在中学学习地理时，他对天文学产生了浓厚的兴趣。夏夜，望着满天繁星，脑海里浮现出“嫦娥奔月”、“牛郎织女”的故事，冥想着其中的奥秘。1952年高中毕业时，正值国家开展大规模的经济建设，需要大批地质工作者去探明地下的宝藏；国家提倡和鼓励学生报考地质专业，历史的使命感使他违背了当医生的父母希望他学医的愿望，也与他少年意欲“上天”的遐想相悖，毅然以第一志愿报考了北京地质学院。
大学期间，因表现突出，曾被评为全校十名优秀学生之一和北京市“三好”学生。他的毕业论文《寿王坟矽卡岩型铜矿的成因》由于论据充实、准确并有独特见解而被评为优秀毕业论文，并被授予“优秀毕业生”的称号。4年的大学生活，不仅使他获得了必要的基础知识与分析问题、解决问题的初步能力，还培养了他对地质学的浓厚兴趣，培养了刻苦、勤奋、探索和献身的精神，以及团结、友爱、诚挚和奉献的情操。
研究生毕业后，欧阳自远在侯德封院士指导下从事核子地质学的研究工作。侯院士是地质界的全才，极具远见卓识，他很看重欧阳自远的治学研究态度，派他到中国科技大学进修了一年核物理，再到中科院的加速器室进修了半年。两位先生的科学精神和治学态度给欧阳自远树立了榜样，他们的谆谆教诲影响了欧阳自远的一生：“设想要海阔天空，观察要全面细致，立论要有根有据……”，“在科学上要敢于标新立异，还要努力沿着新的方向坚持下去”，“根深才能叶茂，基础要打好，果实才丰满”。正是两位导师的精心培养，使欧阳自远对中国国防与科技事业发展拥有敏锐和超前的意识，导师安排他在多学科交叉
欧阳自远兴趣比较广泛，一生喜欢读书，从自然科学到社会科学，尤其是那些具有独到见解、出奇制胜的科幻和武侠小说。勤于思考，善于总结他人的研究智慧是他读书的诀窍，并能在科研实践活动中加以灵活运用。
1957年，前苏联发射了人类历史上第一颗人造地球卫星。当时，正在攻读矿床学专业研究生的欧阳自远，已敏锐地意识到人类的“太空时代”即将来临，30年甚至50年以后的地质学，必然与探测太阳系的研究成果相联系。他冷静地分析了当时地质学的研究状况后发现，地质学并不深究地球的起源和各圈层的形成演化过程，也不研究元素及元素丰度的起源及其在地球上不均匀分布的起因，更不理睬地球作为太阳系的一员与其他行星演化上的共性与特性；一些局部的认识无限制地被扩展到全球，而缺少整体性、综合性的深刻理解。要加深对上述问题的理解，就必须“脱离”地球去研究地球，“跳”出地球，把地球当成天体中的一个成员，才能站在宇宙空间看清地球。空间科学的发展将使人类在更大的时空尺度里整体性地加深对地球的认识，这是地球科学发展新的生长点。他深感要开拓这片科学的处女地，必须抓紧时机，着手准备，打好基础，开展前期研究。
在开始调研这个领域的进展时，他深感当时的知识领域不够宽广，无法适应将要开展研究的领域的需要。于是开始自学天文学、物理学、空间科学等领域的有关知识，同时把研究的触角伸向“天外来客”——陨石。20世纪60年代中期，为了打破两个超级大国的核垄断，1964年初，他接受国防科委的委托，组织了一支多种学科相结合的综合研究队伍，承担我国地下核试验场和试验前后的地质综合研究。提出了地下核试验场的地质地球化学条件，确立了我国第一个地下核试验场。随之，相继参与并完成了第一次、第二次地下核试验、高空核爆炸、触地核爆炸试验等方面的重要研究任务，他和他的小组为祖国争得了荣誉。
通过这些国家项目的研究，加深了他对地球能量与地球演化之间关系的认识。同时，也为他今后从事有关合成矿物学、核爆岩石学、冲击变质学、元素地球化学、核素地球化学、水文地质学、岩石力学、实验地球化学和核子地质学等方面的研究，提供了有效的知识储备。在十几年工作积累的基础上，于1973年出版了《核转变能与地球物质演化》专著。该书在严格的核物理理论的约束下，对地球演化的能量体系提出了一个定量表征的框架。指出地球物质的演化取决于地球内能的产生、传输、积累与释放的过程；地球的内能来源于重力调整、物质相变和核转变（核衰变、重核裂变和低能核反应），核转变能是地球演化的主要能源。同时，根据他的计算，在专著中作出了两点成功的预测：①根据元素起源理论，地球形成初期天然铀中235Ｕ的丰度比238Ｕ高，在有适当的中子慢化剂存在的条件下（水、碳质）可以产生链式反应。经计算，距今18亿年前天然铀具备产生链式反应的条件，有可能在18亿年前古老的地质体中发现天
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