从现代地球化学主要研究地球及其子系统的化学组成、化学作用和化学演化看来,下面的基本观点及其方法论的意义最为重要。
1)地球化学系统观点,这里特别强调系统的组成和状态制约其化学过程和元素行为的特征。例如,在表生和内生地球化学系统中铁和锰均显示出不同的化学行为;不同地区由于地壳和地幔组成和温压等状态的差异,成岩和成矿的特征明显不同;地球由于温度适中和存在液态水,得以发展出繁茂的生物圈,从而导致地球具有含自由氧的大气圈及长英质成分的地壳,这些均为地球完全不同于太阳系其他行星的特殊性。地球化学与化学的区别在于自然地球系统在组成和状态上较之实验室和工厂中人为的化学系统具有无比的复杂性。这一观点的方法论意义在于研究任何地球化学问题,都须置于它所处的系统中来考察,以系统的组成与状态来约束所研究过程的性质和特征。如地壳是一种地球化学系统,它在某一时期的元素丰度既构成系统的一种状态参数制约着地壳中化学作用和元素行为,又是地壳发展的阶段状态,通过不同时期地壳组成的对比就可揭示地壳的化学演化。因此,不应仅仅将地壳元素丰度视为度量局部地区和地质体元素富集或贫化程度的标尺。
2)寓于地球系统物质运动中的化学运动同力学运动、物理学运动和生物学运动相互依存、相互制约和相互转化的观点,这里强调不同形式运动的相互作用和相互制约的方法论意义。地球系统物质运动中化学形式的运动不是孤立的,而是与其他形式运动紧密联系和相互制约的,因此地球化学研究虽然重点探讨化学运动,但应重视地质学和地球物理学的实际资料和认识成果对地球化学立论的约束。同时由于我们是通过寓于地球和地质运动中的化学运动的研究来探索和解决地学问题,所以就可归纳为如下方法论: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。例如,对于如何证明板块构造学说所设想的洋壳俯冲的地质学问题,就可将这个问题剖析为证明会聚板块俯冲带中同构造期的岛弧玄武岩的地幔源区中是否有洋壳物质卷入的地球化学问题,这样研究可发挥地球化学示踪的专长。
3)地球层圈相互作用与物质和元素循环的观点。地球形成初期分异出层圈之后,化学组成、温度和压力迥异的各层圈之间,必然会发生强烈的相互作用,表现为层圈间的物质交换、能量输运及动量传递,推动着地球的运动和发展。因此,地球化学应以地球层圈相互作用为主线,以揭示物质和元素的循环为手段,进行地学和地质问题的研究。这一方法论对于现代地球化学从事地球系统重大问题研究更为重要。
4)历史地球化学观点,强调地球系统的总体演化及寓于其中的化学演化具有循环性和不可逆性,即螺旋式上升规律。循环性 (或旋回性)表现为相似的地质作用或事件,在地球历史中可以多次重复发生,如各地质时代均有沉积作用发生;不可逆性表现为同一种自然作用随时间推移其性质和特征是单向发展的。例如,沉积铁矿能出现于不同地史阶段:前寒武纪以形成海相条带状铁硅建造为特征,元古宙晚期以沉积滨海相的鲕状赤铁矿床 (鲕状赤铁矿、鲕绿泥石、菱铁矿)为特征,而后显生宙则主要形成湖相-沼泽相沉积铁矿床 (水针铁矿、鳞绿泥石)。这种演化规律主要是受大气圈从无自由氧到出现自由氧再到自由氧含量水平提高,致使地表环境由还原→弱氧化→较强氧化的转变的规律所控制。因为,这可以改变铁的价态,从而影响铁在表生作用中迁移活动性的变化。根据地球演化的螺旋式上升这一普遍规律,在地球化学研究中,应始终坚持以发展论和阶段论思想为指导。按照这一方法论,在特定历史阶段中可以进行一定程度的将今论古,但总体上必须坚持发展论,不应超越阶段进行类比。当然,还需考虑突变的发生。
5)各类地质体的化学物相、元素和同位素组成、物相反应关系及相应参数为地球化学事件记录的观点,这里强调善于从地质体观察中获取地球化学信息的能力。因为除了地表正在进行的地质-地球化学作用可以直接观察研究外,绝大多数作用或发生于地球深部,或已完成结束于地球历史时期,无法对这些作用过程进行自始至终的正序研究,只能根据作用过程遗留在各类地质体中的产物和遗迹反序地追索地球的化学作用和化学演化。