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从天然气到岩石中的石油，从海滩上的沙子到钻石，从外星物质到地球，关于物质是如何产生的一些基本问题都属于地球科学的研究范畴。压力、温度、时间和化学的微妙结合往往是我们理解的切入点。
对岩石和矿物的元素和/或同位素分析可以获得关于太阳系的起源和演化的重要信息，帮助预测火山喷发，并确定重要矿床的位置。
本手册基于具体的应用实例，介绍了地球化学和宇宙化学家是如何利用电子探针显微分析、二次离子质谱和原子探针断层扫描技术进行分析的：
- 火山岩中的流体包裹体
- 我们星球的过去、现在和未来
- 陨石中的同位素组成
- 采矿：指导感兴趣者进行数据分析
- 锆石的纳米年代学