РОЖДЕНИЕ ГЕОХИМИИ


Начало XX века ознаменовалось в науке о земле крупнейшим событием — рождением геохимии, первые проблемы которой наметил еще Ломоносов.

Науку эту, изучающую химические процессы, идущие в земле, и расселение в ней атомов, создали в современном ее виде замечательные русские ученые В. И. Вернадский и его ученик и соратник А. Е. Ферсман.

Начало своей научной деятельности Владимир Иванович Вернадский (1863—1945) посвятил поискам причины минералообразующих процессов. «Я положил в ос|нову, — писал он, — широкое изучение минералогических процессов земной коры, обращая основное внимание на процесс, а не только на исследование продукта процесса (минерала), на динамическое изучение процессов, а не только на статическое изучение их продуктов...»

Одним из крупнейших достижений Вернадского в этой области было создание теории происхождения и строения алюмосиликатов — минералов, из которых состоит большая часть земной коры.

Ученый показал, что в основе этих распространенных минералов лежит так называемое ««каолиновое ядро», состоящее из двух атомов кремния, двух атомов алюминия и семи атомов кислорода. При присоединении к этому ядру натрия, калия, кальция и образуются алюмосиликаты.

Теория, выдвинутая русским ученым в 1890—1891 годах, задолго до появления рентгеноструктурных методов исследования минералов, полностью подтвердилась через сорок лет, когда рентгеновские лучи показали строение алюмосиликатов.

Следующей творческой победой Вернадского была его теория изоморфизма. Исходя из этой теории, ученый разбил все элементы, из которых состоит земля, на восемнадцать групп. В каждую такую группу вошли элементы, способные «подменять» друг друга в кристаллических решетках минералов, сходных по строению. При подобной замене в кристаллической решетке никаких нарушений не происходит.

Такие элементы ученый назвал «изоморфными». Он показал, что группы изоморфных элементов непостоянны. С повышением температуры и давления большее число элементов становится способным замещать друг друга при образовании минералов.

Теория Вернадского помогла также выяснить, как перегруппировываются, концентрируются или рассеиваются элементы в земной коре под влиянием изменения температуры и давления. Грандиозную картину жизни земной коры — перемещений, встреч и объединений элементов — нарисовал русский ученый.

Обнаружение этих закономерностей оказалось чрезвычайно ценным для практической геологии: она получила возможность предсказывать вероятность нахождения в том или ином месте группы определенных элементов.

Поиски новых месторождений полезных ископаемых стало возможным вести более уверенно.

Размышляя над тем, откуда черпается тешю, являющееся двигателем геохимических процессов, Вернадский создал необычайно смелую гипотезу.

30 Рассказы

В течение многих десятилетий существовали различные взгляды на природу этого тепла: оно сохранилось под земной корой еще с тех времен, когда наша планета была расплавленной, говорили одни ученые; другие же считали, что тепло это рождается при сжатии земли, по мере ее остывания. У Вернадского было другое мнение. Изучив расселение радиоактивных элементов в земной коре, ученый решил, что они-то и есть причина геохимических процессов. «Тепло, — писал он, — освобождающееся под влиянием непрестанного разрушения атомов определенных радиоактивных элементов (действительно имеющего место), совершенно достаточно для объяснения всех этих грандиозных явлений».

В наши дни гипотеза Вернадского утвердилась в наукё.

В последующие годы жизни Вернадский от изучения минералов перешел к изучению жизни отдельных элементов. Он считал, что минерал не вечное пристанище элементов. Минералы возникают, живут, разрушаются.

Для того чтобы проникнуть в самую суть жизни земли, Вернадский поставил перед наукой новую грандиозную задачу — углубить знание истории элементов. То, о чем мечтал полтора столетия назад Ломоносов, в руках Вернадского вырастало теперь в новую стройную науку — геохимию.

Знаменитая менделеевская периодическая таблица элементов стала верной помощницей Вернадского в этой работе.

На шесть групп разбил Вернадский все элементы. Группы эти отличаются той ролью, которую выполняют в геохимических процессах входящие в них элементы.

С особым вниманием изучал Вернадский группы так называемых «циклических элементов», составляющих большую долю земной коры. Неоднократно переселяясь из одной области земли — геосферы — в другую, эти элементы как бы движутся по кругам, циклам.

Замечательно, что во время своих переселений циклические элементы могут входить в состав органического вещества, принимать участие в образовании живых тел.

В связи с этим Вернадский обратил внимание и на роль живых организмов в истории элементов.

Последние годы своей жизни он посвятил созданию биогеохимии — науки, которая изучает взаимосвязь живой и мертвой природы.

Жизнь на земном шаре, цинично говорят реакционные буржуазные ученые, подобна плесени на головке сыра.

Этим взглядам противостоит учение о могуществе жизни. Оперируя точными научными данными, гениальный русский исследователь доказал, что органическая жизнь — это фактор, играющий в эволюции нашей планеты первостепенную роль.

Вернадский показал, что,великий круговорот элементов невозможен без живых существ; что растения превратили атмосферу, некогда состоявшую только из углекислоты, в живительную, содержащую кислород газовую оболочку; что мириады дождевых червей в течение каждых трех лет переворачивают всю почву земли на глубину 20 сантимет-. ров, делая ее пригодной для посевов, плодородной.

Вернадский ввел в науку о земле новое понятие биосферы — сферы жизни.

А человек! Человек с его созидательным трудом, с его техникой, промышленностью, сельским хозяйством — он тоже стал могучим фактором геологических изменений нашей планеты.

Гимном жизни звучит светлое, оптимистическое учение Владимира Ивановича Вернадского.

Биогеохимия — детище Вернадского — оказывает огромные услуги множеству наук: геологии, геоботанике, биохимии, почвоведению, агрохимии, биологии, физиологии растений...

Ученый был горячим патриотом.

В послереволюционные годы Вернадский — активный деятель созданного им Комитета по изучению производительных сил страны, инициатор организации многих научных учреждений и институтов.

Замечательным учеником и сподвижником основателя советской геохимической школы В. И. Вернадского был Александр Евгеньевич Ферсман (1883—1945). Вместе со своим учителем он неутомимо трудился над созданием геохимии.

Ферсман стремился расширить сферу, которую охватывала бы эта наука, и в то же время связать ее с насущными задачами практики. Он писал: «Геохимия, с одной стороны, уводит нас в область теоретических представлений химической физики, космической химии, астрофизики, с другой стороны, смыкает эти данные с проблемами изучения полезных ископаемых». Ферсман провозглашает необходимость тесного содружества всех наук. И сам первый показывает, каким плодотворным может быть такое содружество.

Сочетая последние достижения физики, химии и астрономии, ученый закладывает в своем замечательном труде «Геохимия» основы космохимии — науки о химических процессах, идущих во вселенной. Он исследует состав космических пришельцев — метеоритов — и выдвигает идею путешествия атомов в космосе.

Исследования распространенности химических элементов в земной коре, проведенные Ферсманом, — одна из вершин геохимии.

Продолжая изыскания в этой области, ученый усовершенствовал метод определения процентного содержания элементов в земной коре. Он предложил вычислять не весовые, а атомные доли, то есть количество атомов того или иного элемента, приходящееся на единицу определенного объема. Вычислениям процентов содержания элементов Ферсман придавал большое практическое значение — ведь повышенная концентрация элементов в каком-либо месте и есть не что иное, как месторождение полезных ископаемых.

Проблему концентрации и рассеяния атомов геолог исследовал необычайно широко. Используя наблюдения астрономов, он изучал

30* 467

поведение атомов в раскаленных до сотен миллионов градусов небесных телах и прослеживал, как меняются законы перемещения атомов по мере остывания этих тел.

Применив законы термодинамики, науки о тепловых процессах, к геохимии, Ферсман объяснил процессы рождения кристаллов в остывающих растворах и расплавленных массах, распределение элементов по различным оболочкам земли, процессы образования рудных месторождений.

Каждое свое теоретическое изыскание ученый стремился приложить к практике. Особенно ярко раскрывается эта черта в выдающемся труде «Полезные ископаемые Кольского полуострова» (1941 г.).

Александр Евгеньевич Ферсман. Глубоко проанализировав про

цессы образования минералов Колы, проследив их историю с древнейших времен до наших дней, Ферсман дал в этой книге исчерпывающее объяснение процессам расселения элементов по недрам Колы, начертал прогнозы поисков полезных ископаемых.

Много ценного находят для себя геологи-разведчики и в его книге «Геохимические и минералогические методы поисков и разведок полезных ископаемых». Дело георазведки было для Ферс|мана близким и дорогим. Ведь он сам был неутомимым искателем подземных сокровищ.

Великого ученого видели многие края нашей страны: и Урал, и Алтай, и Северная Монголия, и Крым, и Забайкалье.

Особенно плодотворной стала деятельность ученого после Октябрьской революции.

Вместе с другими геологами молодой Советской страны Ферс’ман по заданию партии и правительства принял участие в развернутых изысканиях. Он проводит ряд крупных экспедиций.

Один из соратников знаменитого ученого, вспоминая этот период его деятельности, писал: «Александр Евгеньевич ведет в то же самое время кипучую работу полевого исследователя, успевая в течение года побывать и в заснеженных вершинах Хибинских тундр на Кольском полуострове, и в знойных песках Кара-Кумов, и в глухой тайге Забайкалья, и в заболоченных лесах восточного склона Урала. Десять тысяч квадратных километров в год — таков масштаб подвижности Александра Евгеньевича за эти годы».

Крупнейшая победа Ферсмана-георазведчика — это открытие сокровищ, таящихся под тундрой Хибинской и Мончетундрой.

Работы эти ученый вел по указанию и при горячей поддержке Сергея Мироновича Кирова.

Экспедиции на Колу, возглавленные Ферсманом, открыли грандиозные запасы апатитов и других ископаемых. Безлюдный край, о котором

когда-то историк Карамзин писал как о «гробе природы», стал по воле коммунистов превращаться в край могучей социалистической индустрии.

Другое замечательное достижение Ферсмана — открытие в Кара-Кумах серных месторождений.

Здесь среди знойных песков советские люди построили крупнейший серный завод.

Кипучую научную деятельность Ферс;ман всегда сочетал с огромной организационной работой. Он был одним из руководителей Академии наук СССР, создателем многих научных институтов.

Велики заслуги Ферсмана и как великолепного популяризатора науки, борца за приобщение народа к самым * высоким достижениям передового знания.

* * &

Имена В. И. Вернадского и А. Е. Ферсмана — замечательных патриотов, — гордость советского народа.

Эти ученые явились основателями еще одной школы в советской минералогии.

Интересы представителей этой школы сосредоточены главным образом на изучении месторождений полезных ископаемых нашей Родины.

Минералогические исследования в нашей Советской стране ведутся с огромным размахом. Советская минералогия, развиваясь в неразрывной связи с нашим непрерывно растущим народным хозяйством, решает задачи огромного масштаба.

Планомерными минералогическими исследованиями охвачены самые отдаленные уголки Советской страны. Ни один минералог никогда не обладал таким обилием фактического материала, какими располагают советские ученые. Этот материал служит им основой для больших обобщений.

До революции геология была представлена учеными-одиночками. Лишенные поддержки, они не имели возможности осуществить многие свои замыслы и планы.

Новая эпоха в развитии геологии в нашей стране настала после Великой Октябрьской социалистической революции. Партия и правительство предоставили геологам неограниченные творческие возможности. Наука о земле была поставлена на службу советскому народу. В геологии стали работать огромные коллективы.

Карпинскому, Губкину, Павлову, Вернадскому, Ферсману, Обручеву выпало счастье работать и при советской власти. Старшее и младшее поколения советских геологов, трудясь рука об руку, обогатили геологическую науку выдающимися открытиями.

Советские ученые успешно работают над разрешением проблемы внутреннего строения Земли.

В нашей стране получают развитие разделы геологической науки, такие, как неотектоника — дисциплина, изучающая движения земной коры, которые происходили в недавнем (в геологическом смысле) прошлом и происходят сейчас; техническая петрография; геология моря —■ наука, изучающая дно и берега морей и океанов; мерзлотоведение. Бле-

Диаграмма содержания различных элементов в земной коре (по Ферсману).

стящее развитие получили в нашей стране такие отрасли геологии, как геология нефти и угля.

В своей деятельности советские геологи пользуются множеством замечательных средств разведки полезных ископаемых. Почетное место занимают среди них могущественные методы геофизической разведки.

Магнитометрический метод, который еще в конце XIX века был широко использован в России, в руках советского ученого А. А. Логачева как бы родился заново. Сконструированный Логачевым магнитометр не боится тряски. Его можно установить на самолете, крейсирующем над полями, лесами и тундрами. Прибор Логачева безошибочно определяет аномалии в магнитном поле земли, часто свидетельствующие о присутствии полезных ископаемых.

Развивая дело, начатое Голицыным, его ученики, советские ученые Б. И. Воюцкий и П. Н. Никифоров, создали новый метод геофизической разведки — сейсмометрический. Производя с помощью взрывов искусственные подобия землетрясений и ловя сейсмографами волны, отраженные пластами земли, советские георазведчики заставляют недра открывать свои тайны. Геологи ищут подземные месторождения и с помощью электрометрической разведки, пропуская через толщу земли электрический ток.

Гравиметрия — наука, изучающая силы тяготения, тоже служит геологической разведке.

Обнаруживая изменения силы тяжести, тем самым определяют и их причину — залежи ископаемых, обладающих иной плотностью, нежели окружающие их почвы.

В практику разведки вошел изобретенный советским ученым В. А. Соколовым в 1932 году газовый метод обнаружения залежей полезных ископаемых. На службу георазведке советские инженеры привлекли и такую, казалось бы, далекую от нее науку, как бактериология. Ученые установили, что некоторые бактерии селятся в почве, в которой есть хотя бы ничтожные следы присутствия газов, выделяемых

Схема магнитометрической разведки. Схема сейсмической разведки.

Магнитометр.

нефтью. Находя в почве такие бактерии, разведчики узнают о том, что в толще земли притаилось «черное золото».

Служат геологам незримые радиолучи. С помощью радиоволн разведчики обнаруживают притаившиеся в глубине клады земли.

Радиоактивные руды ищут с помощью приборов, регистрирующих радиоактивные излучения.

Пользуясь новыми методами исследования, ведя планомерную разведку недр нашей страны, советские геологи открыли для нашей промышленности новые богатейшие источники сырья.

Уголь Караганды и Кузбасса, нефть «Второго Баку», медь Джезказгана, апатиты Хибин, калий Соликамска — нет числа достижениям советской геологии!

Наши геологи-разведчики нашли в недрах страны месторождения никеля, кобальта, молибдена, сурьмы, висмута и многих других редких металлов.

Все меньше «белых пятен» остается на геологической карте нашей Родины.



Истории, рассказы о русской науке и технике, Болховитинов В. 1957