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地球化学是研究宇宙和地球中化学元素的迁移、富集与分散的学科，是与地质学并列的专业基础学科，与矿物学的不同之处在于地球化学主要研究原子和分子，矿物学主要研究由这些原子和分子组成的化合物，而岩石学是研究这些化合物的组合体特征，但这三者之间是互相依存和补充的。
地球化学的发展可以分为两个主要阶段。第一阶段是自20世纪初至60年代末的这一时期。这一阶段主要研究地壳的化学组成，提出了众所周知的克拉克值（地壳的平均含量）概念，这给我们在评价元素的分散与集中状态时提供了一个有用的参照。随着分析技术的发展，使人们对微量元素的分析成为可能，地球化学也进入到了一个新的阶段。随着大量岩层、岩石、矿物以及陨石等化学分析数据的积累，人们发现化学元素在地壳、不同岩石和矿物中的分布和分配是有规律的，地球化学就为阐明元素在地壳及其组成岩石和矿物中的分布和分配规律的需要而发展；人类对矿产资源日益增长的需求，又促进地球化学发展了地壳中元素集中、分散和迁移理论，以便更深入地研究矿产和岩石等形成规律，提供更有效的找矿方法。因此这一阶段的地球化学就主要就是元素在地壳中的分布、分配、集中、分散及迁移历史，对象基本是地壳中的元素、原子。
地球化学的理论与方法，在许多领域都得到广泛应用，由此形成了许多地球化学的分支学科。
分支学科一：找矿地球化学
人类发展所需的资源90%以上来自自然矿产，矿床的形成就是一个地球化学过程，只不过是多种因素耦合在一起的结果。绝大部分矿床在地表以下，人们不能凭肉眼直接观察到矿床，为了探寻地表以下的盲矿体，就必须采用一些有效的方法技术，而找矿地球化学就是一种有效的方法。它是通过系统地采集样品（包括岩石、土壤、水乃至气体等介质），分析这些样品的地球化学指标（包括元素含量、氧化还原电位、酸碱度等），找出地球化学指标异常地段，进而发现矿体。当今，找矿难度越来越大（主要是找矿深度增大），地球化学找矿所起的作用越来越重要。
在用地球化学方法与理论开展找矿时，有时为了总结找矿规律，需要查明地质体的形成时代，人们常用同位素地球化学技术。该技术是从核物理学领域引进的，它的理论基础是放射性同位素的衰变定理（N=Noe-t ，这里N是放射性元素衰变以后所形成的子体数量，No 是未衰变时母体的原子数，λ是衰变常数，t是衰变的时间），这为我们探索地质体的形成年龄和某些地质事件发生的年龄提供了有效手段。
分支学科二：农业地球化学
农业地球化学主要研究土壤的化学组分与农作物生长发育的关系，它是地球化学与土壤学、农业学的结合。大部分人都知道，农作物的生长主要受气候的影响，不同气候带内，农作物的种类是不同的。但在相同的气候背景条件区域内，有些地段适宜某些农作物生长，而不适宜另外的农作物生长，甚至在很小的范围内，同类作物的果实，其品质有很大差异。例如，各种农特产就是如此。这主要与土壤的性质有关，而土壤的性质又取决于土壤的化学成分。因此，研究土壤的化学成分与农作物的关系，对于改良农作物的品质、提高产量具有重要作用。
当前，由于在农业生产过程中，为了提高产量，往往施放了很多化肥，有些化肥对土壤性质起到一个破坏作用。例如，使土壤酸化、碱化或结板。应用地球化学的方法，查明土壤的化学成分，根据土壤所含元素的贫富“对症下药”，即可起到提高经济效益与改良土壤性质的双重效果。在近代农业规划中，前期进行农业地球化学研究是很有必要的。
分支学科三：生态地球化学
在人类生态环境中，存在一个化学元素的循环系统，而生态系统就是其中重要的一环。有些元素从土壤、水体和空气中进入生物体系，人类在食用生物的过程中又吸收了这些元素，经人体消化，有些元素被人体吸收，转变为人体的组成部分或能量，部分又被排泄出来，然后又进入化学元素的循环体系中。被人体吸收的元素一部分对人体是有益的，也是人体必需的，一部分可能对人体有害，从而引起各种疾病。因此，要采取措施，使人体尽量吸收有益元素、减少有害元素的吸收，就要应用元素的生态地球化学理论与方法，开展环境生态地球化学评价，研究元素对人体的生物作用机理，可改善人类生活环境和促进人类健康。
分支学科四：环境地球化学
环境地球化学是环境科学与地球化学结合而形成的地球化学分支。主要研究人类环境中元素的地球化学行为，为环境保护和治理提供技术支撑。
随着人类活动日益加速与扩大，对环境的影响越来越大，这种影响很多是破坏性的、和人类与自然的和谐共存是相悖的。环境破坏主要的表现形式之一就是环境污染，而环境污染是一些人为的化学元素和化合物叠加在自然界的物质基础之上，而环境地球化学的主要任务就是查明那些对人类健康影响有密切关系的元素在土壤、岩石、水体、空气等介质中的含量与演化规律，查明区域环境地球化学特征，揭示地方性疾病发生的原因，为保护和治理环境提供技术支撑，为城市规划提供科学依据。环境地球化学日趋重要是必然趋势。
分支学科五：宇宙地球化学
按地球化学的定义，研究宇宙的化学成分及特点不属于地球化学的范畴，但生活在地球上的人类要对宇宙进行研究，因此把研究宇宙的化学成分与规律也作为地球化学的一个分支。
宇宙地球化学主要研究天体的化学成分、演化规律和对地球的影响以及探索宇宙的起因。
我国几年前开展的“嫦娥工程”共包含4个系统，其中一个是地面应用系统（即宇宙地球化学），这个系统主要对月球的物质组成（包括矿物组成和化学组成）进行研究，查明月球物质的化学成分及赋存状态，为人类未来开发利用月球资源、探索月球的起因及演化趋势提供依据，也为研究宇宙演化提供线索。由此可见，地球化学理论与方法在近代科学技术领域的重要性。
综上所述，作为与人类生存发展密不可分的地球化学学科，随着人类的发展将起到越来越重要的作用。
随着人类对未知领域探索的不断进展，对地球化学理论与技术的需求也会与日俱增。人类活动空间日益扩大，“上天、下海、进极”就是明显的例证。在探索宇宙、深海资源、极地资源与对人类的影响都离不开地球化学。在这些前缘活动中，地球化学的理论与方法是最重要的支撑。
此外，地球化学还可对某些特定的地质（史）事件研究起到决定性作用，如地球上的恐龙灭绝事件，只能依靠地球化学研究得出结论。
地球化学的发展，也推动了其他技术的发展，特别是分析测试技术和仪器的研发在近年取得很多成果，地球化学的需求是主要原因之一。
总之，地球化学是一门极为重要的学科，对人类生存、发展具有重要作用，必将取得更大的发展，当然，这有待于从事地球化学的学者们不懈努力。
（作者系中南大学地学与环境工程学院院长、教授、博士生导师、政府特殊津贴获得者）
地球化学的发展可以分为两个主要阶段。第一阶段是自20世纪初至60年代末的这一时期。这一阶段主要研究地壳的化学组成，提出了众所周知的克拉克值（地壳的平均含量）概念，这给我们在评价元素的分散与集中状态时提供了一个有用的参照。随着分析技术的发展，使人们对微量元素的分析成为可能，地球化学也进入到了一个新的阶段。随着大量岩层、岩石、矿物以及陨石等化学分析数据的积累，人们发现化学元素在地壳、不同岩石和矿物中的分布和分配是有规律的，地球化学就为阐明元素在地壳及其组成岩石和矿物中的分布和分配规律的需要而发展；人类对矿产资源日益增长的需求，又促进地球化学发展了地壳中元素集中、分散和迁移理论，以便更深入地研究矿产和岩石等形成规律，提供更有效的找矿方法。因此这一阶段的地球化学就主要就是元素在地壳中的分布、分配、集中、分散及迁移历史，对象基本是地壳中的元素、原子。
地球化学的理论与方法，在许多领域都得到广泛应用，由此形成了许多地球化学的分支学科。
分支学科一：找矿地球化学
人类发展所需的资源90%以上来自自然矿产，矿床的形成就是一个地球化学过程，只不过是多种因素耦合在一起的结果。绝大部分矿床在地表以下，人们不能凭肉眼直接观察到矿床，为了探寻地表以下的盲矿体，就必须采用一些有效的方法技术，而找矿地球化学就是一种有效的方法。它是通过系统地采集样品（包括岩石、土壤、水乃至气体等介质），分析这些样品的地球化学指标（包括元素含量、氧化还原电位、酸碱度等），找出地球化学指标异常地段，进而发现矿体。当今，找矿难度越来越大（主要是找矿深度增大），地球化学找矿所起的作用越来越重要。
在用地球化学方法与理论开展找矿时，有时为了总结找矿规律，需要查明地质体的形成时代，人们常用同位素地球化学技术。该技术是从核物理学领域引进的，它的理论基础是放射性同位素的衰变定理（N=Noe-t ，这里N是放射性元素衰变以后所形成的子体数量，No 是未衰变时母体的原子数，λ是衰变常数，t是衰变的时间），这为我们探索地质体的形成年龄和某些地质事件发生的年龄提供了有效手段。
分支学科二：农业地球化学
农业地球化学主要研究土壤的化学组分与农作物生长发育的关系，它是地球化学与土壤学、农业学的结合。大部分人都知道，农作物的生长主要受气候的影响，不同气候带内，农作物的种类是不同的。但在相同的气候背景条件区域内，有些地段适宜某些农作物生长，而不适宜另外的农作物生长，甚至在很小的范围内，同类作物的果实，其品质有很大差异。例如，各种农特产就是如此。这主要与土壤的性质有关，而土壤的性质又取决于土壤的化学成分。因此，研究土壤的化学成分与农作物的关系，对于改良农作物的品质、提高产量具有重要作用。
当前，由于在农业生产过程中，为了提高产量，往往施放了很多化肥，有些化肥对土壤性质起到一个破坏作用。例如，使土壤酸化、碱化或结板。应用地球化学的方法，查明土壤的化学成分，根据土壤所含元素的贫富“对症下药”，即可起到提高经济效益与改良土壤性质的双重效果。在近代农业规划中，前期进行农业地球化学研究是很有必要的。
分支学科三：生态地球化学
在人类生态环境中，存在一个化学元素的循环系统，而生态系统就是其中重要的一环。有些元素从土壤、水体和空气中进入生物体系，人类在食用生物的过程中又吸收了这些元素，经人体消化，有些元素被人体吸收，转变为人体的组成部分或能量，部分又被排泄出来，然后又进入化学元素的循环体系中。被人体吸收的元素一部分对人体是有益的，也是人体必需的，一部分可能对人体有害，从而引起各种疾病。因此，要采取措施，使人体尽量吸收有益元素、减少有害元素的吸收，就要应用元素的生态地球化学理论与方法，开展环境生态地球化学评价，研究元素对人体的生物作用机理，可改善人类生活环境和促进人类健康。
分支学科四：环境地球化学
环境地球化学是环境科学与地球化学结合而形成的地球化学分支。主要研究人类环境中元素的地球化学行为，为环境保护和治理提供技术支撑。
随着人类活动日益加速与扩大，对环境的影响越来越大，这种影响很多是破坏性的、和人类与自然的和谐共存是相悖的。环境破坏主要的表现形式之一就是环境污染，而环境污染是一些人为的化学元素和化合物叠加在自然界的物质基础之上，而环境地球化学的主要任务就是查明那些对人类健康影响有密切关系的元素在土壤、岩石、水体、空气等介质中的含量与演化规律，查明区域环境地球化学特征，揭示地方性疾病发生的原因，为保护和治理环境提供技术支撑，为城市规划提供科学依据。环境地球化学日趋重要是必然趋势。
分支学科五：宇宙地球化学
按地球化学的定义，研究宇宙的化学成分及特点不属于地球化学的范畴，但生活在地球上的人类要对宇宙进行研究，因此把研究宇宙的化学成分与规律也作为地球化学的一个分支。
宇宙地球化学主要研究天体的化学成分、演化规律和对地球的影响以及探索宇宙的起因。
我国几年前开展的“嫦娥工程”共包含4个系统，其中一个是地面应用系统（即宇宙地球化学），这个系统主要对月球的物质组成（包括矿物组成和化学组成）进行研究，查明月球物质的化学成分及赋存状态，为人类未来开发利用月球资源、探索月球的起因及演化趋势提供依据，也为研究宇宙演化提供线索。由此可见，地球化学理论与方法在近代科学技术领域的重要性。
综上所述，作为与人类生存发展密不可分的地球化学学科，随着人类的发展将起到越来越重要的作用。
随着人类对未知领域探索的不断进展，对地球化学理论与技术的需求也会与日俱增。人类活动空间日益扩大，“上天、下海、进极”就是明显的例证。在探索宇宙、深海资源、极地资源与对人类的影响都离不开地球化学。在这些前缘活动中，地球化学的理论与方法是最重要的支撑。
此外，地球化学还可对某些特定的地质（史）事件研究起到决定性作用，如地球上的恐龙灭绝事件，只能依靠地球化学研究得出结论。
地球化学的发展，也推动了其他技术的发展，特别是分析测试技术和仪器的研发在近年取得很多成果，地球化学的需求是主要原因之一。
总之，地球化学是一门极为重要的学科，对人类生存、发展具有重要作用，必将取得更大的发展，当然，这有待于从事地球化学的学者们不懈努力。
（作者系中南大学地学与环境工程学院院长、教授、博士生导师、政府特殊津贴获得者）