上模仿的较多；从研究选题、科研方法到图件应用上，跟风套用的多，别出心裁的太少。如前所述，虽然地球化学方法已经广泛应用到地球科学的各个分支领域，但是真正进入地球化学研究行列的专业人才还是严重不足；虽然在同位素地球化学分析方法上已经进入国际先进行列，但是对地球化学理论的贡献还亟待提高；虽然在地球科学研究的项目和论文中少不了地球化学支撑，但是地球化学为地球科学发展所作出的贡献在21世纪还有很大的提升空间。这其中的一个主要原因是中国的研究队伍，与欧美发达国家相比，受过系统和严格训练的研究人员还是不多，导致研究者的起点不够高，进行上规模的高质量研究还是很难。可能只有少数团队，导师对学生的要求比较高、严格一些，以培养高质量的专业人才为目的；多数情况是，老师以拿经费、评职称为目的，学生以发文章、拿学位为目的，对探寻科学未知缺乏好奇心，对追求科学真理没有执着的热情。这与发达国家情况有较大差距，大多数欧美科学家论文里面都蕴含着精益求精和追求真理的意识；而在中国，高质量学术研究还是少数派。实际上，目前在国内，不仅仅是地球化学界，整个地球科学界，相当一部分都处于这个状态。

具体来说，地球化学学科发展规划应该在完善不同地球化学体系的同时，强调那些面向重大地球科学问题的应用。比如，20世纪五六十年代，稳定同位素和放射成因同位素取得快速发展，使得地球化学对地球科学各个领域产生重大冲击。除了这两个体系自身的完善，它们提供的数据和解释，对我们认识地球的形成和各个圈层相互作用及演化都提供了强有力的制约。最近20多年来，非传统稳定同位素体系发展迅猛，早期的研究多集中在地球各种储库同位素组成、主要地质过程分馏机制、热力学动力学参数（分馏系数、扩散系数等）以及仪器改进等方面的基础性研究上。近期的研究则逐渐趋向于应用，某些成熟体系在解决早期地球形成、大气-海洋演化、壳幔循环及生物演化等问题上体现出了不可替代的优势。

3.地球化学学科设置

作为资助国家基础研究的主力军，国家自然科学基金以学科为单位进行管理。科学基金学科申请代码的设置，反映了其资助策略导向，也可视为国家层面对学科发展的规划设计。地球化学的学科设置基本上分成两大类，一是突出地球化学自身的发展，二是地球化学应用到不同对象的主体。地球化学自身发展的几个领域相对来说是比较明确的，包括同位素地质年代学、同位素地球化学、元素地球化学、有机地球化学、分析地球化学、地球化学热力学和动力学、计算和实验地球化学等。就地球化学应用来说，涵盖了岩石、矿床、油气、勘查、宇宙、环境等典型领域（但实际不限于以上领域）。

地球化学自身发展的问题，是地球化学学科的支柱和核心问题，尤其是那些着重于研究基础地球化学发展规律的，或者是在地球化学理论拓展及方法使用上有独到想法的项目。按照“鼓励探索、突出原创”的科学问题属性分类，这类原始创新项目应进行扶植与保护。地球化学应用方面的基金项目，既可以从地球化学学科申请，也可以从其他学科申请，要具体项目具体分析，做好度的把握。如果项目采用的研究方法以地球化学为主或者是以创新的地球化学理论或方法来解决地球科学问题，那应该放到地球化学学科。反之，则可选择其他学科。例如，岩石学研究离不开主微量电子探针分析数据、热力学相图、同位素年代学和地球化学，这类基金项目可在地质学科申请。

国内真正研究地球化学本身理论体系的队伍太小，大部分人员都集中在地球化学应用研究上。我们这里说的地球化学应用，不同于国家经济发展行业里说的应用研究，以科技革命和产业变革给企业创造经济效益的应用研究，这在地球化学应用领域还是缺乏的。我们所说的地球化学应用，仍是基础型研究，或称应用基础研究，例如，针对以地质过程中产生的岩石或者土壤为对象进行研究，用来制约地球和行星的形成演化和运行规律。因此岩石、矿床、油气、勘察、宇宙、环境领域等的应用都属于地球化学应用。但是像农业和生态，例如研究水稻是怎么生长的，尽管与土壤成分有关，也用到了地球化学分析方法，但是研究的不是与地质作用过程相关的地球本身的东西，应该属于环境化学或者生态化学，而不是地球化学的应用。

4.与国家科技发展同呼吸共命运

当前中国科技正在从量的积累迈向质的飞跃，从点的突破迈向系统能力的提升的新的发展阶段，这为基础研究创造了得天独厚的发展机遇。基础研究水平的高低，是一个国家科技实力的体现。国家特别重视高质量基础研究，特别是从0到1的创新性研究。但是，现在很多研究都是从0.2到0.3、0.5到0.6，而不是从0到1，连0到0.1都不算。真正从0到0.1这一块也是相当难的，做的人相当少。而从0.2到0.3这类在别人的基础上来发展完善的工作偏多，同时还不是完善的最好的，导致一直跟风。不仅科技界，教育界也是如此，市场意识不强，与时俱进地跟风却跟错了方向。一方面各行各业缺人才，另一方面高等学校毕业生找工作困难，导致科技界和教育界出现供求矛盾问题。问题出在毕业生没有获得应有的知识和能力，学了一大堆东西，但是社会不需要这些东西，没有工作岗位需要他。用人单位需要的东西，学生没学；科研成果脱离科技发展的步伐，国家建设发展需要的科技成果，没有去研发而只生产了一大堆论文。

地球化学研究是基础研究，因此要坚持自由探索与目标导向相结合，既要鼓励地球化学家们开展兴趣驱动的科学前沿探索，也要重视从地球科学发展实践中凝练科学问题，解决好地球形成和演化关键环节中的基础理论和瓶颈问题。中国地球化学研究、地球科学研究，应该怎么样才能取得一批高质量的基础研究成果，为科学发展做贡献、为国家争光，在国际上真正有影响有地位呢？考虑到地球化学是基础科学，以探索未知、丰富人类知识为目的，在满足个人科研追求的同时，如果能够兼顾满足国家在科技发展上的需求，这样对国家来说，即使没有带来直接的经济效益，也提升了国家的科技地位。现在国内双一流高校重点学科和国立科研机构研究经费充足，仪器设备先进，教授博导、博士后和研究生等人力资源充沛，理应产出很多高质量的科研成果。但是，为什么国际上有影响的成果还很少呢？主要的一个原因在学风上。可以借用一百年前朱光潜先生概括的中国学术界的五大通病：缺乏爱真理的精神，缺乏科学批评的精神，缺乏忠诚扎实的精神，缺乏独立创造的精神，缺乏客观实验的精神。一百年过去了，当年朱光潜先生提出的问题，今天仍然很大一部分没有真正解决。

现在，国内的良好科研环境和氛围比科研经费缺乏，这实质是科研内生激励机制比科研外来激励机制缺乏。虽然“图片误用”还没有从生物医学界扩散到地球科学界，但是“学术优先不动摇，追求卓越不懈怠，以人为本不折腾，质量优异不忽悠”的定力和精神还是相对缺乏。因此，完善科研评估和激励机制，已经成为中国“科研管理之制”的重要任务。中国许多老一辈科学家及世界上许多科学精英，就对学术交流的质疑批判机制情有独钟。他们相信，这个机制能帮助研究者发现问题、追踪问题，这是一条人才成长过程中创新思维、拒绝盲从、卓尔不群所必然经历的独特机制与路径。

致谢：本文承蒙李薇审阅并提出宝贵意见。