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早年，中国地质事业几乎一片空白，侯德封花了很大精力编写《中国矿业纪要》。1929年，候德封编写了第3次中国矿业纪要，收录了全国208个矿区、43个矿种，包括煤、铁、石油、金属、非金属等矿产的情况。1932年和1935年出版了第4次和第5次《中国矿业纪要》，记录了调查到的和收集到的矿产资源资料，基本勾划出当时全国矿产资源的分布。直至中华人民共和国成立后，这些仍然具有找矿勘探的重要参考价值。

1937年出版了《黄河志·地质志略》，是侯德封早年又一项重要的工作。这本志略叙述了秦岭以北、阴山以南，包括甘、陕、晋、冀全省和青海、宁夏、内蒙、河南、安徽、江苏等省部分地区的黄河流域的地貌、地层、构造和矿产等情况，是治理黄河、开发黄河流域的一份珍贵资料。

在此期间，侯德封从北到南亲自进行了广泛的地质矿产调查，包括黑龙江的沥青和褐炭，河北开滦的煤矿，太行山东麓的煤田，河北的石棉，河南修武的煤田，山西的菱铁矿，福建的漳龙地质，甘肃的兰州地质剖面等，还进行了中国黄金的研究，先后写有20多篇报告和论文。

1938年侯德封到四川地质调查所工作后，地质矿产调查活动更趋繁忙。广元南江地质矿产、犍为煤田、河北磁县粘土矿的调查，黔北地质矿产调查、四川铁矿、四川地质构造与矿产关系的研究总结等，为当时和后来的矿业建设提供了科学依据和指导方向。

1946年侯德封到南京中央地质调查所工作，率队调查了长江三峡的水库坝址问题，这是中国自己第一次认真进行的这种地质勘察。从此，他又萌发了对中国工程地质工作和自然资源保护工作的注意和重视。在此期间，作为陈列馆的主任，他精心地布置地质与矿产的陈列和展示，其中生物发展史特别是人类发展史资料完整，设计新颖，颇受欢迎，为中国地质博物学的创立和发展起了开拓作用。

1950年，侯德封组织和参加了中华人民共和国第一次大规模的东北地质矿产调查，为恢复与发展东北地区钢铁基地和其他工矿业的资源工作提供了科学依据。不久，中国钢铁工业支柱之一，湖南湘潭锰矿资源告急，侯德封等组织和参加了研究工作，发现已濒于枯竭的浅部氧化锰矿。根据成矿规律和调查情况，预测其深部可能存在原生碳酸锰矿。钻探结果证实了这个创造性的预见，解救了中国钢铁工业断锰的危机。这件事在当时各报刊上广为登载，为推动科技事业的发展和科技服务于经济工作起了积极的作用。

1955年，侯德封领导并参加了西北石油地质调查工作。他提出，有无石油生成，不在于地层是陆相还是海相，主要是有没有合适的古气候和古构造。地层厚、有潮湿气候期，是生油层和储油层发育的基本条件。下降生油，隆起聚油，一生一聚形成油田。不仅中国西部中新生代巨厚的陆相沉积盆地有油田，中国西南和东北中、新生代凹陷也很有生油前景。他当时的见解，不仅成功地解释了中国西部的油田成因，推动了青海的石油勘探工作，成为把中国石油勘探基地由西往东进行战略转移的决策人之一，导致了大庆油田和东部其他油田的发现。中国科学院兰州地质所于60年代初内部出版的中国第一部《陆相生油》专著，是在侯德封指导下，由一批年轻科技人员完成的。陆相生油理论是中国石油地质科学的一个创造，为今后的石油普查勘探起着长期的指导作用。

1960年，中国国防工业由于国内外的情况变化而处于困难境地，侯德封为此领导和参加了有关工作。他与其他专家共同领导调查中国各地的许多铀矿，进行了成矿理论研究，解决了许多实际问题，推动了铀矿事业的发展。侯德封和叶连俊、谷德振等一些学者承担和领导了核试验场的地质工作，包括场地的工程地质研究和爆炸力的地质效应研究。在缺乏资料、缺乏前人经验的情况下，自力更生，开拓创新，克服重重困难，圆满地完成了任务。

侯德封在担任中国科学院地质研究所所长的时候，已经51岁了，而他那创新的理论思维和学术思想，日益蓬勃发展。

1956年，侯德封领导了中国第一个同位素地质年代学实验室的创建。他和李璞等专家一起，培养了中国第一支同位素地质学科技队伍，开拓了中国同位素地质年代和其他测试工作，为把中国地质科学和普查勘探工作提高到一个崭新水平提供了一项重要的理论基础和实验技术。

1957年，侯德封首先开创了中国稀有元素和稀土元素的调查研究工作。这项工作一方面是为了解决国家建设对稀有、稀土元素的急需，一方面是为提高中国地质科学研究水平开辟新的理论方向。在他和郭承基、司幼东等的指导下，使中国的这项研究获得迅猛发展。他们多次到白云鄂博指导工作，把一个大铁矿变成为一个特大的稀土矿床，以后又在其他地区和一些盐湖中陆续发现许多稀有元素和稀土元素矿床，使中国成为一个稀土材料生产大国。

在上述工作的基础上，侯德封倡导和开拓了中国地球化学的研究工作，成为中国地球化学的奠基人之一。他把宏观的构造、地层、岩石、矿物、矿床的研究深入到微观的物质结构和元素活动的层次上来，提出用化学地理和化学地史方法研究地球历史和成矿规律，划分出外能圈（包括大气元素、海洋物质、腐植质、盐类、风化壳、沉积地层等）和自能圈（包括花岗岩组分区和辉长岩组分区），推动了中国地球化学这一门新兴学科的建立与发展。

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。

1964—1965年，侯德封用他的核子地质学理论研究了金属成矿问题，在《地质科学》上连续发表3篇论文，论述了其研究结果。他指出，根据铀同位素丰度的计算，20—22亿年前，天然铀中的235U丰度特别高，如果岩石中存在慢化剂（如水、碳等），按反应堆中铀产生链锁反应的理论计算，岩石或矿石中有可能产生规模较大的链锁反应。1972年，法国科学家证实，非洲加蓬的Oklo铀矿区在20亿年前有9—10个天然核反应堆区，每个区有若干个反应堆，链锁反应时间持续了60—140万年。这是对侯德封理论推断的极好证明。

根据这个理论，侯德封在70年代又倡导开展寻找自然超铀和超重元素的研究。他推断自然界可能存在第124号超重元素。果然，1974年，美国一个实验室在独居石中发现了124号和126号元素。中国也于1982年在一些铀矿物和稀土矿物中找到了超重元素钚。

1974年，侯德封的《核转变能与地球物质的演化》一书出版，详细阐述了核子地质的研究对象、研究内容和研究方法，进一步完善和发展了核子地质学

50年代的东北地质矿产调查，西北石油地质考察，祁连山综合考察，黑龙江流域地质考察，三门峡水土保持考察；60年代初的海南岛红土沉积考察等，侯德封都是组织者和领导者，为完成国家任务和培养科学人才作出了贡献。他参加50年代初中国地质机构的调整工作及国家12年科学发展规划和10年科学发展规划的制定，为中国科学院地质研究所的建立、搬迁和发展制定许多长期的和年度的规划计划，为发展中国地质科学发挥了很大作用。他任过地质陈列馆主任、《地质论评》编辑部主任，长期兼做中国地质学会的组织工作，为活跃地质学术交流花费了许多心血和精力。

侯德封是中国工程地质学和第四纪地质学研究的先驱者之一。中国第一个工程地质研究室和第一个第四纪研究室是侯德封于50年代早期在地质研究所建立的。1954年，他组织北京地质学院、中国科学院地质研究所、古生物研究所和古脊椎动物与古人类研究室的科研人员进行三门峡水库淹没区的第四纪地质研究。1957年他和杨钟健一起协助李四光组建了中国第四纪研究委员会并一直担任这个委员会的副主任之一。

1958年，侯德封参与了中国科学技术大学特别是该校地球化学系的创建工作，并担任这个系的系主任。在教学计划中，他强调该系学生一定要打好数、理、化坚实的基础，一定要练好新兴实验技术的基本功。在他的指导下，从中国科技大学地球化学系毕业的一批批学生，即以知识面宽、思路活跃和技术熟练而活跃于地质学界，为提高中国地质科学水平，为发展中国地球化学的理论和技术，起到了推动和骨干作用。

侯德封十分关心新学科的建立，同时也认为在条件成熟的时候，要为新学科的发展建立相应的研究机构。他和张文佑、尹赞勋、涂光炽等一道，在中国科学院地质研究所发展了地球物理和地球化学两个研究方向，并适时地于1966年完成了中国科学院地球化学研究所的组建工作，亲自兼任该所所长。后来，许多与地球化学有关的新学科，如有机地球化学、矿床及层控矿床地球化学、天体地球化学、稀有稀土元素地球化学等，都取得了迅猛的发展，为国家建设作出了许多新贡献，都是与地球化学学科和地球化学研究所的建立和发展分不开的。

在侯德封的关心、倡议和推动下，中国科学院的兰州地质研究所、青岛海洋研究所及该所沉积室、南海海洋研究所、青海盐湖所及该所地球化学室等相继建立，现已发展成为中国地质和海洋湖泊科研战线上的几支活跃的生力军。

侯德封为中国地质科学事业终生奋斗的成果和精神，深为后人景仰。中国矿物岩石地球化学学会设立的侯德封奖，已成为鼓励年轻一代的矿物学家、岩石学家和地球化学家成长的强大精神力量。