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60年代初，侯德封在实践中认识到，应该把物质结构和元素活动的研究再深入到核子的层次上去，用原子核的转变及其能量的积累与释放的微观认识来解释宏观的地质问题，从物质由基本粒子组成这一基本概念出发来认识地球物质的性质和运动规律。 1961年，年逾花甲的侯德封，连续在《科学通报》上发表3篇论文，正式提出了他的核子地球化学理论，亦即“核子地质学”。 这个理论认为，组成地球的一切元素或同位素在地球发展的自然条件下是可以转化的；同位素组成的研究可以进一步认识元素的共生系统和量与质的变化规律；核转变过程中释放的能量是地球物质演化的基本因素和动力。 显然，脱离地质构造，不去研究地质变化的动力，有违“侯德封岩石矿物地球化学奖”的初衷！
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