元素周期表中已发现的118个化学元素中，天然元素有92个。尽管元素周期表的发现已有150多年的历史，但人类对化学元素在地球上的时空分布和循环了解甚少。把元素周期表所有元素分布绘制在地球上是一项巨大的科学工程。中国对关键元素在地球上的分布探测和研究走在了国际前列，已绘制了中国全国78个元素地球化学分布图，构成中国大地元素分布周期表，并与20余个国家合作，绘制了地球陆地面积30%的全球地球化学基准图。这些珍贵数据，对认知地球系统科学、研究元素分布循环、发现关键矿产资源、监测全球环境变化、保护生态环境、利用土地资源、发展绿色农业等具有重要意义。

关键资源已经成为工业4.0和第四次科技革命不可替代的原材料，备受关注。美国、欧盟、中国等先后制定了各自的关键矿产资源发展战略。中国2019年发布的38种战略矿产资源包括56个关键元素，美国2017年发布的35种关键资源包含54个关键元素，欧盟2017年发布的20种关键资源包含37个关键元素。上述关键元素，涵盖了先进制造、低碳能源、电子产品、国防安全等必需的原材料，事实上关键元素还应该包括生物医药、生命必需的营养元素、有毒有害元素、地球物质循环及指示元素等，如果算上这些元素的话，关键元素应包含近70个，涵盖了所有三稀元素（稀土、稀有和分散元素）。三稀元素在先进制造业、新能源领域、国防安全等方面具有不可替代性和稀缺性，因此备受重视。美国国家科学、工程和医学研究院（NASEM）发布的《时域地球——美国国家科学基金会地球科学十年愿景（2020—2030）》将关键元素在地球上的分布和循环作为第三优先科学问题，将其重要性阐述为“关键元素为现代社会的运转、繁荣和安全提供必需的原材料”。

作为《中国关键元素地球化学丛书》之一，本书将对9个稀有元素和8个分散元素在中国大地上的分布进行系统阐述。

稀有元素、分散元素和稀土元素并称为三稀元素。三稀元素是现代科技、新能源的关键性材料，具有不可替代性和稀缺性，因而备受关注，很多国家将其列为关键资源或战略资源。

稀有元素是对自然界中含量较低（地壳丰度小于100×10−6）和分布稀少的一类元素的总称，包含锂（Li）、铍（Be）、铌（Nb）、钽（Ta）、锆（Zr）、铪（Hf）、铷（Rb）、铯（Cs）、钪（Sc）等。

分散元素是指在自然界呈分散状态，一般不存在自己的独立矿物，而是分散在其他元素组成的矿物中的一类元素的总称，包含镓（Ga）、锗（Ge）、铟（In）、铊（Tl）、硒（Se）、碲（Te）、铼（Re）、锶（Sr）、钡（Ba）等。

稀土元素是指化学元素周期表中镧系元素，包含镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu），以及与镧系密切相关的元素钇（Y）和钪（Sc）共17种元素的总称。它们在自然界密切共生，可分为轻稀土（LREE，也称铈族稀土）和重稀土（HREE，也称钇族稀土）。

三稀元素的主要用途：用于现代科技和装备制造的功能性材料和新能源材料，如锂是新能源电池的主要材料，铍、铌、钽、锆、铷、铯、钪、镓、铟、锗、铼、稀土等在飞机、火箭、半导体、原子能、化学、陶瓷、节能材料等工业领域属于不可替代的关键性材料。

2008年以来，基于“中国地球化学基准值建立与综合研究”项目，通过全国12000余件岩石、6600余件土壤和汇水域沉积物样品采样，获得全国性81个指标，包括所有稀有分散元素的测试数据。首次得到了我国不同地质背景、大地构造单元、地理景观和土壤类型的稀有分散元素含量和空间分布数据，特别是对社会普遍关注的新能源电池材料锂资源形成的地球化学背景、稀土元素的时空分布、富硒农产品土壤地球化学背景有了系统了解。

本书作为“化学地球”大科学计划的系列成果之一，数据来源于国家“深部探测技术与实验研究”专项的“全国地球化学基准值建立与综合研究”项目、地质调查专项“全球矿产资源地球化学与遥感调查工程”和河北省重大科技专项“地球化学大数据在绿色产业发展中的应用示范”。项目承担单位为中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所、自然资源部地球化学探测重点实验室、联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心。项目技术骨干包括：王学求、张必敏、聂兰仕、王玮、周建、迟清华、徐善法、刘汉粮、张勤、白金峰、孙晓玲、于照水、薄玮、范辉、刘东盛、韩志轩、柳青青、张宝匀、田密、吴慧、李瑞红、胡庆海、严桃桃、高艳芳、姚文生、陈海杰、刘彬、徐进力、胡外英、姚建贞、张雪梅、邢夏、季强、赵波、徐国志、魏文通、孙增效、孙彬彬、刘占元、刘雪敏、赵善定、申武军、林鑫、赵起超、柳炳利、崔邢涛、刘彬等。成果将陆续以《中国关键元素地球化学丛书》呈现给读者。财政部、自然资源部、河北省人民政府、中国地质调查局、中国地质科学院对本项目给予了大力支持和资助。深部专项负责人董树文研究员和李廷栋院士对本项目给予了指导和管理。河南省地质调查院、河北省区域地质矿产调查研究所和河北地质大学参与了部分野外采样工作，中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所分析测试研究中心和河南省岩石矿物测试中心参与了实验室分析工作。在此一并表示感谢！

本文摘自科学出版社2021年4月出版《中国稀有分散元素地球化学》一书“前言”，内容有删节。标题为编者所加。

（本文编辑：王运 wangyun@cspm.com.cn）

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