/
Текст
А. Е. ФЕРСМАН
ОЧЕРНИ
ПО МИНЕРАЛОГИИ
И ГЕОХИМИИ
ИЗДАТЕЛЬСТВО-НАУКА •
Академик А. Е. Ферсман — выдающийся советский
ученый, основоположник отечественной минералогии и
геохимии — известен как талантливый популяризатор
геологических знаний. Его перу принадлежат замеча-
тельные научно-популярные книги «Рассказы о само-
цветах», «Путешествие за камнем», «Занимательная
минералогия», «Воспоминание о камне», «Заниматель-
ная геохимия» и др. Большим успехом у читателей
пользовался сборник научно-популярных статей
«Очерки по минералогии и геохимии». В нем в по-
пулярной форме рассказывается о достижении и пер-
спективах развития геологической науки, об исполь-
зовании горных богатств для расширения минерально-
сырьевой базы нашей Родины.
_ 20800—035 „
Ф 054 (02)—77 Б3-27'36-77
© Издательство «Йаука», 197? Г.
АКАДЕМИЯ НАУК
Научно-популярная серия
А. Е. ФЕРСМАН
ОЧЕРКИ
ПО МИНЕРАЛОГИИ
И ГЕОХИМИИ
2-е издание
8
ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА»
Москва 1977
Природа, ее тайны не даются без борьбы,
организованной, планомерной, системати-
ческой. И в этой борьбе за овладение тай-
нами природы, ее силами — счастливый
удел ученого, в этом — его жизнь, ра-
дости и горести, его увлечение, его страсть
и горение.
А. Е. Ферсман
ПРЕДИСЛОВИЕ
К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ
Академик Александр Евгеньевич Ферсман — выдаю-
щийся советский минералог, геохимик и географ — широ-
ко известен советскому читателю, чему способствовали
не только его замечательная исследовательская и прак-
тическая работа, но и популяризация геологической
науки.
Первые научно-популярные статьи А. Е. Ферсмана от-
носятся к 1912 г., когда он стал членом редколлегии
вновь организованного журнала «Природа». Начиная
с этого времени, в продолжение всей своей жизни он не-
однократно выступал в печати с научно-популярными
статьями и книгами, которые знакомили широкие круги
читателей с достижениями геологической науки, увлекая
молодежь на завоевание горных богатств нашей страны.
Несмотря на то что многие из этих статей были на-
писаны много лет тому назад, они до сих пор не утра-
тили своей свежести. Это объясняется не только их
высоконаучным содержанием, но и блестящим языком.
В них очень доходчиво излагаются подчас сложные по-
нятия, становящиеся доступными благодаря мастерству
автора.
Весной 1941 г. у А. Е. Ферсмана возникла мысль из-
дать ряд хрестоматий по геологии, географии, неоргани-
ческой и органической химии, по технике, медицине,
сельскому хозяйству и т. д., используя для этого лучшие
статьи, напечатанные в различных изданиях и журналах.
С таким предложением он выступил в прессе. Идея была
1*
3
подхвачена многими издательствами. На специальном
совместном заседании писателей и издателей было ре-
шено приступить к выпуску серии научно-популярных
книг, собрав в них все лучшее, что есть в нашей литера-
туре; одновременно у А. Е. Ферсмана возникла мысль
составить такого же рода книгу по минералогии и гео-
химии. Собирая собственные статьи, напечатанные в раз-
личных журналах, он скоро убедился, что почти полно-
стью располагает материалом для задуманной книги.
В ней в доступной форме должны были излагаться ос-
новные сведения о минералогии и геохимии, а также све-
дения исторического характера и общие проблемы, с ко-
торыми сталкиваются исследователи земной коры.
Великая Отечественная война прервала эти начина-
ния, а в конце войны не стало А. Е. Ферсмана. Его
унесла преждевременная смерть. Собрание статей долго
лежало без дальнейшего движения.
Выпуская в свет «Очерки по минералогии и геохи-
мии», необходимо подчеркнуть, что в них красной нитью
проходит идея изменчивости окружающей нас так на-
зываемой мертвой природы, противопоставляемая ранее
господствовавшим взглядам о постоянстве минераль-
ных тел.
Сам А. Е. Ферсман неоднократно писал, что «новые
идеи и новые методы не сразу завоевывают науку...
Нужна упорная борьба за новые пути науки, так как
еще слабы многие ее положения, еще недостаточно обос-
нован ряд ее формул, еще нет достаточной связи с хи-
мией и физикой, с точным методом математики, еще не-
достаточен огонь исканий на новых путях».
К овладению новыми идеями призывал А. Е. Ферсман:
«Необъятное поле для исследований лежит перед хими-
ками Земли в нашей стране. Еще далеко не все химиче-
ские элементы, встречающиеся в земной коре, освоены
в должной степени и еще много и упорно надо работать
для того, чтобы действительно положить гениальную
таблицу Д. И. Менделеева к ногам трудящегося челове-
чества».
Академик Д. И. Щербаков
ИЗ ИСТОРИИ МИНЕРАЛОГИИ
Истинное знание основывается на знании причин, на
глубоком изучении и понимании истории каждого во-
проса. Проникнуть в тонкости, детали, оттенки того или
иного научного завоевания невозможно без глубокого
изучения всего исторического хода, всех прошлых путей
научной мысли. Знать эволюцию идей совершенно необ-
ходимо для правильной оценки любой гипотезы.
Необходимость широкого изучения истории отдель-
ных дисциплин давно уже осознана научными работни-
ками в области естествознания; изучаются и комменти-
руются работы, уже давно отошедшие в область прош-
лого, и пути развития научной мысли в определенные
эпохи.
История минералогии еще не написана. Для большин-
ства она — совершенно неведомая страница в истории
научной мысли. А между тем в истории всего естество-
знания и в истории культуры пути развития минера-
логии, несомненно, занимают важное место, и поэтому не
бесполезно оглянуться назад, на длинный путь, прой-
денный минералогической наукой, и попытаться, хотя бы
схематично, наметить его главные этапы.
Доисторический период минералогии. Минералогия —
одно из немногих научных течений, корни которого те-
ряются в самом далеком доисторическом прошлом чело-
века. Если минералогия как самостоятельная отрасль
естествознания получила современную форму и содержа-
ние только в XVIII в., то зачатки ее надо искать у перво-
бытного человека.
Среди природы, на каждом шагу угрожавшей ему
опасностями, первобытный человек в тяжелой борьбе
за существование вынужден был искать орудия труда и
защиты в самой природе. Он не мог найти нужное ему
орудие в мягком известняке или рассыпчатом песчанике,
5
в твердой, но непригодной для обработки изверженной
породе; лучший материал давала ему острая кость или
острый кремень, и этот камень благодаря своим исклю-
чительным свойствам надолго сделался материалом, не-
обходимым для удовлетворения различных потребностей
человека. Большая твердость и неизменяемость, возмож-
ность легкого откалывания осколков в любом направле-
нии, острые края излома, сохранение всех этих свойств
даже после воздействия огнем и, наконец, довольно ши-
рокая распространенность в земной коре — вот причины
огромного культурно-исторического значения кремня.
Кремень стал необходимым для существования чело-
века, и мы видим, что в сент-ашельскую эпоху стоянки
первобытного человека приурочивались к тем местно-
стям, где в изобилии имелся кремень как в горных поро-
дах, так и в наносах рек. В Сент-Ашеле, расположенном
около Амьена, в Северной Франции, за период 25-летних
раскопок было найдено свыше 20 000 кремневых топоров
и целая мастерская каменных орудий.
Истощение легкодоступных природных запасов крем-
ня заставляло и первобытного человека менять места
стоянок.
В неолитическую эпоху кремепь стал добываться си-
стематически, и начало горному делу было положено за-
долго до открытия металлов.
Мало-помалу и другие природные тела начинают
привлекать внимание человека, и вскоре важное значе-
ние наряду с кремнем приобретает еще один минерал —
зеленый нефрит, который почти до настоящего времени
у некоторых народов продолжал служить материалом
для изготовления оружия. Так, например, жители Новой
Зеландии делали из него наконечники для стрел.
Действительно, нефрит соединяет в себе очень редкие
качества. Он не слишком тверд и легко обрабатывается
с помощью кремня, зато его вязкость (сопротивляемость
разлому) совершенно исключительна. Знакомство перво-
бытного человека с этим ценным свойством нефрита при-
вело к энергичным поискам его месторождений, а срав-
нительно малая распространенность нефрита в природе
заставила привозить его издалека, и мы видим, как уже
в начале бронзового века начинают прокладываться тор-
говые пути па Восток, к колыбели восточной культуры,
к таинственной сказочной Индии...
6
первобытного
обработанные
Мало-помалу расширялись сведения человека о свой-
ствах минералов. Появились и навыки сравнительной
оценки их. Этим была заложена основа систематики кам-
ней, правда, вначале лишь по признаку большей или
меньшей пригодности их для бытовых нужд. Естественно,
что первые шаги минералогического знания носили узко-
практический характер.
Медленно, но устойчиво шло развитие
человек». В неолитическую эпоху грубо
орудия сменились более умело и
тщательно сделанными, местами
даже отшлифованными. Растирая
мягкие цветные минералы в по-
рошок в выдолбленных камнях
или ракушках, человек научился
получать первые краски'.
Но камень сыграл и еще одну
важную роль в истории человече-
ства. Он пробудил в человеке лю-
бовь к симметрии и красоте.
И первым материалом зародивше-
гося в эпоху неолита искусства
был тот же камень.
Яркие краски речной гальки,
прозрачность горного хрусталя,
красота самоцвета не могли не
привлечь внимания человека. По-
явился новый стимул для изуче-
ния камней, и человек начинает
предпринимать далекие странст-
вования в поисках их.
Создаются первые дольмены.
бусы из полосатого агата, амулеты из бирюзы. Мало-по-
малу особое значение приобретает янтарь.
Первобытное искусство неразрывно связано с рели-
гиозным культом. Камень во всем многообразии своих
свойств все шире и шире захватывает деятельность че-
ловека. Значительно позднее была открыта тайна приго-
товления стекла, и долгое время это искусство сосредо-
точивалось только в Фивах.
Каменное рыболовное грузило
с Онежского озера
Начинают изготовлять
1 Может быть, к неолитической эпохе относится и первое поль-
зование каменным углем как горючим.
7
Среди отдельных эпизодов, характеризующих куль-
турно-историческую роль камня, особенно привлекает
история янтаря2. Туманные древнегреческие мифы по-
вествуют о том, что далеко на севере, где гнездится се-
верный лебедь, растут горные тополя—«рейнские ивы».
Это — заколдованные и проливающие слезы девы. Их
слезы, падая в море, застывают и превращаются в ян-
тарь. Холодные волны моря выбрасывают это «морское
золото севера» на песчаные берега, и с востока тянутся
длинные караваны, везущие бронзовые топоры в обмен
на «морское золото». Правда, эти мифы, а также и упо-
минания Гомера о янтаре, относятся к гораздо более
поздней эпохе, когда человечество уже перешагнуло
в период истории, когда металл сделался предметом об-
мена. Тем не менее они показывают, какое значение при-
давалось этому камню, столь обильно встречаемому
в гробницах по Средиземноморскому побережью.
Мало-помалу острый кремень и прочный нефрит пере-
стали удовлетворять потребностям человека. Случайность
или зоркий глаз дали новый толчок развитию горного
дела. Открыт был первый металл, и расплавленная в ко-
стре первобытного человека струйка его положила на-
чало применению металла, колоссальная роль которого
характерна и для настоящего времени.
Мы привыкли в наших упрощенных схемах говорить
о смене каменного века медным, бронзовым, железным.
Но эти схемы далеки от действительной истории культуры,
так как в различных областях земли пути ее были раз-
личны. Судьба человека, его развитие тесно связаны
с природными богатствами, и случайное обилие того или
иного металла и определяло культурную эпоху.
Обитатели Америки во время открытия ее Колумбом
почти совершенно не знали употребления металлов,
кроме золота для украшений. Римляне в период расцвета
их культуры еще широко пользовались каменными ору-
диями. В других местах обилие самородного железа натал-
кивало на более широкое использование именно этого ме-
талла. Поэтому понятными становятся и наконечники
2 Открытие таинственных свойств янтаря — притягивать после
натирания волосы — было сделано еще в древности и сыграло
большую роль в истории физики, положив начало знаниям
об электричестве. Об этих свойствах янтаря знал еще Тео-
фраст.
8
Каменные ступки и пестики для растирания зерна
стрел из овифакского железа у современных эскимосов
Гренландии или превосходное оружие из железных метео-
ритов у северных якутов. Еще более убедительны случаи,
описанные исследователями полярной Америки. До конца
XVIII в. североиндейские племена добывали самородную
медь из песков Медной и Меднорудяной рек. Именно
вследствие этого и весь быт их напоминал быт индоевро-
пейских народов в столь отдаленную от нашего времени
эпоху бронзового века.
Таким образом, каждая страна развивалась своими осо-
быми путями; и направление горного дела и связанное
с ним минералогическое изучение природы тесно зависели
от характера ископаемых богатств.
Вероятно, золото было одним из первых металлов, при-
влекших внимание человека. Легкость его нахождения
в россыпях, красивый цвет и блеск, ковкость и полная
неизменяемость обусловили широкое распространение ук-
рашений из золота.
Несколько позднее золота в истории Востока появи-
лись медь и бронза, положившие начало целой культур-
ной эпохе. Многие тома научных сочинений посвящены
изучению этого периода, когда впервые рудное дело стало
важной отраслью человеческой деятельности.
9
В бронзовую эпоху стали неутомимо разыскивать ме-
сторождения металлов. Направлялись экспедиции к «оло-
вянным островам» — Касситеридам (современная Анг-
лия), где в «тесной дружбе», вместе в одном и том же
камне, встречались медь и олово — два элемента, необхо-
димые для получения бронзы. Еще на заре истории этот
сплав приобрел огромное значение. Недостаток олова
в Египте и Халдее заставлял предпринимать далекие по-
ходы, и ряд известных в истории передвижений народов
вызывался именно неустанными поисками этих металлов.
Железо в истории индоевропейских народов появилось
много позднее. Легкоплавкие руды меди, сурьмы и свинца
помогли человеку открыть тайну получения чистого ме-
талла. Гораздо упорнее сохраняло эту тайну железо, и не-
сомненно, что нужна была уже довольно высокая сте-
пень культуры и глубокое знание процессов выплавки,
чтобы суметь получить металлическое железо из невзрач-
ных его руд. Самые ранние находки в гробницах железа
в изделиях и украшениях относятся ко второму тысяче-
летию до нашей эры, т. е. оно появилось уже на границе
исторической эпохи. Гораздо позднее начинают пользо-
ваться железом в Европе, где этрускам первым удается
его выплавить из железных руд на о-ве Эльбе.
О том, что железо было открыто позднее меди, гово-
рили греческий поэт Гезиод и римский поэт Лукреций.
Плиний писал, что железо — самый полезный и самый
вредный металл, так как человек не мог придумать ничего
более разрушительного, чем железо в войне.
Так росло значение металлов, гибких и ковких, — мо-
гучих деятелей современной культуры, техники и войны.
Широко развивалось и горное дело. В поисках металлов
завязывались торговые сношения, велись кровопролитные
войны. «За металлом и драгоценным камнем!» было ло-
зунгом многих беспощадных завоеваний прошлого, а также
и тяжелой экономической борьбы в наши дни, только
теперь к этим полезным ископаемым прибавились еще
каменный уголь, нефть и пр. Само же значение ископае-
мых богатств не только сохранилось, но даже увеличилось
во много раз.
Жизнь с ее растущими потребностями влекла человека
к изучению мира ископаемых. Горное дело выковывало
своих людей — практиков рудного дела. Сведения о на-
ходках и методах передавались из уст в уста, от цоколе-
10
ййя к поколению, й эта «устная» минералогия — практи-
ческая и элементарная — подготовляла почву для позд-
нейшего развития научной минералогии.
Греция и Рим. В исторический период культуры Гре-
ция первая начинает формулировать неясные предания
старины и накопившиеся обильные, но отрывочные све-
дения по минералогии. Общий характер греческой куль-
туры мало способствовал успехам естествознания. Глубо-
кая пропасть лежала между отвлеченным умом греческого
философа и практикой все развивающегося горного дела.
Представления о стихиях природы, о происхождении ве-
щей облекались в чуждую естествоиспытателю форму от-
влеченных рассуждений.
В свете обобщений натурфилософского характера во-
просы минералогии отходили на второй план. Так в тво-
рениях Аристотеля (384—322 гг. до н. э.) только немно-
гие страницы были отведены камню и его свойствам. Вни-
мание Аристотеля привлекали ракушки на вершинах гор,
прозрачные, как слезы, кристаллы кварца. Но и он, и его
ученики объясняли их происхождение случайной «игрой
природы». Прозрачному кварцу они дали название «кри-
сталлов» (т. е. лед) на основании необоснованной гипотезы
о превращении воды в твердый камень. Несмотря на то,
что в эту эпоху металлургические процессы и выплавка
руд достигли значительного совершенства, Аристотель не
разбирался в природе металлов и руд.
Однако из числа математиков и философов вскоре
после смерти Аристотеля выдвинулся человек, получив-
ший в истории естествознания имя «созидателя первой
минералогии».
Это был Теофраст (372—287 гг. до н. э.), ученик Пла-
тона и последователь Аристотеля. Его книга «О камнях»
является первой дошедшей до нас попыткой собрать
в стройную и научную систему накопившиеся сведения
о «мертвой» природе. Чуждый широким схемам натур-
философских течений, Теофраст дал сводку описательных
сведений о минералах, подчеркивая их практическое зна-
чение. Таким образом, его книга верно отражает господ-
ствующее чисто практическое направление минералогии
и закрепляет в письменной форме предания старины, от-
давая в то же время должное и горному делу.
А между тем природные ресурсы земных недр все бо-
лее и более привлекали внимание человека. На рудных бо-
11
гатствах Лавриона Создалось могущество Афин. Горное
дело развивалось все шире и шире...
Возвышение Рима — целая эпоха во всеобщей истории
и лишь небольшая страничка в истории естествознания.
Заимствовав все лучшее в Греции, практический, расчет-
ливый ум римлянина не внес нового крупного вклада
в науку о природе. Но Риму нужны были металлы (же-
лезо, серебро, золото, ртуть) и драгоценные камни3. Мно-
гих металлов скоро стало не хватать. В далекие страны
отправлялись поисковые партии, нередко подкрепленные
римскими легионами. Испания, Галлия, Британия, Карфа-
ген привлекали римлян богатствами своих недр; стимулом
завоевательных войн стали серебро, ртуть, олово и медь.
Какая судьба ожидала естествознание, начало кото-
рому положила Греция? В обстановке Древнего Рима оно
не получило развития. Не помогло его развитию и позд-
нее выросшая сила — христианство, которое относилось
к науке отрицательно или, в лучшем случае, безразлично.
Естествознание почти не развивалось. Только минерало-
гия ввиду своего все растущего практического значения
получила некоторое развитие. Тесно сливаясь с горным
делом и металлургией, с одной стороны, и с зачатками
медицины — с другой, она в значительной степени обога-
тилась фактами, но сохранила свой узкопрактический ха-
рактер, каким отличалась и при Теофрасте.
Лучшими выразителями минералогии того времени
были Диоскорид, живший в I в. н. э., и особенно Плиний
Старший, трагически погибший в 79 г. н. э. при изверже-
нии Везувия.
«Натуральная история» (Naturalis historia) Плиния
отражает все стороны науки той эпохи, а описания метал-
лургических процессов и лечебных средств говорят не
только о прогрессе горного дела, но и о зарождении экспе-
риментальной химии.
Средние века и эпоха Возрождения. Падает владыче-
ство Рима, а с ним и старая культура. Наступают средние
века с их суровым аскетизмом и полным упадком отвле-
ченной мысли. Надолго замирает научная работа. Однако
появляются и новые культурные центры. На арену исто-
3 Согласно Плинию, в Риме очень развилось искусство подделки
цветных камней. Оно шло йаравне с успехами техники стекла,
эмали и камней для мозаики.
12
рйй выходят народы Востока, и арабская культура подчи-
няет себе умственную жизнь населения средиземномор-
ских областей. По отношению к минералогии Авиценна
(Абу-Али Ибн-Сина) и Абул-Рихан, несомненно, явля-
ются наиболее выдающимися личностями этой эпохи.
В средневековых лапидариях, являющихся единствен-
ной минералогической литературой этой эпохи, целые
страницы заполнены фантастическими описаниями маги-
ческих или лечебных свойств минералов. Спокойное,
строго реалистическое изложение Теофраста и Плиния
сменяется изложением, полным мистики и магии.
Тем не менее роль арабской культуры в истории есте-
ственно-исторического знания весьма значительна. Арабы
явились связующим звеном между культурой Греции и
средневековья. Имя Авиценны из Александрии проникло
в ученые центры Европы через арабских деятелей и исто-
риков. Арабы превратили зачатки александрийских уче-
ний в науку о медицине.
Арабы возродили интерес к минералу, веру в его мно-
гообразные свойства, любовь к яркой красоте драгоценных
камней, что повело к серьезному развитию рудного дела.
В те времена, когда Кордова была центром интеллек-
туальной жизни, значительных успехов достигло горное
дело в Центральной и Северной Европе.
Славяне, жившие на территории современной Моравии
и Чехии, уже в VIII в. начинают широкую добычу золота.
В 787 г. открываются богатейшие рудники серебра в Сала
в Швеции, в 1163 г. закладывается начало знаменитому
рудному району Фрейберга в Саксонии. Вслед за ними
открывается и еще ряд других рудников. Спрос на серебро
заставляет горную промышленность обратить особое вни-
мание на этот металл, значение и добыча которого в XVI в.
достигает таких размеров, что в старом рудном центре —
Шнееберге, разрабатывавшемся еще римлянами, прихо-
дится издавать законы против роскоши. Вместе с тем
мало-помалу рудничные городки Центральной Европы
превращаются в культурные центры. Вокруг горного дела
группируются главные интересы научной мысли. Метал-
лургия и развитие связанных с ней знаний обогащают
минералогию новыми данными.
В тиши своих лабораторий алхимики, занятые поис-
ками философского камня и способов искусственного Полу-
чения золота, мало-помалу накапливают обильный запас
13
фактов Для будущей химии и химической минералогии.
Однако запутанное изложение этих фактов долго не по-
зволяет последующим поколениям использовать весь опыт
алхимиков.
Объектом исследования алхимиков являются металлы
и соли, получаемые из продуктов земли. Их упорная экс-
периментальная работа кладет начало химическому на-
правлению современной минералогии. В таинственной об-
становке этих лабораторий выкристаллизовалась и еще
одна наука — медицина, стремящаяся использовать от-
крытия алхимиков для практических целей врачевания.
Именно из среды врачей выделяются в эту эпоху наибо-
лее выдающиеся личности, пытающиеся дать новый тол-
чок научной мысли.
Одним из них был Георгий Агрикола (1494—1555),
врач, позднее бюргемейстер, штадтфизикус, историограф
и генерал-штабмедикус города Хемниц в Саксонии. Ра-
боты Агриколы открывают новую эру в истории минера-
логии 4.
Как врач, он сумел использовать опыт алхимиков,
с работами которых он был хорошо знаком. Как крупный
городской деятель рудничного центра, он тесно соприка-
сался с вопросами горного дела. В детстве Агрикола много
ездил по богатым рудным областям Венгрии. Но большую
часть своей жизни он провел в Фрейбургском рудном
районе, в период наибольшего его расцвета. Он первый
попытался объединить зачатки химии, намечавшиеся в ал-
химических учениях, с практикой горного дела и изложил
основы минералогии в своей работе «О природе ископае-
мых» (1546).
Эта книга представляет уже значительный шаг вперед
по сравнению с энциклопедией Плиния или сводкой Тео-
фраста. Агрикола не ограничивается внешними призна-
ками, а пытается вникнуть в природу камня. Его исследо-
вания дали несомненный толчок естественно-исторической
мысли. Но для плодотворной научной работы дорога еще
не была расчищена. Насколько трудно проникали идеи
Агриколы, видно хотя бы из книги Боеция де Боота
(1644) о драгоценных камнях, в которой говорится, что
4 Его непосредственным предшественником во многих отноше-
ниях является священник из Швабии — Альбертус Магнус
(умер в 1280 г.).
14
все тела составлены из четырех начал и чем больше
в камне воды, тем он прозрачнее. Не мог отрешиться от
тумана алхимии даже такой крупный исследователь, как
Бехер. В вышедшей в 1669 г. книге «Подземная физика»
он утверждает, что из масла (серной кислоты?) и глины
можно приготовить железо.
Появление работ Агриколы совпало с тем периодом
жизни Европы, когда мощная волна Возрождения сбро-
сила, правда только на время, оковы средневековья и тео-
логическую схоластику прошлого.
XVI век принес с собой оживление умов, а великие
путешествия расширили узкие горизонты Европы. Хотя
еще долго мысль, покорная старым канонам, продолжала
биться в тисках церкви, однако дух свободного исследова-
ния мало-помалу овладевал более смелыми умами, воскре-
шавшими старые, давно забытые обобщения классиче-
ского мира.
Но в этой новой обстановке общего оживления науки
естествознание, как наука эмпирического характера, не
получило значительного развития. Широко наметились
философские течения. В начале XVI в. стали возрождаться
старые греческие космогонии, выдвинулись системы об-
щих законов мироздания и мировой гармонии. Наука же
о Земле превратилась в часто совершенно беспочвенные
и отвлеченные рассуждения о ее прошлых и будущих
судьбах, о ее внутреннем жаре и происхождении в тумане
веков. Между минералогией, как чисто практической нау-
кой, и этими течениями умозрительного характера обра-
зовалась глубокая пропасть. Так прошло более ста лет, и
лишь с середины XVIII в. начали постепенно сближаться
эти два течения в науке о Земле.
В начале XVIII в. были заложены основы физики,
астрономии и химии. Коперник, Кеплер, Галилей, Нью-
тон уже дали основания самых глубоких законов мирозда-
ния. Надо было только отбросить отвлеченные рассужде-
ния и, приблизившись к природе, искать ее законы не
в схематических построениях, а в наблюдениях за явле-
ниями самой природы. Развивающиеся горное дело и тех-
ника накапливали все больше точных сведений.
И наконец, блестящие страницы в историю новой науч-
ной минералогии вписал великий русский ученый Михаил
Васильевич Ломоносов (1711—1765), который по праву
может быть назван первым русским минералогом.
15
Около 200 лет назад в стенах Академии наук прозву-
чали впервые его слова о значении минералогии, наряду
с физикой и химией. Ломоносов организовал первую в Рос-
сии экспериментальную лабораторию, в которой начал
изучение чистых металлов и солей, и поставил вопрос об
изучении природных тел, в том числе и полезных иско-
паемых.
Условия образования минералов Ломоносов связывал
с геологическими процессами и искал их разгадку в глу-
бинах Земли. Он подчеркивал важность поисков полезных
ископаемых и придавал огромное значение минералогиче-
скому описанию богатств России.
В 1761—1765 гг. Ломоносов внес ряд проектов о при-
влечении всего населения (рудокопов, детей, владельцев
заводов и др.) к собиранию минералов по всей России и
пересылке их в Петербург. Но его страстные призывы не
нашли отклика у современников.
Первым трудом Ломоносова по минералогии был ка-
талог Минералогического музея Академии наук, напеча-
танный в 1745 г.
Осуществили идеи Ломоносова о создании минерало-
гии России акад. В. М. Севергин (1765—1826) и храни-
тель геологической части Кунсткамеры акад. И. И. Геор-
ги (1729-1802).
Эпоха Екатерины II была периодом расцвета научной
деятельности и организации ряда экспедиций во многие
районы России. Накопленный в экспедициях материал дал
возможность И. И. Георги составить первую сводку ми-
нералов России, но это был сухой перечень минералоги-
ческих и географических названий.
Подробное описание ряда уральских и сибирских руд-
ников и заводов дал акад. И. Ф. Герман в 1797—1798 гг.
Первая обстоятельная книга по минералогии на рус-
ском языке «Первые основания минералогии» была опуб-
ликована акад. В. М. Севергиным. В этом труде он указал
на значение минералогии, дал общие определения, систе-
матику, генетические данные и описание «ископаемых
тел» с подразделением их на: 1) земли и камни, 2) соли,
3) горючие тела и 4) металлические тела. Признавая боль-
шое значение точности научных терминов, он составил
химический и минералогический словари. Для определе-
ния минералов он издал книжку «Новая система минера-
лов, основанная на наружных отличительных признаках»
16
(1816). В 1809 г. Севергин выпустил «Опыт минералоги-
ческого землеописания Российского государства» в двух
томах.
Крупным вкладом в минералогию России явились ра-
боты акад. Н. И. Кокшарова (1818—1892). В результате
многолетнего и тщательного изучения минералов он вы-
пустил 11 томов материалов к минералогии России. Не-
смотря на примитивность измерительных приборов, дан-
ные его измерений кристаллов и до сих пор являются
незаменимым пособием при работе над русскими минера-
лами. Кокшаров читал лекции в Петербургском универси-
тете и в Горном институте.
Прямым последователем Н. И. Кокшарова в области
минералогии стал акад. П. В. Еремеев (1830—1899).
В многочисленных работах (около 300) он дал описания
большого числа минералов.
В XX веке благодаря работам акад. В. И. Вернадского
(1863—1945) и его учеников на смену описательной ми-
нералогии прошлого пришла новая современная минера-
логия.
Это новое направление рассматривает минералогию
как химию земной коры и особенно углубленно изучает
условия образования и распределения минералов.
Но только после Великой Октябрьской социалистиче-
ской революции открылись широкие возможности дальней-
шего развития минералогии в нашей стране.
1945 г.
2 А. Е. Ферсман
ОТ СТАРОЙ МИНЕРАЛОГИИ
К МОЛОДОЙ ГЕОХИМИИ
Перелистайте большинство старых учебников минерало-
гии; вы увидите длинный перечень названий минералов,
сухой список признаков и свойств, ряды цифр или кри-
сталлографических обозначений, очень много малоизвест-
ных географических названий. Сухой и унылой систе-
матикой веет от этих страниц, и неудивительно, что
у многих сложилось превратное мнение об этой науке,
редко кто, в стремлении к самообразованию, возьмется
по собственной инициативе за книгу о «мертвой» природе.
Мне хотелось бы выступить в защиту минералогии,
объяснить и осветить те пути, на которые она ныне всту-
пает, — пути широкого и всестороннего изучения химиче-
ской жизни земной коры. Минералогия выходит из стен
научных кабинетов и музеев к самой природе, к этой не-
объятной лаборатории Земли. Каждый камень, каждый
обломок породы рассказывает ей свою историю; он инте-
ресен ей не только сам по себе, но и как звено в непре-
рывной цепи природных явлений. Минералогия на этих
новых путях стремится отыскать связь между отдельными
минералами, выяснить как, где, при каких условиях они
образовались, всегда ли они были такими, как теперь,
и во что они со временем превратятся.
Каждый камень, каждое химическое соединение имеет
свою длинную историю происхождения, жизни и измене-
ния, и эта история закономерно и тесно связана со всеми
химическими превращениями, со всей химической жизнью
земной коры.
В нашем современном понимании минералогия при-
звана к исследованию этой истории; ее поле изучения —
та огромная и вечно работающая лаборатория, которую
мы так неправильно называем «мертвой» природой.
Как свершается работа вокруг нас в природе, чем вы-
зываются бесконечно медленные, но и бесконечно великие
18
Химические превращения — этими вопросами мы займемся
в другом очерке. Прежде чем перейти к тому глубокому
анализу химической жизни земной коры, который несет
нам молодая геохимия, родившаяся из прежней описа-
тельной минералогии, я попытаюсь дать общую картину
современного состояния минералогии.
Неужели же больше, чем два столетия упорной работы
прошли для нее даром, а длинные списки труднопроизно-
симых названий и географических имен, наполняющие ее
сводки, — только лишний груз? Неужели нельзя оживить
эти скучные страницы, влить в старые формы новое со-
держание и новую мысль? Вот вопросы, которые прежде
всего встают перед нами и на них мы должны ответить.
Весь прошлый период минералогии можно назвать пе-
риодом описательной систематики. Задачи и цели иссле-
дования сводились к установлению стройной классифика-
ции минералов и главным образом к подробному описа-
нию их свойств и признаков.
Новая минералогия не отрицает важности классифика-
ции минералов, но видит в ней, как говорил В. И. Вер-
надский, лишь удобную схему, позволяющую охватить и
исследовать те химические реакции, в результате кото-
рых образуются данные минералы. Эти слова ярко отра-
жают ту эволюцию научной мысли, благодаря которой во-
просы формальной классификации отошли на второй план.
Современная минералогия не есть простое накопление из-
вестных фактов. Истинная наука начинается только когда
эти факты поняты и логически связаны общей мыслью.
Новое направление в области минералогии является
тем более характерным, что весь исторический ход разви-
тия этой науки резко отличается от наук биологических.
Там вопросы систематики и классификации потеряли
свою остроту, так как создававшаяся многими деся-
тилетиями система получила свое освещение и оформле-
ние в законах эволюции; разнородные части организован-
ного мира объединились в стройное целое, и искусствен-
ные схемы Линнея сменились классификациями, близкими
к естественным. Низведение вопросов систематики в био-
логии до простых схем, как говорил в 1908 г. К. А. Ти-
мирязев, является неизбежным следствием исторического
развития этих доктрин.
Совсем в другом положении находится минералогия.
В ней нет пока естественной классификации, ее схемы
2»
19
заимствованы и основаны на принципах, выработанных
другой наукой — химией. Как химики, мы распределяем
отдельные продукты земных реакций по химическому со-
ставу, разбиваем их на самородные элементы, окислы,
сернистые соединения, соли различных природных кислот.
Но все эти группы, роды и виды не имеют ничего общего
с такими же единицами в области биологии. Там закон
эволюции связывает длинные ряды поколений, здесь же
в царстве «мертвой» природы связующим звеном является
только общность или близость одного признака — хими-
ческого состава. И когда минералог пытается облечь эти
связи в форму обобщающих схем, он видит, как далеки
такие схемы от сложных химических и физических при-
родных систем, какими являются минералы.
Запутанной сетью переплетается история отдельных
минеральных видов: в одном и том же клочке земли,
в одних и тех же условиях существования минералог
встречает тела самых разнообразных химических групп;
в одной и той же рудной жиле наряду с самородным дра-
гоценным металлом он видит красивые кристаллы окисла
кремния (кварца), скопления углекислых соединений
в виде доломита или кальцита, массы сернистых, мышья-
ковистых и теллуристых соединений тяжелых металлов.
Одно и то же химическое соединение может встречаться
в самых разнообразных условиях: например, сернистое
железо может быть то продуктом кристаллизации из рас-
плавленных магм при температурах, возможно, выше
1000°, то результатом жизнедеятельности организмов
в торфяниках и болотах, то продуктом гниения трупов
животных. Наша искусственная систематика далека от
природы, от химических процессов, в ходе которых возни-
кают минералы.
Всматриваясь в химическую жизнь земной коры, мы
видим, что минералы являются только временными про-
дуктами химических реакций Земли. В глубинах медленно
застывают очаги расплавленных магм при огромных
давлениях, измеряемых тысячами и десятками тысяч ат-
мосфер, при очень высоких температурах. Огромные скоп-
ления газов, паров, летучих соединений вырываются из
этих глубин на поверхность земли то в виде газовых
струй, то в виде горячих источников. Атмосфера и вода
неустанно разрушают застывшие на поверхности земли
массы некогда расплавленных пород, механически измель-
20
чая, химически изменяя и растворяя их. В этом процессе
перегруппировки и превращения одних природных соеди-
нений в другие участвует и органическая жизнь во всем
многообразии и сложности ее проявлений.
Но одновременно с разрушением в глубинах морских
бассейнов идет постоянное накопление осадков. Слой
ложится на слой; то, что было дном моря, делается до-
стоянием более глубоких зон, и в новой обстановке, под
давлением вышележащих слоев, в условиях высокой тем-
пературы, начинают вновь созидаться минералы из неод-
нородных продуктов разрушения земли. И куда мы ни
обратимся, всюду разрушение или созидание, всюду слож-
ные, медленные или быстрые, но непрерывные физико-
химические процессы.
Но нам, простым зрителям, выхватывающим только
отдельные моменты этих длительных процессов, все мине-
ральные тела кажутся застывшими, и «мертвой» лежит
перед нами неорганизованная природа. В этой могучей
лаборатории мы выбираем соединения, физически и хими-
чески однородные, и называем их минералами. Мы даем
им названия, определяем их химический состав и таким
Долииа р. Гейзерной. Камчатка
21
образом искусственно фиксируем только одну фазу слож-
ного химического процесса образования и жизни нашего
минерала.
Одни минералы мы считаем обычными, так как они яв-
ляются наиболее устойчивыми к тем реакциям, которые
происходят вокруг нас. Другие минералы мы считаем ред-
кими. Но редки они не только потому, что необычны про-
цессы, которые вызывали их к жизни, но и потому, что
они очень скоро переходят в новые, более устойчивые
химические соединения.
В этой постоянной деятельности неорганизованной
природы есть своя борьба за существование, свои законы
жизни, превращений и смерти. Посмотрите, как упорно
противостоят на поверхности земли некоторые минералы
действию воды, кислорода и угольной кислоты. Только
такие минералы могут рассчитывать на долгое существо-
вание и на накопление. Если же соединение легко раст-
воримо (хлористый натрий), если оно легко окисляется
(сернистое железо) или разлагается угольной кислотой
(кремнекислые соединения), то под влиянием этих фак-
торов оно неизбежно перейдет в новую форму, и из тех
элементов, которые его составляли, образуются новые
виды минералов.
Упорно в течение долгих веков человек добывает же-
лезо и другие металлы! Но природа также неизменно
стремится отобрать у него часть их, окисляя железо, пре-
вращая в карбонаты свинец, цинк и медь, распыляя зо-
лото! В круговороте химических превращений, среди по-
стоянных изменений условий на земной поверхности часто
и быстро меняется характер химических процессов.
Минералог, как и палеонтолог, видит только отдель-
ные моменты из длинной цепи природных явлений. Мы
отлично знаем, что прежним исследователям органиче-
ского мира не удавалось установить все переходные ста-
дии. Поэтому в представлении Кювье отдельные ископае-
мые виды и роды казались незыблемыми, самостоятель-
ными творениями природы, отделенными друг от друга
земными катастрофами. И только теория эволюции свя-
зала картины минувшей жизни непрерывной цепью мед-
ленных постепенных или скачкообразных превращений.
Точно так же и от глаз минералога часто ускользает
цепь химических процессов, медленно перегруппировы-
вающих элементы в земной коре. Он видит лишь отдель-
22
ные минералы как немногие уцелевшие звенья этой цепи.
Но если минерал только этап в длинном природном
процессе, то не естественнее ли поставить в центре своих
исследований не минерал, а те его составные части, те
неизменяемые в наших обычных представлениях простые
тела, которые мы называем элементами?
И от старой минералогии с ее объектами исследова-
ния — минералами мы переходим к молодой геохимии,
где единицей исследования является химический элемент.
Описательный минералогический материал, накопленный
долгим научным трудом, молодая геохимия должна раз-
ложить по новым систематическим разделам, по тем про-
стым телам, которые можно назвать краеугольными кам-
нями природы.
Изучение истории странствования и переходов элемен-
тов в земной коре — вот одна из основных задач геохимии.
Однако было бы ошибочно думать, что эти задачи тож-
дественны с задачами общей химии. В геохимии вопрос
ставится, с одной стороны, как будто более узко: поле,
доступное ее исследованию, ограничивается лишь земной
Выветривание гранитов в 'Хара-Гоби. Алтай
корой с определенными температурами, вероятно, не вы-
ходящими за пределы —50 и +2000°. Здесь весь ход
химических реакций регулируется количественным соот-
ношением элементов и определенными законами процес-
сов минералообразования.
Но, с другой стороны, химические процессы земной
оболочки во много раз сложнее и запутаннее тех обычно
простых реакций, которые изучает общая химия. Здесь
мы имеем дело с бесконечно разбавленными растворами,
медленными, постепенными химическими превращениями,
требующими огромных периодов времени, недоступных
для лабораторной практики.
В результате этих процессов возникают не простые
стехиометрические закономерные соединения, а сложные
физические и химические системы, содержащие в разнооб-
разных пропорциях иногда до двадцати различных элемен-
тов, самым различным образом связанных между собой.
Вот эти-то сложные природные системы, независимо от
того, будут ли они твердыми, жидкими или газообраз-
ными, мы и называем минералами.
Таким образом, задача геохимии и состоит в изучении
поведения отдельных элементарных тел в земной коре пу-
тем исследования тех процессов, которые регулируют их
поведение. Геохимия изучает всю физико-химическую
обстановку, где протекают земные реакции, количествен-
ное распространение и роль отдельных элементов, зако-
ны их совместного нахождения в природе. Геохимия
должна стремиться изучить следующие основные вопросы,
касающиеся всех известных нам химических элементов.
1. Связь элемента с теми или иными типами извержен-
ных пород. Совместное нахождение его с другими элемен-
тами.
2. Роль элемента в жильных процессах, в горячих или
холодных источниках.
3. Накопление элемента па поверхности Земли и ха-
рактер поведения. Выделение его в самородном виде.
4. Общее содержание элемента в земной коре и усло-
вия образования его главнейших соединений.
5. Роль элемента в метеоритах, характер его соедине-
ний и сравнение метеоритных минералов с земными.
Такова вкратце схема содержания молодой науки гео-
химии, к которой пас привела минералогия. Несомненно,
что во многих случаях эта схема будет видоизменяться
?4
в зависимости от того или иного свойства элемента, ха-
рактерного только для него. Для некоторых элементов
картина природных процессов уже проясняется; но для
большинства из них последовательные стадии странство-
ваний и переходов из одного типа соединений в другие
остаются еще неизвестными.
Я не буду останавливаться более детально на этих
вопросах общего характера и поэтому перейду к отдель-
ным примерам.
Остановимся на группе фтора, хлора, брома и йода;
мы знаем из общей химии, что эти четыре элемента со-
ставляют одну естественную группу и что их свойства
изменяются постепенно, соразмерно с изменением атом-
ных весов. Какова же их история в земной коре?
История йода и брома в земной коре известна нам
очень мало. Мы знаем их почти исключительно в качестве
элементов поверхности, встречая главным образом в мор-
ских бассейнах, знаем, какую роль играют в их накопле-
нии водоросли. Мы знаем, что они имелись в растворах
и в древних морях и вместе ’с каменной солью входили
в осадки, образовавшиеся при высыхании соленых озер
и морей, но откуда взялись они на поверхности земли,
среди продуктов разрушения изверженных пород, тогда
как в самих этих породах мы их почти не встречаем?
Мы не знаем ни одного минерала глубин, выкристаллизо-
вавшегося из расплавленных масс, который содержал бы
в своем составе йод или бром. Перед геохимией стоит за-
гадка, требующая своего разрешения.
Зато широкая картина раскрывается перед нами в ис-
тории хлора и фтора. Судьбу их мы можем проследить
от самых глубоких зон земной коры, где они встречаются
в составе минералов, образовавшихся путем охлаждения
расплавленных масс. Эти элементы одними из первых вы-
падают при охлаждении тех очагов магм, которые лежат
в более глубоких зонах земной оболочки. В виде мель-
чайших иголочек минерала апатита входят они в состав
всех гранитов, порфиров, диоритов, базальтов, и каждый
кубический метр этих пород содержит пе меньше 200 г
связанного хлора или фтора.
Но далеко не все количество этих элементов остается
внутри самой застывшей расплавленной породы. Боль-
шая часть их успевает прорваться в виде летучих соеди-
нений сквозь покров пород, сковывающих остывающий
25
ОЧйг, и проложить себе по трещинам дорогу вверх к по-
верхности Земли. И здесь очень скоро пути этих двух
элементов расходятся. В горячих водных источниках
большая часть фтора скоро находит себе устойчивое со-
единение. Он соединяется с кальцием, — которого так
много в каждом клочке земной коры, в каждом природном
растворе, — и образует в рудных жилах и в трещинах,
откуда вытекают горячие источники, скопления краси-
вого плавикового шпата (флюорита), трудно растворимого
в воде, стойкого в слабых кислотах и щелочах, мало изме-
няемого большинством природных деятелей. Небольшие
количества фтора достигают поверхности и вырываются
вместе с другими газами в вулканических областях, по-
крывая стенки трещин налетом фтористых соединений.
Очень быстро заканчивается странствование фтора на
земной поверхности. Лишь чрезвычайно малые количе-
ства фтора попадают в виде его соединений в воду океа-
нов, откуда он улавливается и усваивается организмами,
поступает в скорлупки раковин, в тела и кости животных,
а после смерти животных иногда входит в большом коли-
честве в состав фосфоритов.
Совершенно иная история у хлора. Ему чужды столь
труднорастворимые соединения, как некоторые соли фтора.
Беспрепятственно поднимается он на земную поверх-
ность; белым как снег, легкосмываемым налетом солей
покрывает он склоны и стенки еще дышащих вулканов.
Его легкорастворимые соли механически захватываются
при кристаллизации различных минералов, и в большин-
стве кристаллов кварца микроскоп может открыть пусто-
ты с включениями хлористых солей. При постоянном раз-
рушении, вызываемом деятельностью воды на поверхности
Земли, этот элемент легко высвобождается из своего за-
ключения и снова переходит в раствор и уносится
ручьями и реками в количестве 200 млн. т ежегодно в те
огромные скопления элементов, которые мы называем
океанами. Медленно, в течение долгих геологических эпох,
собирается там хлор, и только в особых условиях пустын-
ного климата накапливаются в виде осадка на дне бассей-
нов хлористые соли, раскрывающие перед нами картины
климатического режима отдаленного прошлого. Вечно ски-
тается этот элемент по земной коре — почти не эная та-
ких соединений, где он был бы устойчив против деятель-
ности воды.
26
Кристаллы флюорита из Таджикистана
Возьмем еще один пример: историю углерода, того
элемента, из которого построена живая материя. Изуче-
нию его посвящена целая отрасль химии. Сколько таин-
ственного и неясного в путях его странствования в при-
роде! На самых первых доступных нашему исследованию
стадиях его существования мы встречаемся с этим эле-
ментом в расплавленных магмах. То в виде листочков
или шаровых скоплений графита, то в виде кристаллов
драгоценного алмаза входит он в состав различных по-
род и жил, застывших в глубинах из расплавленных магм.
Но главная часть этого элемента ускользает из застыва-
ющих массивов. В виде летучих углеводородов, углекис-
лого газа и других соединений он проникает по трещи-
нам в земной коре, образуя графитовые и карбонатные
жилы или же, достигнув поверхности Земли, рассеивается
в воздухе и в воде океанов.
Мы знаем, что в условиях магматических глубин крем-
некислота не дает возможности углекислому газу образо-
вывать соли. Действительно, нам неизвестно пи одного
сколько-нибудь важного минерала изверженных пород, ко-
торый содержал бы химически связанную углекислоту.
27
Зато те же породы удерживают ее механически в своих
пустотах так же, как они удерживали раствор солей
хлора, и в этих газовых включениях накапливается в пять-
шесть раз большее количество углекислоты, чем то, кото-
рое входит в состав нашей атмосферы. Из вулканов, не
только действующих, но и потухших еще в третичное
время, вырывается этот газ в атмосферу, то смешиваясь
с водой и образуя нарзаны, то собираясь в отдельные га-
вовые струи вместе с другими летучими соединениями.
Как могучий фактор химических превращений, начи-
нает угольная кислота на земной поверхности свое раз-
рушительное действие. В противоположность глубинам,
вдесь она, а не кремневая кислота, является госпожой
положения. Угольная кислота разрушает изверженные по-
роды, извлекает металлы, соединяется с кальцием и
магнием, накапливаясь в виде известняков и доломитов.
Из солей углекислоты строят свои организмы раковины,
из них же возводят в океанах кораллы свои грандиоз-
ные постройки.
Но та же органическая жизнь и разрушает углекис-
лоту. В зерне хлорофилла солнечный луч разлагает угле-
кислый газ, и растения, выделяя кислород, накапливают
в себе вместе с солнечной энергией и массы углерода
в виде органических соединений. Если растительный ор-
ганизм гибнет и кислород не успевает завладеть этим
элементом, то начинается медленное его накопление. Под
влиянием жизнедеятельности различных микроорганизмов
и бактерий идет медленное обогащение углеродом продук-
тов распада растений: образуются залежи угля, оказыва-
ющиеся со временем, в ходе геологического процесса,
иногда на большой глубине. Из глубин этот элемент снова
появляется на поверхности Земли. На этот раз его подни-
мает на поверхность человек. В своей постоянной борьбе
за существование, за овладение природными запасами
энергии человечество ежегодно сжигает более 1 млрд, т
угля. Так борются между собой деятели различного по-
рядка и различного значения, то окисляя углерод, то пе-
реводя его в самородное состояние.
В истории земной коры бывали периоды, когда из недр
ее выбрасывались в атмосферу колоссальные количества
окиси углерода и углекислого газа. Но бывали и такие
моменты, когда пышно развернувшаяся тропическая ра-
стительность превращала грандиозные количества утле-
28
рода и углекислого газа атмосферы в его самородное со-
стояние. Перед этими процессами бледнеет роль человека
с его фабрично-заводской деятельностью. Один вулкан
Котопахи каждый год выбрасывает в атмосферу столько
же окиси углерода и углекислого' газа, как город Париж
со всем его населением и со всей его промышленностью.
Если современное потребление угля будет расти так же,
как оно росло последнее столетие, то, по расчетам одного
ученого, количество угольной кислоты в атмосфере через
тысячу лет должно будет удвоиться. Но в вечном круго-
вороте химических процессов Земли сама природа забо-
тится о поддержании равновесия.
Мы не можем в достаточной степени оценить значение
этих медленных превращений углерода. Они не только
оказывают влияние на климатический режим земной по-
верхности, но и обусловливают изменения в развитии
всего органического мира. По сравнению с процессами,
совершающимися в самой поверхностной пленке Земли,
которую мы называем биосферой, скудными кажутся нам
сведения о роли этих элементов в земных глубинах,
в изверженных породах и магмах. Невольно приходится
задумываться над теми теоретическими соображениями,
которые разными путями приводят некоторых исследова-
телей к мысли о существовании в глубинах Земли карби-
дов или об образовании углеводородов и нефти космиче-
ским путем.
При каждой попытке сколько-нибудь связно нарисо-
вать судьбу элементов в земной коре неизбежно возни-
кают все новые и новые вопросы.
Неизвестными пока путями попадает в атмосферу азот.
Как и углерод, он входит в сложный природный процесс,
то окисляясь в азотную кислоту, то вновь возвращаясь
в самородное состояние. Его происхождение в атмосфере
неясно, и В. И. Вернадский высказал предположение, не
имеем ли мы дело с одним из тех газов, которые прихо-
дят к нам из далеких, неведомых глубин Земли.
В противоположность азоту происхождение других бла-
городных газов, например гелия, нам известно хорошо,
однако мы не знаем, куда они исчезают. Многие из них
диффундируют, вероятно, в межпланетное пространство, и
в обобщении В. И. Вернадского этот процесс представля-
ется нам как непрерывная потеря вещества, из которого
построена наша планета.
29
Все эти картины химической жизни Земли бледнеют
перед историей радиоактивных элементов. Сложность хи-
мических реакций оказывается несравнимой с тем, что
происходит внутри каждого атома. Все химические про-
цессы, все тепловые эффекты оказываются ничтожно ма-
лыми в сравнении с могучими силами распада радиоак-
тивных тел. Новый свет пролит сейчас на эту область, и
перед геохимией открывается широкий путь исследова-
ний. Начинают уже колебаться и сами выбранные нами
единицы — элементы. В настоящее время их незыбле-
мость — уже пережиток старины. Некоторые щелочные
металлы, такие, как калий, оказываются слаборадиоак-
тивными, а вся природа во всех своих уголках несет на
себе следы той сложной лестницы элементов, которая ве-
дет от урана через ионий (изотоп тория), радий, эмана-
цию и твердый радиоактивный остаток к наиболее устой-
чивым формам — к свинцу. В широких обобщениях на-
ших ученых распадающийся атом радиоактивных веществ
не только определяет тепловой режим земной поверхности
и глубин, но, возможно, является причиной могучих про-
цессов горообразования.
Таковы отдельные, случайно вырванные примеры из
истории странствования элементов в природе.
Разве не грандиозны эти картины, и разве не раскры-
вается перед нами в совершенно новом свете химическая
жизнь земной коры?
Так оживают перед нами старые схемы «скучной» ми-
нералогии; из отдельных страниц ее мы вырываем отдель-
ные строчки и, перекраивая их, создаем картины химиче-
ской жизни Земли. Ведь мы берем для этого старые клас-
сификационные схемы и на них строим новое здание —
геохимию. Мы начинаем ценить огромный материал,
накопленный веками «скучной», педантичной, описатель-
ной работы, и те старые искусственные схемы, которые
казались нам столь бесплодными.
Но пока здание молодой геохимии только строится.
Много вопросов поднято, но мало дано на них ответов.
Мне кажется, что часто правильно поставленный вопрос
более мощно двигает науку вперед, чем сотня неудачно
построенных и малообоснованных ответов. Однако задачи
понятны, пути найдены, а люди... люди придут, если
резко и ясно войдет в научное сознание цель минералогии
как химии земной коры.
30
Именно в последние годы, когда поколеблены прйй-
ципы постоянства и неизменяемость элементов, вопросы
об их совместном нахождении в природе получают совер-
шенно новое освещение.
Но даже если далеко откинуть мысль об общности
происхождения элементов из одного или нескольких ви-
дов материи, мы все же не можем не видеть закономер-
ности в нахождении и распространении элементов в зем-
ной коре. Эти закономерности, например, для церия, лан-
тана или ниобия и тантала, бария и марганца не могут
быть объяснены на основании совокупности всех извест-
ных нам физико-химических свойств каждого из этих эле-
ментов. Здесь, очевидно, играют роль причины иного по-
рядка. Но выяснение их представляется нам делом бу-
дущего.
Будем же продолжать терпеливо собирать сведения
о каждом отдельном элементе в земной коре. Из этих
отдельных сведений о странствовании и переходах эле-
ментов в природе широкий и проницательный ум исследо-
вателя когда-нибудь построит общую картину жизни каж-
дого элемента — его биографию.
Мы знаем, что идеи в области естественно-историче-
ских наук рождаются не вдруг; они созревают в долгой
и упорной подготовительной работе наблюдения, описания
и опыта!
1912 г.
К СТОЛЕТИЮ ГЕОХИМИИ
(1838—1938)
Сто лет назад впервые было произнесено слово «гео-
химия». Интересно отметить несколько дат и перечислить
несколько моментов из прошлого тех идей, которые полу-
чили развитие главным образом в нашей стране.
Я думаю, что это тем более необходимо сделать, что
в научной работе в области естественных наук недоста-
точно учитывается значение исторического метода, тогда
как только в свете истории можно правильно понять со-
временные течения научной мысли и установить их тесную
связь с техническим прогрессом и культурным развитием
человечества.
В конце 30-х годов XIX столетия естествознание пе-
реживало период критического пересмотра старых уста-
новок. Накопленные за предыдущие годы факты и быст-
рое развитие производительных сил выдвигали необходи-
мость связать между собой разрозненные, самостоятель-
ные научные течения.
Именно в эти годы гениальная мысль Майкла Фарадея
намечала связи между химией и электромагнитными явле-
ниями, и законы электролиза открыли новые горизонты
в области химической промышленности. Одновременно
с Фарадеем замечательный мыслитель, действительный
член Петербургской Академии наук Г. И. Гесс сформули-
ровал законы (в 1840 г.), положившие начало термо-
химии.
Это были годы, когда впервые устанавливалась связь
между геометрической формой и химическим составом,
когда в трудах ряда исследователей подготавливалось
то современное течение кристаллохимии, которое нашло
первое свое выражение в напечатанной в 1855 г. работе
«Изоморфизм в связи с отношением кристаллической
формы в составах». Это была работа старшего учителя
симферопольской гимназии Дмитрия Менделеева.
32
В 30-х и 40-х годах прошлого столетия Юстус Либих
заложил основы агрохимии, наметил новые пути совре-
менной биогеохимии и практически организовал первые
предприятия туковой промышленности. Крупное значение
в эти годы имела шведская школа Берцелиуса, давшего
замечательную картину закономерного состава горных по-
род, минералов, минеральных и морских вод и обогатив-
шего глубокими идеями «химию земной коры», как он
назвал современную ему минералогию.
Слово «геохимия» было произнесено впервые в 1838 г.,
повторено в 1840 и обосновано в 1842 г. Оно сказано было
швейцарским химиком Христианом Фридрихом Шёнбей-
ном, роль которого в истории химии стала уясняться
только в последние годы.
Шёнбейн был одним из крупнейших натуралистов на-
чала XIX в. По своей работе он был тесно связан с моло-
дым Либихом и Берцелиусом, к которому он посылал
своих учеников, а также и с Фарадеем, поддержавшим и
вдохновлявшим Щёнбейна в его исканиях. Шёнбейну при-
надлежит открытие газа, образующегося при действии
электрических машин. Запах этого газа, хорошо нам всем
известный, определил его название — озон (пахнущий).
Ему же принадлежит открытие взрывчатых веществ, полу-
чаемых при действии азотной кислоты.
Но основные свои стремления и заветные мысли Шён-
бейн изложил в работе 1838 г., а в 1842 г. в связи с этим
он писал: «Уже несколько лет тому назад я публично вы-
сказал убеждение, что прежде, чем может идти речь
о настоящей геологической науке, мы должны иметь гео-
химию, которая ясно должна направить свое внимание
на химическую природу масс, составляющих наш земной
шар, и на их происхождение, по крайней мере столько же,
сколько на относительную древность этих образований
и в них погребенных остатков допотопных растений и
животных. С уверенностью можно, конечно, утверждать,
что геологи не вечно будут следовать тому направлению,
последователями которого они сейчас являются. Они для
расширения своей науки, как только окаменелости не
смогут достаточно служить им, должны будут искать но-
вых вспомогательных средств и, без сомнения, тогда вве-
дут в геологию минерало-химические пути исследования.
Время, когда это совершится, кажется мне не столь дале-
ким».
3 А, В, Ферсман
33
Замечательные слова! Прав был В. И. Вернадский,
когда он назвал их пророческими; но он же подчеркивал,
что идеи Шёнбейна получили развитие только в XX в.,
когда новые завоевания геологии и химии подняли новую
волну геохимических исканий. Так сто лет назад было
впервые сказано слово «геохимия».
Но мы знаем из истории науки, что каждый новый ус-
пех и новое понятие создается и вырабатывается долгой
работой многих поколений. Так было и с геохимией.
Истоки геохимической науки мы должны искать в те да-
лекие времена, когда зарождалось естествознание, возни-
кая одновременно и из потребности овладеть материаль-
ными благами мира и из философских исканий пытливых
умов. Успехи горного дела и техники порождали интерес
к науке.
Мы находим проблески геохимической мысли, разбро-
санные в том описательном естествознании, которое дано
нам в первых сводках минералов Земли у Теофраста и
Плиния.
Мы находим отдельные черты геохимических пред-
ставлений в тот период, когда алхимики-врачи в своих
исканиях накапливали огромный материал по химиче-
скому познанию земель, солей и металлов. Еще больше
разбросано геохимических идей в тех философских, кос-
могонических представлениях, которые принес нам Восток,
а позднее учения Демокрита, Аристотеля и Тита Лукре-
ция. Но особенно интересны для нас течения научной
мысли, связанные с горным делом в Средней Азии, Иране
и Аравии, а позднее и в Испании. В трактатах арабских
исследователей мы находим зачатки тех практических и
теоретических законов геохимии, которые говорят о со-
вместном нахождении отдельных металлов.
Так Лука бен-Серапион в предисловии к «Книге о кам-
нях» говорил о том, что «попадаются камни, кои встреча-
ются вместе с другими; камни, кои от других бегут; камни,
кои другим изменяют, равно как камни, кои другие окра-
шивают».
В работах Агриколы — врача, минералога и горного
техника — было положено начало точному и углубленному
пониманию объектов минералогии и геохимии; он писал
о металлическом веществе, о месте и причине подземных
явлений, о природе минералов («De Nature fossilium»),
о старых и новых металлах.
34
Время шло. На смену формальной систематике линне-
евской школы, после крушения старых алхимических
идей флогистона, пришли новые пути знания у Дальтона
и Канта. Накопление точных сведений о природе земной
коры — о строении «слоев земных» и «о рождении метал-
лов» — получило блестящее освещение в гениальных ра-
ботах М. В. Ломоносова в 1763 г.
Так слагалось прошлое геохимической мысли до того
момента, когда X. Ф. Шёнбейн произнес впервые слово
«геохимия». С тех пор протекло сто лет. Много сложных
путей прошла геологическая наука, пока не вышла на
свои современные пути.
Я не могу останавливаться на отдельных моментах ее
новой истории; у нас пока еще нет полной истории гео-
логии. Я укажу только, что в новое время геологическая
наука пережила несколько этапов в анализе земной коры,
ее строении, составе и истории.
Первым был этап описательный. Наука накопила
грандиозное количество фактов и наблюдений и, положив
начало точному знанию природных явлений, все более
пыталась от простого описания этих явлений переходить
к измерению их «числом и мерой». Наш век получил
в наследство от прошлого ту основу, на которой уже
можно было строить обобщения и выводы.
Уже с 90-х годов прошлого столетия на смену первому,
чисто эмпирическому этапу пришел второй. Его можно
было бы назвать физико-химическим. Значительное коли-
чество фактов, накопленных успехами металлургии и
техники, позволило подойти к анализу их соотношений,
а блестящие завоевания молодой физической химии про-
лили свет на ряд явлений природы. Имена многих иссле-
дователей определили собой основные линии этого тече-
ния, внесшего порядок в хаотическое нагромождение
фактов.
Факты были сведены в определенные системы, но
еще не были объяснены. Технический прогресс определил
направление этого этапа, тесно связанного с имепамп
металлургов и горных инженеров-практиков.
Начиная с 1910 г., при все усиливающейся дифферен-
циации геологических наук, наметилось третье течение —
геохимическое или, вернее, атомистическое. Основной
единицей исследования стал не минерал, а элемент. На-
метились эмпирические законы сочетания элементов
3*
35
в природе. Свойства атома и его строение определили со-
бой законы сочетания и распределения как самих эле-
ментов, так и минералов. Развитие кристаллохимии пере-
брасывало мост между геометрией систем материальных
точек и физическими законами электромагнитных полей.
Точные науки, как физика и химия, внесли свои ме-
тоды — от спектроскопии до радиохимии — в область геоло-
гических дисциплин. Уточнившиеся цифры относитель-
ных количеств элементов в земной коре — кларки —
заменили качественную оценку, намеченную еще в чет-
вертом пункте первой статьи Д. И. Менделеева о перио-
дической системе элементов (1869).
В этот новый атомистический период понимания
окружающей нас природы огромное значение в геологии
имели преимущественно работы химиков и физико-хи-
миков.
Но ведущими властителями научной мысли, положив-
шими начало глубочайшим законам химии Земли, были
наш русский академик В. И. Вернадский с его школой и
норвежец Виктор-Мориц Гольдшмидт.
Из геохимии на наших глазах за последнюю четверть
века выросла биогеохимия. В. И. Вернадский наметил
в ней новые звенья между геохимией и медициной, между
химией Земли и биологией, связавшие проблемы рассея-
ния и концентрации химических элементов в природе
с теми месторождениями, которыми определяются про-
мышленные судьбы химических элементов и их соедине-
ний. Этим наметилась новая методика поисков полезных
ископаемых.
Атом определяет пути геохимических исследований.
И только на основе изучения его физиками и химиками,
радиологами и астрофизиками создаются и укрепляются
новые пути современной геохимии. И чем больше на-
капливается фактов в этом направлении, чем глубже
внедряются физические и химические представления в об-
ласть геохимических наук, тем яснее и резче вырисовы-
вается новый, наступающий этап, к которому еще очень
несмело подходит наша современная наука.
Я говорю об энергетическом анализе природных про-
цессов, выдвинутом и начатом в советской стране.
На смену статическим представлениям и связанным
с ними приемам научной работы приходят новые методы,
в результате которых можно на основе формальных фи-
36
вико-химических систем не только описать ход химиче-
ских явлений, но и разобраться в их динамике, подвести
энергетическую базу, подсчитать энергетический баланс
земной коры. Это направление уже наметилось в работах
советских физико-химиков и геохимиков.
Так слагаются новые пути геохимии через сто лет
после того, как впервые родилось это слово.
Еще идет борьба за эти новые пути, идет накопление
точного фактического материала, еще только намечаются
геоэнергетические законы равновесия, которые вытекают
из всего нашего мировоззрения, неразрывно связываю-
щего материю с энергией, массу с движением. Еще много
нужно организационной работы, чтобы суметь направить
геохимию в определенное целеустремленное русло, чтобы
четкими экспериментами и точнейшими методами ана-
лиза подтвердить сделанные выводы, и уже на основе
этих выводов пересмотреть весь накопленный материал
фактов.
И чем больше мы углубляемся в изучение этой новой
области естествознания, лежащей на грани между гео-
логией и химией, тем более убеждаемся, как важно нам
понимание и знание истории этих двух дисциплин.
Мне кажется, что именно сейчас, когда начали по-но-
вому подходить к углубленному исследованию истории
человечества, культуры и технического прогресса, мы
должны обратить внимание наших научных учреждений
и наших исследователей, прежде всего геологов и хими-
ков, на необходимость создания новой, современной исто-
рии геологии и химии. Исторический анализ покажет
нам, как переплетаются пути развития отдельных от-
раслей науки, какое влияние на развитие геологических
наук оказало точное знание законов химии и физики.
На современном пути особую роль играет советская
наука, смело идущая вперед, развивающая новые отрасли
знания — геохимию и геофизику и в своих достижениях
и устремлениях сочетающая теорию с практикой.
Сто лет назад было сказано слово «геохимия». Но на-
стоящая геохимическая наука родилась лишь в послед-
ние двадцать пять лет — в годы новых бурных исканий,
в которых Советский Союз занял ведущее место.
1941 г.
ХИМИЧЕСКАЯ ЖИЗНЬ ЗЕМНОЙ КОРЫ
ОБЩИЕ УСЛОВИЯ
ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЗЕМЛИ
В этом очерке я попытаюсь описать ту эволюцию, ко-
торую переживает минералогия, превращаясь в науку
о химии земной коры. На новых путях геохимии перед
ней начинают вырисовываться отдельные картины хими-
ческих превращений вселенной; в каждом камне пыта-
ется она прочесть длинную повесть о его происхождении,
жизни и изменениях.
Минерал перестал быть эмблемой неизменяемости и
постоянства, он лишь отдельное звено цепи химических
процессов, протекающих в земной коре. Необъятное раз-
нообразие сложных реакций раскрывается перед нами,
начиная с поверхности Земли и кончая недосягаемыми
глубинами с очагами расплавленных магм. Нам по силам
выхватывать из этой картины лишь отдельные черты, от-
дельные моменты грандиозной химической летописи
Земли.
Существует ли химическая жизнь? Кто с детства нау-
чился любить природу и не только читать о ней в кни-
гах, но и наблюдать за ее явлениями, тот хорошо знает,
как и чем опа живет, как сменяются времена года и об-
новляется растительный покров, как растут и крепнут
молодые организмы. В детстве внимание человека привле-
кает главным образом живая природа, переполненная
стремлением к жизни, росту, совершенствованию. И среди
этих привычных картин постоянной смены органической
жизни Земля нам кажется «мертвой», неизменяемой. Из
года в год пашет плуг все ту же плодородную ниву, из
года в год текут ручьи в тех же берегах, по этим же ка-
мешкам, и все такими же остаются скалы и камни, все
так же возвышаются холмы и горы. Много раз сменялась
жизнь на Земле, но сама Земля, как нам кажется, оста-
ется все той же. С ранних лет привыкли мы подразделять
природу на живую и «мертвую». Мы любим первую за
38
ее вечно обновляющуюся жизнь, и мы мало обращаем
внимания на вторую, как будто бы безжизненную мать
сыру-землю...
Но мы несправедливы к ней. Мы забываем, что Земля
с ее «мертвой» природой тоже имеет свою историю, и
эта история раскрывает перед нами величественные кар-
тины еще более глубокого значения, картины непре-
рывно совершающихся в ней химических преобразований.
Ведь сама жизнь с ее сложным циклом химических изме-
нений, с ее особенными сочетаниями элементов в живой
материи — лишь отдельный эпизод в великой химической
истории нашей планеты. Из продуктов Земли черпает
свои силы жизнь, а смерть в вечном круговороте веществ
возвращает «мертвой» природе то, что было у нее взято.
Медленно, ускользая от наших глаз, идет эта работа.
Сложным путем химических превращений постепенно
принимают новые формы земля, скалы и горы. Не ту же
землю пашет каждый год плуг, не по тем же камешкам
текут ручьи и реки; «незыблемые» скалы и утесы также
подвластны законам возникновения, изменения и гибели.
Правда, иногда при более тщательном наблюдении мы
подмечаем перемены в облике или форме Земли. Мы ви-
Пик Хан-Тенгри. Тянь-Шань
39
дим, как весной после половодья появляются наносы
песка там, где их раньше не было, как из года в год по-
дымаются и подтачиваются морской волной прибрежные
утесы; нас поражают известия о гибельных землетрясе-
ниях, о деятельности вулканов... Геология учит нас, что
такого рода явления происходили на протяжении долгих
геологических эпох. Много раз менялся лик Земли, зали-
вались водами материки, медленно поднимались горные
хребты со дна глубоких океанов. Геология раскрывает
перед нами грандиозные события прошлого. Мы узнаем,
как затвердевала первая земная кора, как образовались
первые устойчивые щиты — платформы, как эти щиты
под влиянием медленного и постепенного охлаждения
Земли сближались друг с другом, нагромождая складку
на складку, как собирались эти складки в горные цепи,
медленно разрушавшиеся затем под действием воды.
Грандиозны эти картины физической жизни Земли, и
неустанно влекут они к себе и ученого и простого люби-
теля природы.
Но мы еще не сумели раскрыть глубокий смысл всех
этих грандиозных явлений. Мы мало обращали внимания
на то, что все эти изменения происходят глубоко внутри
Земли, что меняется не только внешний лик Земли, не
только нарушаются очертания материков и морей, но
изменяется и само вещество, его химический состав и
свойства. Все эти геологические процессы неизбежно вле-
кут за собой новую перегруппировку химических элемен-
тов: разрушаются одни соединения, а на их месте возни-
кают и накапливаются другие. И чем глубже нарушается
равновесие в земной оболочке, тем интенсивнее идет хи-
мическая перегруппировка. Тесными нитями связана хи-
мическая жизнь Земли с физической, и трудно в истории
нашей планеты провести резкую границу между ними.
С момента возникновения первого твердого островка
на огненно-жидком океане Земли и до настоящего вре-
мени в твердой броне земного покрова непрерывно про-
исходят сложные перегруппировки элементов, молекул,
атомов.
Время Медлителен ход физической и химической
жизни Земли. Время властвует над этим миром превра-
щений. По словам одного геолога, оно берет на себя обя-
занность интегрировать бесконечно малые величины при-
роды.
40
Трещина от землетрясения
Мы большей частью не замечаем этого интегрирова-
ния, потому что в повседневной жизни мы привыкли из-
мерять ход явлений мелкими единицами времени, и наи-
более привычный для нас масштаб для оценки явлений —
это продолжительность жизни человека.
Трудно входят в наше сознание новые, чуждые нам
периоды времени. А между тем радиоактивность раскры-
вает нам в длинной истории превращения атомов такие
колоссальные периоды времени, о которых и не думал
раньше естествоиспытатель в своих лабораториях. В слож-
41
ной эволюции миров астрономия развертывает перед нами
не менее колоссальные периоды времени. И невольно
поражает нас, что как в истории космической эволюции,
так и в истории эволюции атома основным является
тот же фактор — время.
Мало-помалу мы в наших представлениях освобожда-
емся от уз пространства, начинаем представлять себе ве-
ликое в малом масштабе, путем принципа относитель-
ности и четырех измерений в математике отрешаемся от
обычных представлений места. Но совершенно уйти от уз
времени мы не можем. И поэтому-то мы и выбрали
именно время за единицу измерения человеческой дея-
тельности. Но для природы фактор времени не имеет зна-
чения, она имеет его в своем распоряжении в любом ко-
личестве, не знает его границ и с помощью его произво-
дит и самое великое, и самое малое.
Чтобы понять значение и грандиозность, медленных
превращений Земли, попробуем в своем воображении
ускорить их течение и, как в кинематографе, пропустить
в быстром темпе перед глазами зрителей ряд картин, за-
снятых через большие промежутки времени. Таким обра-
зом мы сумеем оценить всю грандиозность химических
превращений Земли.
Условия химических превращений. В лаборатории
природы кипит непрерывная работа. В разных уголках ее
тысячами способов идут химические реакции, то созидая
устойчивые вещества, то вновь разрушая их. Общие за-
коны физики и химии направляют эти реакции, и тысячи
различных деятелей, то едва уловимых, то имеющих ог-
ромное значение, влияют на их характер.
Как бы сложны и запутаны ни были сочетания усло-
вий, для каждого из них имеется своя форма равновесия,
и к этому равновесию, как к определенной цели, стре-
мится каждая реакция, каждая физическая или химиче-
ская система.
Вся жизнь Земли, подобно жизни организмов, есть
лишь длинная цепь превращений, смена старых систем
равновесия новыми, а новых — в свою очередь еще более
молодыми. Задача геохимика, подобно задаче физиолога
или химика-экспериментатора, сводится к выяснению си-
стем и этих равновесий, к нахождению тех главных фак-
торов, которые ими управляют. От чего же зависит тече-
ние химической жизни и ход ее превращений?
42
Химические элементы, как мельчайшие кирпичики
всего мироздания, лежат в основе всех природных реак-
ций. Атомы элементарных тел в самых разнообразных
сочетаниях и количествах составляют и нашу твердую, и
жидкую, и газообразную земные оболочки. Одни из этих
элементов входят в состав земной коры в огромных коли-
чествах, подобно кислороду, который составляет по весу
почти половину всей доступной нашим исследованиям
Земли. Другие участвуют в ее реакциях в количествах,
в миллионы раз меньших. В одних участках Земли иг-
рают роль одни простые тела, в других — другие. Целая
отрасль минералогии изучает распределение простых тел
в земной коре.
Еще в отдаленнейшем прошлом человек начал искать
нужные ему металлы, и уже давно именно рудное дело
начало проливать свет на распространение тех сочетаний
элементов, которые человек называет «полезными иско-
паемыми».
В одних местах эти элементы образуют огромные
скопления, допускающие их практическую разработку.
В других они рассеяны в виде мельчайших обособленных
частиц. В иных случаях вместо простых реакций между
двумя-тремя элементарными телами мы видим сложные
сочетания из очень большого количества различных эле-
ментов.
Минералогия дает нам примеры, когда в одном и
том же соединении в сложной системе равновесия связано
более тридцати элементарных тел.
Бесконечны ряды всевозможных сочетаний различных
химических элементов. Казалось бы, что геохимику оста-
ется только отступить перед подавляющим количеством
таких систем... Но природа использует не все теорети-
чески возможные сочетания. Ряд закономерностей регу-
лирует и упрощает нашу задачу. Геохимия уже начала
исследования законов совместного нахождения и распро-
странения элементов в земной коре. Этим-то минералогия
и отличается так резко от общей химии. Химия изучает
все возможные, все теоретически допустимые сочетания
элементов, изменяя различным образом условия сочета-
ний. Минералогия исследует эти сочетания лишь в гра-
ницах, строго определенных природой, в рамках законов,
определяющих и направляющих химическую жизнь
Земли. Это резкое различие сделается нам еще более оче-
43
видным, если мы представим себе характер тех условий,
в которых протекают химические реакции природы.
Знаем ли мы их? Можем ли мы охватить все бесконеч-
ное многообразие сложно взаимодействующих факторов,
влияющих на равновесие природных систем?
Бесчисленное множество различных условий направ-
ляет химические реакции Земли. Одни из этих условий
поддаются нашему исследованию, мы можем выразить их
в точных цифровых данных, как например температуру
или давление. Другие хорошо нам известны, но их влия-
ние проявляется в более сложных и запутанных формах,
например: концентрация, вязкость среды, степень диссо-
циации и т. д. Третьи, наконец, играют вполне опреде-
ленную роль, но их значение еще не поддается количест-
44
венному учету, например энергия живого вещества, влия-
ние ничтожных примесей, действие катализаторов и т. и.
Насколько широко изменяется роль этих условий
в земной коре? Как комбинируются они между собой, ка-
кова обстановка природных химических реакций в каж-
дом конкретном случае? Вот вопросы, которые должны
лежать в основе всех наших представлений о химической
жизни Земли.
Уже беглый взгляд на лабораторию природы говорит
нам, что мы довольно беспомощны в оценке огромного
количества факторов, участвующих в ее реакциях, и что
их сочетания могут быть в высшей степени различными.
В диаграммах, в которых мы пытаемся выяснить зависи-
мость явлений, не хватает координатных осей, где мы
могли бы откладывать различные значения этих величин.
Когда мы изучаем зависимость между двумя явлениями,
изображаем их на листе бумаги при помощи двух осей,
и само явление получает наглядное изображение в форме
кривой или замкнутой ею плоскости. Для трех факторов
мы прибегаем к трем осям, и их зависимость выражается
поверхностью или замкнутой частью пространства. Но
для большего количества факторов мы не имеем простых
методов выражения зависимости, что до крайности за-
трудняет их изучение.
Однако мы научились справляться с этими трудно-
стями. Часто работа естествоиспытателя заключается
именно в умении упростить задачу, поставленную при-
родой, игнорировать все те координаты, которые мы не
можем учесть и которыми можно пренебречь, оставив
лишь оказывающие главное влияние на характер дан-
ного явления.
Таков неизбежный ход работы каждого исследователя,
и трудность заключается именно в том, чтобы правильно
оценить значение каждого фактора.
Среди различных природных условий, направляющих
химическую жизнь земной коры, резко бросаются в глаза
два условия первостепенной важности — температура и
давление. Их значение настолько резко сказывается даже
в обычной лабораторной практике, что совершенно спра-
ведливым является желание остановиться подробнее
на их значении, оставив пока в стороне другие важные
факторы природных процессов, как, например, среда и
масса.
45
Температура и давление. Мы знаем, что Яемпература
на земной поверхности и в доступных нашему изучению
глубинах колеблется в широких пределах. Начиная
с верхних частей тропосферы, где приборы показывают
температуру в —55 —80°, температура постепенно повы-
шается по мере приближения к земной поверхности.
В литосфере она также весьма значительно колеблется.
Мы привыкли к ее колебаниям при смене дня и ночи и
времен года и хорошо знаем, как меняется температура
в разных широтах. В субтропическом климате, в скали-
стых ущельях воздух не может циркулировать и нагре-
вается до +50°. Еще сильнее накаливаются обломки скал
в пустыне, где температура черных камней нередко до-
стигает + 78°.
Но наряду с этими высокими мы знаем на Земле и
весьма низкие температуры. В континентальном климате
северо-восточной Сибири показания термометра падают
до —68°. Вероятно, это и будет нижним пределом коле-
баний средней температуры поверхности, равной +15°.
Эти колебания, как мы увидим ниже, не только обуслов-
ливают климатический режим отдельных областей, не
только влияют на животный и растительный мир, но явля-
ются также и важным фактором разнообразия химических
превращений Земли. Местами кривая поверхностных тем-
ператур может несколько — иногда даже резко — нару-
шаться. Горячие водные растворы или струи нагретых
газов врываются в атмосферу, потоки расплавленных лав
(с температурой около 1000°) изливаются из жерл вулка-
нов. Но все это — лишь местные явления, исключения из
общего теплового режима данной климатической зоны.
С глубиной температура быстро повышается. В насто-
ящее время принято считать, что в среднем температуры
повышаются на 1° при углублении на 33 м. Но это только
средняя цифра. Колебания же ее могут быть весьма силь-
ными, и, по всей вероятности, по мере увеличения глу-
бины темп повышения температуры замедляется. Во вся-
ком случае, на глубине в 1 км температура должна быть
на 30° выше средней температуры поверхности, а на глу-
бинах в 30 км мы можем уже ожидать 700—800°, т. е.
температуру, вполне достаточную для того, чтобы распла-
вить часть горных пород.
Соразмерно с изменением температуры меняется и
давление. Начиная с давления в 1 атм, типичного для ок-
46
Горы Джамангуль. Таджикская ССР
ружающих нас условий, давление быстро возрастает
с глубиной, так как массы вышележащего покрова давят
на нижние слои. Если мы примем средний удельный вес
минералов и пород на поверхности равным 2,5—3, то не-
трудно будет вычислить, что прирост давления на каж-
дый километр глубины будет не менее 275 атм, и для
глубины в 30 км мы получим уже весьма значительную
цифру, примерно в 9000 атм. Очевидно, что в условиях
столь колоссального давления весь характер, все свойства
среды, в которой протекают химические реакции, должны
быть иными, чем на поверхности. Полужидкая, полупла-
стическая масса должна обладать свойствами, весьма
близкими к свойствам жидкости. Ряд авторов предпола-
гает в этих глубинах нечто вроде гидростатического дав-
ления, благодаря которому там не может быть ни трещин,
ни щелей, ни пустот.
Мы не пойдем в наших рассуждениях дальше этих
глубин, так как и они уже находятся вне тех узких пре-
делов земной поверхности, в которых работает точная
мысль геохимика. Глубже мы уже перешли бы в ту не-
объятную центральную массу планеты, куда проникают
только сложные расчеты геофизика и астронома, пытаю-
щихся путем экстраполяций и анализов отдельных явле-
ний пролить свет на неведомый нам мир глубины *. Но и
в этой поверхностной части литосферы широко изменя-
ются основные факторы: температура и давление. В нари-
сованной общей схеме (рис. 2) они обычно изменяются
одновременно и соответственно, так что при нормальных
условиях в земной коре глубина, давление и температура
численно связаны между собой.
Мы ясно видим, как неоднородна наша Земля, даже
если учитывать только эти важнейшие факторы, как раз-
личны условия химических реакций на различных глуби-
нах.
Вся химическая жизнь Земли тесно связана с этими
условиями и зависит от них, но ее течение изменяется
в различных частях лаборатории природы.
1 В этих очерках я касаюсь только самой поверхностной части
венной коры, не глубже 20—30 км, т. е. равной 1/300 (или
1/200) земного радиуса. Эта, преимущественно твердая, земная
оболочка составляет по объему 1/80 всего земного шара, а по
весу — еще значительно меньшую часть.
48
Рис. 1. Геохимические зоны земной коры
Зональность земной коры. Чтобы яснее представить
себе зональность химических процессов, мы должны раз-
граничить доступную нашему изучению земную кору на
ряд концентрических зон. Каждая из этих глубинных зон
имеет свойственные ей условия температуры и давления.
Для каждой зоны характерны свои химические деятели,
свои реакции. Каждая зона представляет самостоятель-
ный мир химических процессов, в котором преобладают
характерные для нее элементы.
На рис. 1 дан схематический разрез земной коры до
глубины 20 км, причем намечены только главные зоны
в их наиболее обычном соотношении. На рис. 2 дано
то же самое, но здесь вертикальная линия представляет
идеальный разрез через земные оболочки, а на косо по-
ставленных координатах отложены давления и темпера-
туры. Каждая точка из вертикальной линии отвечает
4 А. К. Ферсман 49
соотношениям между глубиной, давлением и температу-
рой, приведенным нами выше; каждая точка вне этой
линии дает иные соотношения, которые могут осуществ-
ляться и действительно осуществляются при особых усло-
виях химической жизни земной коры.
Рис. 2. Схема температур и давлений
На рис. 1 и 2 отмечены наиболее важные химические
деятели для каждой зоны; причем знак плюс означает,
что деятель стремится соединиться, тогда как знак минус
показывает, что он высвобождается из соединений. Кроме
того, на рис. 2 нанесены римские цифры I—VIII, обозна-
чающие отдельные зоны, и ниже в тексте мы будем на
них ссылаться при соответственных описаниях2.
Эти схемы ясно показывают, что обычное деление
земной коры на три оболочки — твердую землю, воду и
2 Римские цифры I—VI относятся к вертикальной прямой, т. е.
к идеальному разрезу через земную кору, цифра VII относится
к области высоких температур и низких давлений (например,
условия вылившейся лавы), цифра VIII — к явлениям, сопро-
вождаемым высоким давлением, но низкой температурой (на-
пример, при горообразовании).
50
воздух — оказывается далеко не достаточным и что каж-
дую из этих зон геохимия должна была подразделить на
ряд других.
Над нами в самой атмосфере мы различаем ближай-
шую к Земле оболочку (до 3 км высоты), тесно связан-
ную с химической жизнью самой Земли, а дальше от
сложных превращений земной поверхности располагается
зона, называемая тропосферой (рис. 2, I). Здесь на вы-
соте до 10 км плывут, сгущаются и вновь распадаются
облака и тучи снежинок. Но круговорот воды почти не
касается самых верхних слоев (стратосферы), где мед-
ленно протекают своеобразные процессы диффузии.
Тонкая пленка жизни отделяет атмосферу от твердой
земли (рис. 2, II). В этой зоне жизни, или биосфере,
протекает жизнь человека, здесь развивается и умирает
животная и растительная жизнь, здесь всюду идут гран-
диозные и интенсивные химические процессы.
Еще шире раздвигаются рамки жизни в гидросфере,
в этом сплошном кольце океанов, окружающем наши ма-
терики. В прибрежных зонах, где волны или бьются о бе-
реговые утесы, или спокойно набегают на песчаный берег,
ютится мир органической жизни — область своеобразных
химических явлений. Пологим склоном, в форме так на-
зываемого шельфа, опускается дно до глубин в 200 м.
Дальше идут глубинные зоны водных пространств с од-
нообразной температурой во всех широтах, с накоплением
сложных и своеобразных химических тел. Медленно пре-
вращаются эти осадки в зоне диагенеза в твердую горную
породу (рис. 2, III).
На материке под поверхностью биосферы простира-
ются зоны выветривания, тесно связанные с химиче-
скими реагентами земли и воздуха, пропитанные поверх-
ностными водами, насыщенными угольной кислотой и
кислородом. Тоненькая пленка «почвы» наверху, кисло-
родная поверхность внизу — вот граница этих зон разру-
шения и гибели. Глубже, вплоть до глубин 10 км, тя-
нется особая область «цементации» (рис. 2, IV). Здесь,
как показывает само название, породы тесно связываются
в плотный агрегат и под влиянием несколько повышен-
ных температуры и давления начинают образовываться
сочетания элементов, неведомые для реакции поверх-
ности. Чем глубже, тем больше давление и температура.
В зоне анаморфизма (рис. 2, V) воссоздается ряд мине-
4*
51
ралов, разрушенных на поверхности, и в полупластиче-
ской массе вещества этой зоны Земли начинают расти
закономерные кристаллы. Гак постепенно опускаемся мы
в область магмы (рис. 2, VI), в область расплавленных,
огненно-жидких масс.
Каждая из этих зон живет своей собственной химиче-
ской жизнью, которая направляется своими законами и
принимает своеобразные формы.
КАРТИНЫ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ
Зона магмы. Мы начнем наше знакомство с химической
жизнью Земли с зоны магмы, где температура близка
к 1000° и где давление достигает десятка тысяч атмосфер.
Еще в XVIII в. у некоторых ученых сложилось пред-
ставление о существовании внутри Земли огненно-жид-
ких масс. С тех пор многое в этих представлениях изме-
нилось, и в настоящее время эта зона рисуется нам в сле-
дующем виде.
Зона магмы, будет ли это одна сплошная оболочка или
ряд отдельных очагов, довольно неправильно кривой по-
верхностью ограничивает снизу область твердой земной
коры. По мнению ряда геологов, эта граница под мате-
риками значительно опускается вниз, а под океанами она
приближается к земной поверхности.
По краям областей опускания, по направлению разло-
мов Земли магма находит себе выходы и на земную по-
верхность, выливаясь потоками лавы из жерл действу-
ющих вулканов.
Однако главное ее царство — это глубины, где медлен-
ные процессы охлаждения заставляют ее постепенно пе-
реходить в агрегат кристаллов, в ту минеральную массу,
которую мы называем кристаллической породой. В виде
комплексов светлых гранитов и гранитоидов, темных и
тяжелых базальтов лежат перед нами затвердевшие
волны этого, когда-то расплавленного океана. Сотни на-
званий дает их разновидностям петрография, пытаясь
в их структуре, химическом составе и строении найти от-
печаток их прошлого в неведомых глубинах Земли. И не-
вольно возникает перед нами вопрос: откуда такое разно-
образие горных пород? Почему столь различен состав тех
магм, которые положили им начало?
52
Магма — это сложный раствор огромного количества
элементов, их окислов и соединений. Пока она лежит
в недоступных нам глубинах, пропитанная парами воДы
и летучими газами, в ней идет своя внутренняя работа —
элементы и окислы образуют готовые, но еще жидкие
соединения. Но вот температура падает — под влия-
нием ли общего охлаждения, потому ли, что магма дела-
ется достоянием более высоких и более холодных зон, —
и в ней начинается новый цикл физических процессов.
Магма начинает делиться, или, как принято говорить,
дифференцироваться. Некоторые соединения переходят
в твердое состояние раньше других; они выкристаллизо-
вываются и плавают в еще жидкой массе.
К возникшим таким образом центрам мало-помалу си-
лами кристаллизации притягиваются все новые и новые
частицы, твердое вещество собирается вместе, отделяется
от жидкой массы.
Много различных причин влияет на эти процессы
дифференциации магмы. Она может начать распадаться
на отдельные части еще в жидком состоянии, подобно
нашим растворам, разделяющимся при некоторых темпе-
ратурах на два слоя. Она может делиться и изменяться
в своем химическом составе и при вплавлении в нее твер-
дых кусков пород. Но все процессы расщепления магмы
подчиняются основным законам физической химии.
По представлениям ряда ученых, начало этому про-
цессу было положено еще в далекие эпохи космической
истории нашей планеты. За огромный период истории
Земли магма успела уже разделиться на отдельные части.
Подобно тому, как в тигле экспериментатора-химика ве-
щества нередко располагаются сообразно удельному весу,
так и в лаборатории природы из магмы выделяются вверх
более легкие кислые части, богатые глиноземом, кремне-
кислотой и щелочами, а в глубинах скопляются компо-
ненты темных базальтовых пород с высоким содержанием
железа, магнезии и извести. Так в течение долгих геоло-
гических эпох наметились в магме три зоны. Ученые на-
звали эти зоны (сверху вниз): сиаль (силиций + алюми-
ний), сима (силиций+магний) и нифе (никель+желе-
зо), соединяя в каждом названии химические символы
главных слагающих их элементов.
При постепенном застывании магма стремится выде-
лить из себя ту часть раствора, которая мешает ей за-
53
стыть в виде эвтектической смеси3. Стремление к образо-
ванию эвтектики — вот тот общий закон, который руково-
дит процессами застывания и объясняет все многообразие
горных пород, всю сложность их состава, их резкие раз-
личия.
Но этот же закон объясняет и общность их происхож-
дения из единой материнской магмы. Дифференциация
ставит резкую грань между теми частями магм, которые
покорны законам эвтектики, и теми компонентами, ко-
торые они выделяют из себя. Одни и те же законы физи-
ческой химии управляют магмой на всех глубинах при
всех условиях ее застывания.
Газы. Но не всегда подчиняются магмы нашим схемам,
нашим законам физической химии. Состав твердой горной
породы далеко не отвечает составу самого расплавленного
очага. Огромное количество летучих соединений пропиты-
вает магму, выделяется могучими струями, и долго еще
курится и дымится очаг магмы, пока она совершенно не
застынет в твердую горную породу. Внутри же этой за-
твердевшей массы остается лишь ничтожная часть газов.
И тем не менее в каждом куске породы связано огромное
количество газов. В 1 км3 твердого гранита имеется до
26 млн. м3 воды, до 5 млн. м3 водорода и до 10 млн. м3
углекислоты, окиси углерода, метана, азота, аргона, гелия
и других газообразных и летучих веществ.
Этими колоссальными количествами газов и дышит
земная кора... Магма, как и всякая твердая порода, раз-
личными силами прочно удерживает эти газы. Но при
определенной температуре, так называемой температуре
взрыва, газы стремительно выделяются, раздробляя со-
державшие их массы на мельчайшие осколки и брызги.
С такими взрывами связывают исследователи происхож-
дение вулканической деятельности. Колоссальные количе-
ства различных газообразных продуктов извергают вул-
каны в земную атмосферу. Многие вулканы замерли еще
до появления на Земле человека, а между тем еще и сей-
час из бывших жерл или образовавшихся на их месте
озер подымаются на поверхность пузырьки угольной
кислоты — последние отголоски некогда могучей вулка-
нической деятельности.
* Эвтектикой называется закономерная смесь химических соеди-
нений, переходящая в твердое состояние при наиболее низкой
температуре.
54
Но чаще нам не удается установить связь газовых вы-
делений с очагами магм. Мы лишь догадываемся об их
присутствии в недоступных глубинах, когда по длинным
тектоническим линиям, по скрытым разломам земной коры
поднимаются мощные газовые струи, приносящие в сутки
десятки тысяч кубических метров азота, водорода, гало-
идов, углеродистых соединений, серы и других летучих
веществ. Человек научился перехватывать такие струи и
использовать их как двигательную и тепловую силу.
Незаметными струями и отдельными атомами вли-
ваются в атмосферу редкие благородные газы — неон,
криптон и гелий, всюду медленно распадаются радиоактив-
ные вещества, выделяется легкий гелий, то накапливаясь
за многие миллионы лет внутри минералов, то свободно
диффундируя в атмосферу и мировое пространство. В ка-
честве временных гостей мы видим здесь и тяжелые эма-
нации радия и тория. Быстро проходят они свой жизнен-
ный цикл, чтобы вновь перейти в состояние тяжелых и
малоподвижных атомов — радия-а и радия-р.
В недосягаемых глубинах кипят магмы. В них сосре-
доточены неизмеримые запасы энергии, в них скованы ог-
ромные массы газообразной воды и летучих элементов.
Вулканы Камчатки
55
Медленно в течение долгих геологических эпох магмы
освобождают эту энергию . запасы газов, которые, пройдя
через твердую оболочку, прибивают себе дорогу в атмо-
сферу.
Легкие атомы — гелий, водород — могут преодолеть
силы тяготения и из земной атмосферы, т. е. вырваться
из-под власти Земли и улететь в почти неведомое нам
мировое пространство.
Горячие источники. Однако далеко не все летучие сое-
динения магмы успевают достигнуть земной поверхности.
Огромная часть их осаждается еще в глубинах. Пары воды
сгущаются, и по трещинам текут к поверхности Земли
горячие источники, медленно охлаждаясь и постепенно
выделяя из растворов минерал за минералом. Часть газов
насыщает эти воды, и мы видим их в составе минеральных
источников или действующих гейзеров, откуда они выры-
ваются в атмосферу. Часть же вступает в химические
реакции с другими веществами и связывается ими
в форму твердых соединений.
Эти горячие источники — ювенильные, т. е. молодые
воды, соединяют жизнь магмы с жизнью земной поверх-
ности. Число их очень велико, и мы не можем даже при-
близительно выразить их значение в числах.
В глубинах, среди перегретых паров и летучих соеди-
нений они почти ничем не отличаются от самой магмы.
Выше же образуются уже настоящие водные источники,
которые несут с собой из глубин чуждые поверхности
элементы, и по стенкам трещин, по капиллярам пород
начинают осаждаться минералы, тяжелые руды, сернистые
соединения полезных металлов. Так из летучих соедине-
ний глубинных магм возникают рудные месторождения.
Рождаются те скопления полезных ископаемых, которые
усердно разыскивает человек для своей техники и про-
мышленности.
А на поверхности Земли вся эта масса воды, летучих
соединений, паров, газов и растворов, которые не были
задержаны по дороге из глубин и не осели в результате
химических реакций, вливается в атмосферу или посту-
пает в океаны, постепенно, в течение многих геологиче-
ских периодов, превращая их в современное состояние.
Так, мало-помалу, в течение всей долгой истории
Земли создавались наш воздух и наши моря с их тепе-
решним составом и свойствами.
56
Атмосфера. Над нами океан атмосферы — сложной
смеси паров, газов, земной и космической пыли. На рас-
стоянии более трех километров от земной поверхности уже
почти совершенно не сказывается влияние химических
превращений Земли. Там, за пределами тропосферы с ее
скоплениями облаков, начинаются зоны, богатые водоро-
дом и азотом, а на самой границе атмосферы, доступной
нашим исследованиям, сверкают в спектрах северных сия-
ний линии гелия и тяжелого криптона. В нижних слоях
атмосферы, где еще носятся частички, выброшенные вул-
канами, где клубится пыль, поднятая ветрами и бурями
пустынь, перед нами открывается мир особой химиче-
ской жизни.
В довольно постоянной по составу смеси, которую мы
называем воздухом, Земля имеет огромный регулятор
своих химических процессов. Здесь имеются колоссаль-
ные запасы кислорода, угольной кислоты и воды — трех
главных химических деятелей поверхности. Отсюда-то
Земля и черпает элементы, необходимые для жизни и ее
Струи паров и газов на склонах кратера вулкана Эбеко. Курильские острова
57
превращений. Силы диффузии и ветер частично восста-
навливают равновесие, нарушенное жизнью человека с его
фабричной и заводской деятельностью. Они же рассеивают
газы, выделяемые из газовых струй или жерл вулканов,
и разносят живительный кислород, выдыхаемый расте-
ниями.
В настоящее время мы знаем, что именно в воздухе
образуется озон, этот исключительно сильный окислитель,
значение которого для процессов жизни Земли еще не
учтено в достаточной мере. Мы знаем, что при разрядах
атмосферного электричества образуются азотная кислота
и аммонийные соединения — два мощных фактора орга-
нической жизни, с одной стороны, и разрушения Земли,
с другой. Эти соединения скапливаются в значительных
количествах в дождевых водах экваториальных областей,
и многие исследователи склонны видеть в них главную
причину образования мощных слоев красного латерита —
почвы, типичной для этих областей.
Большое значение имеют и поглощенные из атмосферы
огромные запасы газов в водных растворах океанов, рек,
ручьев и болот. Этими газами живет органический мир
океанов: ими окисляется и разрушается органическое ве-
щество на дне морских бассейнов; ими обусловливаются
процессы разрушения и выветривания, когда поверхност-
ные воды по трещинам и мельчайшим капиллярам прони-
кают в глубину, внутрь пород, окисляя и превращая в кар-
бонаты многое из того, что встречается ими на пути.
Но воды быстро теряют свой кислород. Ни один источник,
ни одна горячая струя не доносит до поверхности Земли
этот важнейший элемент окружающей нас среды. И только
растения вновь возвращают кислород окружающей при-
роде. Под воздействием солнечного луча или слабого
его отражения от лика луны растения выделяют в каж-
дом зерне хлорофилла свободный атом этого газа жизни.
Тесно связаны с атмосферой и химические превраще-
ния поверхностных вод. В прудах и озерах, болотах и
тундрах идет постепенное накопление органического ве-
щества. В тине и иле происходят свои, еще мало изучен-
ные реакции. Медленно стягивается железо в бобовые
руды; путем сложного распада сернистых органических со-
единений образуются конкреции железного колчедана. Но
для окисления разнородных продуктов не хватает кисло-
рода. На помощь приходят мириады микроскопических
58
Кипящие грязевые лужи в районе горячих источников. Новая Зеландия
существ, которые собирают в своем теле все новые и но-
вые количества этого вещества. И, наконец, путем мед-
ленной перегруппировки наступает химическое равно-
весие. Конечный результат этих процессов мы можем
видеть, например, в слоях различных глинистых пород,
накопившихся в далеком геологическом прошлом.
Еще грандиознее, еще шире развертываются эти кар-
тины в морских бассейнах на необъятных просторах
океанских глубин.
Океаны. Сплошным кольцом опоясывают моря и
океаны нашу твердую землю. Гидросфера — это своеобраз-
ная оболочка Земли, состоящая из слабого раствора более
тридцати различных химических элементов, имеет сред-
нюю глубину около 3,7 км. На ее поверхности и в при-
брежных частях мы видим бурную и разнообразную
жизнь, тесно зависящую от климатических условий мест-
ности и от геологического строения берегов. В глубинах,
куда не проникает луч света и где температура постоянна
во всех широтах и во все времена года, мы наблюдаем со-
вершенно иной, особый мир химических превращений,
частично раскрытый исследованиями глубоководных экс-
педиций и составляющий предмет дальнейшего океано-
графического изучения. Как в земной оболочке, так и
в океане мы различаем самостоятельные зоны глубин, где
химическая жизнь регулируется своими особыми зако-
нами.
Около берегов, где бьются волны и где сила прибоя
неустанно механически разрушает породы, тянется первая
зона, отлого спускаясь к глубинам. В чистой воде тропи-
ков на глубинах примерно до 50 м находятся гигантские
колонии кораллов. Содержащаяся в скелетах кораллового
полипа окись кальция, вступая в сложную обменную
реакцию с морской водой, образует углекислый кальций,
а целиком пронизывающее его органическое вещество
предохраняет скелет от растворения. Еще глубже тянутся
глины и ил, идет мощное разрушение подводных лав, хи-
мическая переработка горных пород.
На дне океанов скопляются остатки животного и ра-
стительного мира — обломки раковин, кости, панцири кор-
неножек, продукты распада растительного вещества.
Здесь они откладываются в виде мощных рыхлых слоев,
а затем медленно перекристаллизовываются в твердую
массу. Фосфорная кислота организмов в совокупности
60
с другими элементами и механическими примесями обра-
зует скопления фосфоритов, вырастают желваки марган-
цевых окислов, накапливаются местами шарики самород-
ного железа — все это еще не разгаданные продукты глу-
бин или частицы космических тел. В зачерпнутом со дна
иле геолог видит то исходное тело, из которого образуется
подавляющая часть твердых горных пород.
Но океан, так же как и наш воздух, сам по себе —
продукт долгой геологической истории Земли. То разрас-
таясь, то замыкаясь в отдельные бассейны, оттесняемый
подымающимися из глубин геосинклиналей горными кря-
жами, он в своем современном виде является результатом
всей прошлой физической и химической жизни нашей
планеты. Его состав создавался ежегодно приносимыми из
рек растворимыми солями. Его формы и его глубины —
наследие лишь самого недавнего геологического прош-
лого. Осадки его глубин много раз выходили на поверх-
ность, и много раз материки становились дном океана.
Глубины морей рассказывают нам о сложном мире
химических явлений, и в нашем беглом обзоре трудно по-
дробно обрисовать значение химических реакций океана.
Земная поверхность. Перейдем к нашей твердой земле.
Здесь царство трех могучих деятелей земной поверх-
ности — угольной кислоты, кислорода и воды. Постепенно
и непрерывно накапливаются здесь песчинки кварца;
угольная кислота завладевает кальцием и магнием; сили-
каты разрушаются и переходят в глины.
До уровня подземных вод тянется зона особенно ин-
тенсивного разрушения, вечной и упорной борьбы деяте-
лей поверхности с теми чуждыми ей химическими груп-
пировками, которые возникают в зонах глубин. Ветер и
солнце, вода и мороз помогают этому разрушению, унося
ежегодно почти сто тонн вещества с каждого квадратного
километра земли.
Часть земной поверхности до глубин не более 10 м мы
называем зоной поверхностного выветривания. Это — не
инертное тело с установившимися химическими соедине-
ниями, а сложный мир непрерывных превращений и слож-
ных реакций. Здесь явления химии подчиняются своим
особым законам, а простые химические соединения заме-
няются малоустойчивыми системами изменчивого состава.
Здесь не приложима общая систематика минералогов и
трудно приложимы обычные мерки общей химии. Жизнь
61
во всем разнообразии ее проявлений, газы с их подвиж-
ностью, тончайшие измельченные частицы вещества — вот
что характеризует этот сложный мир.
Под этим верхним покровом, местами до глубины
в 400 м, тянется мир разрушения. Здесь идут процессы
распада, и интенсивность их, постепенно понижаясь, сме-
няется на больших глубинах новым миром глубинных
реакций.
Перед нами вырисовывается картина огромного хими-
ческого значения. Отдельные частности ее еще усколь-
зают от глаз минералога, но невольно поражает резкий
контраст между корой выветривания и глубинами. Они
отличаются друг от друга не только по характеру химиче-
ских реакций, не только по термодинамическим условиям
и по минеральным телам, но и по самому строению веще-
ства, по самой форме его накопления.
В глубинах отсутствует влияние жизни, нет годовых
и суточных колебаний температуры, нет вихревых движе-
ний атмосферы и вечного круговорота воды. Здесь царит
относительное спокойствие. Но это не покой полного
равновесия, а только замедление темпа химической
жизни, когда вещество, медленно накопляясь, превраща-
ется в наиболее устойчивые формы — в кристаллы, иногда
исключительно сложного состава.
На поверхности Земли условия другие. Здесь реакции
идут спазматическими скачками, и вследствие постоян-
ных изменений термодинамических условий также
постоянно меняются и ход и направление химических
процессов. На поверхности Земли минерал механически
измельчается; сернистые соединения окисляются, золото
истирается и в виде мельчайших частиц рассеивается
в природе. Так же рассеиваются уран и его аналоги.
Материя на поверхности Земли обречена на измельче-
ние, на переход в те микромеханические системы, кото-
рые мы называем коллоидами. И мы, естественно, прихо-
дим к мысли об огромном значении этих коллоидальных
тел в экономии природы.
Я зашел бы слишком далеко, если бы попытался
хотя бы вкратце очертить распространение в природе
этой формы материи. Она разлита вокруг нас в огромных
количествах — в речных наносах, в глинах ледникового
покрова, в бурых железистых осадках наших торфяников,
в красных латеритах субтропических стран. Ее накопле-
62
ние зонально связано с земной корой. Такое распростране-
ние ее сделается нам понятным, если мы посмотрим на
поверхность Земли с точки зрения географа.
Мы увидим, что характер химических процессов не-
одинаков во всех широтах, что существует такая же
зональность химических явлений, как и зональность почв.
Это было точно доказано русским ученым В. В. Докучае-
вым.
Полярные страны можно назвать странами замедлен-
ного темпа химической жизни земной коры. Здесь разру-
шение носит главным образом физический, механиче-
ский характер. Медленно и трудно протекают химические
реакции на далеком севере. В тундрах и болотах в огром-
ных количествах накапливаются коллоидальные формы
материи.
В средних широтах царствуют глины. А еще южнее,
там, где меньше количество влаги, а инсоляция более
интенсивная, начинаются процессы распада глин. От
каштановых почв мы переходим здесь к красным латери-
там. Глины распадаются на свободные гидроокислы же-
леза и алюминия и вместе с кремнеземом являются наи-
более устойчивыми продуктами поверхностного разруше-
ния в тропиках.
Климатический режим поверхности неизбежно влияет
на ход химических реакций, и по минералам и осадкам
геологических эпох мы еще теперь можем примерно опре-
делить климатические условия отдаленного прошлого.
Зоны метаморфизма. Так рисуется нам химическая
жизнь земной поверхности. Всюду вокруг нас идет ин-
тенсивная химическая работа: непрестанно старые тела
переходят в новые формы, накапливаются новые химиче-
ские соединения. Разрушения и выветривание одного
типа сменяются другим, и незаметно на некогда свобод-
ную поверхность ложатся новые и новые слои. Донные
отложения морей, илистые массы болот или каменистые
русла рек, песчанистые моря пустыни — все неизбежно
или исчезает в потоках текучей воды, или рассеивается
порывами ветра, или погребается под новыми слоями...
В последнем случае продукты разрушения земли, усколь-
зая от власти деятелей поверхности и покрываясь все но-
выми и новыми осадками, переходят в чуждые им усло-
вия глубинных зон. В этом процессе отражается один из
главнейших законов химической жизни Земли.
63
Еще под покровом воды в илистых массах морских
осадков происходят сложные преобразования. К отдель-
ным центрам кристаллизации со всех сторон притекает
вещество, растут желваки кремня, ил заменяется глини-
стой массой, рыхлый песок связывается общим цементом.
Этот осадок должен пройти еще целый цикл процессов
диагенеза для того, чтобы превратиться в твердую породу.
Еще интереснее эти процессы под материками в обла-
стях зоны цементации. В этой пропитанной водой зоне,
до глубины 10 км, с ее повышенными температурой и
давлением вещество связывается в общую массу и закла-
дывается начало кристаллическим телам, а в наиболее
глубоких частях под влиянием давления образуются
породы слоистого строения. Здесь образуются минералы
с повышенным содержанием воды. Из горячих водных
растворов в трещинах пород образуются различные кри-
сталлы. Мелоподобные, землистые, плотные известняки
превращаются в кристаллические мраморы.
Еще глубже, в области анаморфизма, процессы проте-
кают более интенсивно. Под влиянием высокой темпера-
туры, сильного давления и перегретых паров воды здесь
восстанавливается вещество, разрушенное на поверхности,
из соединений изгоняются вода и угольная кислота.
А в самых глубоких зонах, близких к магме, соедине-
ниями завладевает кремневая кислота, вытесняя из мине-
ралов поверхности углекислый газ, струями поднимаю-
щийся из глубин.
В глубинах породы возрождаются в новом виде. Снизу
они соприкасаются с расплавленным веществом магмы,
которая, проникая в них, или растворяет, или перекри-
сталлизовывает эти породы.
Так в своей химической истории связываются осадки
поверхности с магмой глубин. В вечном круговороте хи-
мический атом вещества много раз совершает этот долгий
путь в истории нашей планеты.
Из глубины, из очагов первичной расплавленной
магмы вещество выносится на поверхность Земли; еще и
сейчас приносят его потоки лавы вулканов, воды горячих
источников. Здесь на земной поверхности вещество под-
вергается различным превращениям. Долго скитается оно,
пока не осядет в глубине морских бассейнов, в песках
пустынь, в наносах рек в виде устойчивых и труднораство-
римых соединений. Затем оно постепенно возвращается
64
ЛСссовые обнажения на Ангрене (около Ташкента)
в земные глубины, снова перегруппировывается в каждой
зоне Земли и наконец возвращается в область магм,
с которой и началась его история.
Но не все вещества испытывают эти превращения.
Целый ряд элементов — водород, азот и гелий — лишь
в незначительном количестве возвращается вновь в глу-
бины и накапливается на земной поверхности. Их область
господства — вода и воздух.
Так раскрывается перед нами мир химических пре-
вращений нашей планеты.
5 а, Е, Ферсман
65
ОРГАНИЧЕСКАЯ ЖИЗНЬ
В предыдущем очерке мы нарисовали широкие картины
химической жизни Земли. Мы показали, как на всех
глубинах, во всех областях земных оболочек идет своя
глубокая работа, как атомы различных веществ неустанно
скитаются, расходятся и вновь соединяются, подчиняясь
законам физической химии. Нам теперь ясна глубокая
антитеза между миром земной поверхности и областью
расплавленных магм. Резко различными кажутся нам те
явления, среди которых мы живем, и те вековечные, мед-
ленные, но непрерывные процессы, которые происходят
в глубинах Земли. Не только общими условиями различа-
ются эти области, но и самая форма накопления материи
в них оказывается разной. Процессы, происходящие
в этих двух областях, приводят к совершенно иным груп-
пировкам элементов и энергии.
На земной поверхности к основным деятелям химиче-
ской жизни Земли присоединяется еще один; в экономии
природы он играет огромную, почти недоступную для
точного учета роль. Я говорю об органической жизни,
пока еще не укладывающейся в схемы ясных, определен-
ных реакций, химических уравнений и точных формул.
Перед геохимиком встает трудноразрешимая задача,
когда вопреки привычным для него представлениям
«жизнь» выдвигает такие химические реакции, которых
он совершенно не ждет. Он знает, например, что в усло-
виях земной поверхности устойчивой формой углекислого
кальция является кальцит. Но в противоположность
этому привычному представлению огромная часть орга-
низмов строит свои раковины как раз из другой разновид-
ности кальцита (из арагонита), которую мы привыкли
видеть в «мертвой» природе как образование, требующее
относительно высоких температур.
В области сложных жизненных процессов, где тесно
соприкасаются почвоведения, физиология растений и жи-
вотных и минералогия, геохимику трудно найти точные
опорные пункты для своих выводов. Правда, деятельность
организмов связана почти исключительно с биосферой, и
вряд ли ее влияние сказывается высоко в атмосфере,
хотя живые микроорганизмы были обнаружены в воздухе
на высоте 4 км. Нередко это влияние жизни проникает и
в глубину твердой земной оболочки, но наиболее широко
66
Раковины современных моллюсков
5*
сказывается деятельность живых организмов в гидро-
сфере. Здесь от самой поверхности вод до наибольших
глубин океанов химические процессы тесно связаны с ор-
ганической жизнью.
Но вообще в пределах биосферы влияние органической
жизни гораздо шире, чем это принято думать. Данные
И. Мечникова заставляют предполагать, что некоторые
организмы выдерживают и значительно большие пере-
мены и колебания условий, чем те, которые происходят
на поверхности Земли. Так, например, одни бактерии
не умирают, если их кипятить менее часа, а другие
даже проходят безнаказанно через серную кислоту и
едкий калий.
Исследователи в снегах и льдах Полярного Урала на-
ходили размножающиеся колонии Protococcus nivis', эти
колонии так разрастались, что давали начало почвенному
покрову на сплошной массе полярного льда.
По берегам кипящих бассейнов Иеллостоунского
парка в США разрастаются такие виды водорослей, кото-
рые не только живут при температурах, близких к 70°,
но и осаждают кремнистый туф в сложной химической
реакции.
В той же зоне биосферы, которую мы называем поч-
вой, во всей полноте сказывается роль органической
жизни. В 1 г почвенного покрова число бактерий Колеб-
лется от 10 тыс. до 5 млн. Огромное количество дождевых
червей, муравьев, термитов, кротов непрестанно разрых-
ляют почву, облегчая проникновение в нее газообразных
веществ и направляя таким образом ход химических реак-
ций.
Нельзя переоценить значение этой микрожизни в поч-
венном покрове. И недаром французский химик Вертело
говорил, что почва «это нечто живое».
На эти микроскопические существа на границе твер-
дой и газообразной оболочек нашей планеты возлагается
великая задача. Они поддерживают равновесие между
живой и «мертвой» природой, разрушают сложные моле-
кулы органических соединений и вновь превращают их
в легко усвояемые вещества. Сера, фосфор, азот, углерод,
вода — все главные элементы жизни и земной поверх-
ности вовлекаются в жизненный цикл этих существ для
того, чтобы потом после ряда превращений вновь вер-
нуться к «мертвой» природе.
68
Среди разнообразных деятелей органической жизни
наше внимание особенно привлекают те бактерии, кото-
рые перерабатывают азотсодержащие соединения в азот-
ную кислоту. Мы видим их на голых гранитных скалах
вершин Памира, на сухих, лишенных жизни известняках
Альп и на дне тающих глетчеров. Вырабатываемая ими
азотная кислота разрушает твердые горные породы, от-
крывая путь к их дальнейшему распаду...
Не менее замечательна и другая группа микроорга-
низмов, которые обусловливают гниение древесины и ее
превращение в угольное вещество. Остатки этих бактерий
удалось открыть даже в образцах каменного утля. Каж-
дой широте и каждым климатическим условиям соответ-
ствует свой мир микрофауны и микрофлоры. Тесно обле-
кая обломки минералов и частицы почвы, бактерии раз-
лагают их своими выделениями. Современная геохимия
раскрывает значение микробов как геологических деяте-
лей во всех широтах, начиная с тундр полярных стран и
кончая тропическими областями с их латеритными по-
кровами.
Не только этот невидимый мир своей могучей дея-
тельностью оказывает влияние на грандиозные геохими-
ческие процессы, но более высоко огранизованные суще-
ства своими жизненными процессами и своей смертью
участвуют в химической жизни Земли. Еще на школьной
скамье мы узнаем, как в результате жизнедеятельности
рифообразующих коралловых полипов образуются целые
острова. На тысячи километров тянутся грандиозные ко-
лонии коралловых полипов, фиксирующих кальций мор-
ских вод.
Кто присматривался к нашим русским известнякам —
породе, широко распространенной в СССР, — тот легко
мог заметить, из каких разнообразных остатков органи-
ческой жизни они составлены; раковинки, корненожки,
полипы, мшанки, морские лилии, ежи, улитки — все это
перемешано между собой в общей массе.
В океанах, в месте встречи течений, нередко внезапно
создаются условия, делающие невозможной жизнь рыб
и других организмов. Здесь они погибают в огромных ко-
личествах. Такие подводные кладбища дают начало скоп-
лениям фосфорной кислоты, а залежи фосфоритов в раз-
личных отложениях говорят нам о том, что их образо-
вание — процесс отдаленного геологического прошлого.
69
Фосфориты из Винницкой обл. Украинская ССР
Одни организмы участвуют в химических реакциях
природы, вырабатывая из химических элементов Земли
новые устойчивые соединения. Главное значение других
сказывается лишь после смерти, когда начинаются про-
цессы распада и гниения органического вещества. В том
и другом случае организмы являются великими геологи-
ческими деятелями, и весь характер химических процес-
сов земной поверхности неизбежно будет зависеть от
истории развития органического мира.
Эту зависимость трудно выразить в определенных
формулах. Но нам ясно, что в реакциях органического
вещества и в накоплении живой материи мы имеем дело
с явлениями, обратными явлениям химической жизни
«мертвой» природы.
Вся история Земли говорит нам об упрощении природ-
ных соединений, о накоплении таких тел, внутренние за-
пасы энергии которых были бы наименьшими. В проти-
воположность этому живая природа стремится накопить
энергию и связать ее силы в сложных громоздких моле-
кулах органических веществ. Органический мир — дитя
70
Солнца, и живет он за счет Солнца, превращая его лучи
в формы живой материи... Так накапливает внутренние
силы растительное вещество, строющее свои молекулы
из углерода, водорода и кислорода, поглощая только
0,0042% всей солнечной энергии.
Тем же путем, по которому идут эти реакции в орга-
ническом веществе, идет и человек в своем постоянном
стремлении овладеть энергией космоса...
Влияние человека. Все в той же зоне биосферы, как мо-
гучий химический деятель, выступает и человек, все бо-
лее и более подчиняющий себе силы природы, все гран-
диознее развивающий доселе неведомые ей химические
реакции и превращения. Человек сжигает ежегодно ты-
сячи миллионов тонн угля, освобождая тем энергию, на-
капливающуюся в течение долгих геологических эпох.
Около двух с половиной миллиардов людей живет на
Земле, воздвигая грандиозные постройки, соединяя
океаны, превращая тысячи квадратных километров бес-
плодных степей и пустынь в цветущие нивы. При
вспашке полей ежегодно переворачиваются свыше трех
тысяч кубических километров земли, что облегчает слож-
ный обмен веществ в почвенном покрове. Грандиозность
этой цифры станет понятной, если мы припомним, что все
реки земли ежегодно уносят в море всего только десять —
шестнадцать кубических километров твердого вещества.
Обработка пород и минералов, фабрично-заводская
деятельность человека, новые и новые культурно-техни-
ческие его запросы — все это является могучим фактором
химических превращений.
Можем ли мы точно оценить значение этого нового
геологического деятеля? Ведь в настоящее время человек
выплавляет ежегодно сотни миллионов тонн чугуна, мил-
лионы тонн других металлов, осуществляет такие хими-
ческие реакции, которые или совершенно невозможны
в природных условиях, или же встречаются в ней как
исключительное явление.
Человек активно ищет запасы энергии в окружающем
его мире. Он все больше и больше овладевает колоссаль-
ной энергией распадающегося атома. Наряду с исполь-
зованием горючих ископаемых он жадно берется за легко
доступные ему запасы «белого угля» в потоках падаю-
щей воды. Он стремится подчинить себе энергию космоса,
заключенную в лучах солнца. Но для того, чтобы исполь-
71
зовать энергию природы и космоса, человек должен наити
способы ее хранения и передачи. Наука и техника на-
учили человека не только завладеть запасами мировых
сил, но сохранять и аккумулировать их в такой форме,
которая даст возможность использовать их когда и где
угодно.
Вся химическая деятельность человека, аналогичная
деятельности органической природы, направлена на вы-
полнение этой задачи. Тысячами способов аккумулирует
человек запасы природных сил; вся деятельность его не-
устанно и упорно направлена на образование соединений
с большим запасом энергии. Неорганическая же жизнь
Земли, согласно основным законам самого вещества, стре-
мится к уменьшению свободной энергии, так как для нее
минимум энергии — залог устойчивости, неизменяемости
и постоянства каждой системы равновесия.
«Пусть не напрасно греет и светит солнце, пусть не
напрасно течет вода и бьются волны о берег. Надо от-
нять у них бесцельно расточаемые дары природы и по-
корить их, связав по своему желанию» (Dante. «De terre
et aqua»). Разве в этих поэтических словах Данте не
заключен весь глубокий смысл культурной борьбы чело-
века, вся сущность его роли как химического и геологи-
ческого деятеля?
Медленно входят в научное сознание эти представле-
ния, медленно расширяются рамки научного кругозора,
и только в итоге долгой и упорной работы постепенно
созревают идеи, которые свяжут в одно целое все прояв-
ления химической, физической, психической и социаль-
ной жизни.
Всюду один и тот же закон природы — глубокая связь
каждого явления и каждой системы с окружающими
условиями, постепенная замена одних равновесий дру-
гими, смерть как превращение в новые устойчивые формы
и как зарождение нового, лучшего будущего. В этом
заключается вся сущность и глубина законов природы,
закона эволюции, борьбы за существование, естественного
отбора, вся сложность химических превращений и физи-
ческих процессов, наконец, вся жизнь человека с ее
постоянной борьбой и постоянными исканиями.
1914 г.
72
ЯВЛЕНИЯ ДИФФУЗИИ
В ЗЕМНОЙ КОРЕ
Физики под диффузией подразумевают способность час-
тиц одних тел проникать в промежутки между другими.
По существу, это явление заключается в стремлении мо-
лекул одного и того же тела увеличить расстояние между
собой. Несомненно, что если бы не было других сил,
которые удерживают и привязывают молекулы друг
к другу, то не было бы ни нашей Земли, ни самой жизни,
по крайней мере, в том виде, в каком мы их знаем.
Одни тела обладают большой способностью проникать
друг в друга, другие, наоборот, диффундируют очень
медленно. В этом отношении уже давно принято было
отличать тела крупнокристаллические от тел скрытокри-
сталлических и коллоидальных. В настоящее время эти
понятия получили новую и более точную формулировку.
Сейчас мы видим в диффузии одно из особенно важных
проявлений свойств материи, с которыми связано разно-
образие окружающей нас природы.
И невольно возникает желание всесторонне осветить
вопрос о значении в геохимии тех явлений диффузии,
с которыми связано не только рассеивание частиц тел
в мироздании, но, как мы увидим в дальнейшем, и скоп-
ление их.
Не только биолог, работающий в мире коллоидальной
плазмы, заключенной в оболочки клеток, но и химик
земли среди лаборатории природы на каждом шагу
встречается с теми особыми явлениями рассеяния и на-
копления вещества, которые можно объединить в понятии
диффузии.
При изучении земной оболочки геохимик должен пом-
нить, что в природе существуют такие разбавленные рас-
творы и смеси, с которыми никогда не приходится иметь
дело химику-экспериментатору в лаборатории, сущест-
вуют такие разреженные газы, когда одна молекула при-
73
NMMMMMV
Агат
ходится на 1 м3. В таких растворах и газах даже самые
точные и тонкие методы не только химического, но и
спектроскопического анализа не могут уже выявить сле-
дов вещества. Геохимику нужны более совершенные ме-
тоды, во много раз более тонкие, чем спектральный ана-
лиз, например электроскопы, улавливающие рассеянные
в природе атомы радиоактивного вещества.
В работе геохимика неприложимы мерки, выработан-
ные общей химией. Его масштабы времени и места несо-
измеримы с величиной колбы и кратковременным сроком
жизни самого человека. Такая соль, как, например, серно-
кислый барий, в химическом анализе считающаяся не-
растворимой в воде, в условиях земной коры оказывается
весьма обычной составной частью природных растворов:
она выкристаллизовывается из них в виде больших кри-
сталлов барита величиной до одного метра.
Сернистое железо, одна часть которого, по определе-
ниям ряда ученых, растворяется только в 200000 частях
воды, на каждом шагу встречается минералогу в виде
крупных кристаллов и соединений серного колчедана,
возможно, как продукт, образовавшийся при участии
74
йбДйых растворов. Некоторые элементы, Такие, как золото
или уран, рассеяны во всей природе в бесконечно малых
количествах, но точными методами анализа их можно
найти почти в каждом участке земной коры.
Очевидно, что рассеяние, диффузность материи, яв-
ляется одним из наиболее характерных явлений химиче-
ских процессов, протекающих в лаборатории Земли.
И чем больше совершенствуются методы научного иссле-
дования, тем яснее становится картина рассеяния самых
разнообразных элементов.
Это и дало повод В. И. Вернадскому говорить о микро-
космических смесях.
Явления диффузии, или рассеяния, элементов можно
наблюдать в самой разнообразной среде. В атмосфере они
широко проявляются в равномерном распределении газов,
в довольно быстром переносе огромных запасов угольной
кислоты, которая выбрасывается вулканами, вырабаты-
вается промышленностью и жизнью больших городов.
Быстро распределяется и живительный кислород, в огром-
ных количествах выделяемый дыханием лесов и полей.
Пузырьки углекислоты в озерке под мореной в Хибинах
75
Быстро разносится и поднимается в высокие слои атмо-
сферы гелий, медленно накапливаемый в земной коре при
распаде радиоактивных веществ.
Не менее интенсивны и важны явления диффузии
в морских бассейнах, где идет постоянное циркулирова-
ние воды, различных солей и растворенных газов.
G водной поверхности в глубину диффундирует кисло-
род. Ему навстречу из глубины поднимается сероводород,
аммиак и угольная кислота — три главнейших продукта
разложения органического вещества на дне океанов, мо-
рей и озер. На определенной глубине эти газы встреча-
ются и вступают в химические соединения друг с другом,
давая начало серной кислоте и ее солям. Здесь на месте
встречи тяжелых газов смерти глубинного царства с жи-
вительным кислородом верхних слоев воды развивается
свой особый мир микроорганизмов, причем глубину этого
горизонта определяет скорость диффузии газов.
Однако шире и интереснее всего сказываются явле-
ния диффузии в самой твердой земле. Здесь в мельчай-
ших капиллярах и в трещинках, прорезающих породы,
идут незаметно медленные, но огромные по своим ре-
зультатам процессы переноса вещества.
Раньше господствовало убеждение, что явления диф-
фузии в твердом веществе происходить не могут. Но ряд
новых фактов опровергает это мнение. При больших дав-
лениях идет перекристаллизация вещества, и в твердых
минеральных агрегатах при температурах, еще весьма
далеких от их плавления, могут иметь место сложнейшие
химические процессы.
Различные вещества пропитывают твердый мрамор,
делая его более прозрачным; твердые агаты й яшмы окра-
шиваются различными красками в самые яркие тона.
Даже однородный сплошной кристалл можно сделать
йроницаемым для отдельных веществ. Опыты показали,
что из некоторых кристаллов можно путем медленных и
осторожных реакций извлечь часть элементов и заместить
их другими, не нарушая цельности самой кристалличе-
ской постройки. :
В настоящее время для нас совершенно ясно, что от-
дельные вещества пробивают себе дорогу сквозь твердые
тела подобно тому, как капли ртути под давлением про-
ходят через деревянную доску. Правда, пробиваются они
очень медленно, но для геохимии, измеряющей возраст
76
Отложения бурого железняка л окпслов марганца на «литографском» камне
своих процессов тысячами и миллионами лет, самое поня-
тие о медленности процесса теряет смысл.
Очевидно, что в течение огромных периодов геологи-
ческой истории путем диффузии в газообразной, жидкой
и твердой средах нашей планеты широко рассеиваются
молекулы самых разнообразных элементов.
Но какие силы их вновь собирают, накапливают, дают
начало тем скоплениям, которые минералог называет
« месторождениями » ?
Таких агентов много, но среди них одним из важней-
ших является все та же диффузия.
Когда кристалл растет под влиянием заложенных
в нем сил взаимного притяжения, он извлекает из окру-
жающего раствора необходимое ему вещество. Вокруг
кристалла образуется зона, более бедная данным вещест-
вом, чем остальная масса раствора. Но силы диффузии
стремятся пополнить эту зону новым притоком вещества.
Таким образом, вокруг растущего кристалла мы видим
ряд движений и переносов вещества. В основе явлений
77
кристаллизации лежит сила притяжения, с одной сто-
роны, и сила диффузии — с другой.
Однако в природе такая кристаллизация идет не
только из водных растворов, циркулирующих по свобод-
ным трещинам и жилам земной коры, не только из вяз-
ких и тяжелых расплавленных масс в глубине очагов
магмы; она может идти и в более или менее сформиро-
вавшейся горной породе, в затвердевающем осадке глины
или песка.
Вещество, рассеянное в мельчайших количествах по
всей породе, медленно стягивается и направляется к от-
дельным центрам кристаллизации, возникшим внутри
породы. Силы кристаллического роста иногда настолько
велики, что кристаллы упорно раздвигают во все стороны
окружающую их твердую породу. В других случаях крис-
таллы захватывают их внутрь себя. Так растут, напри-
мер, огромные кристаллы гипса в песках Средней Азии
(Репетек). В этих кристаллах почти половину веса со-
ставляют захваченные песчинки кварца. В вязкой глине
образуются красивые розы гипса или серного колчедана.
Вырастают огромные желваки кремня, постепенно растал-
кивая стенки известняка. Отовсюду вследствие диффузии
к этим образованиям притекают новые запасы кремневой
кислоты. В широких масштабах идет рост этих образова-
ний и на дне океанов, в тех глубинах, где постепенно
накапливаются морские осадки, и из полужидкой, илистой
массы; путем долгих и медленных химических процессов
создается порода. Но образование конкреций продолжа-
ется и позднее, когда порода уже давно вышла из глубин
океанов и сделалась частью материка...
На каждом шагу мы видим, как неуловимые количе-
ства частиц, разбросанных силой диффузии, вновь соеди-
няются вместе под влиянием могущественных сил кри-
сталлизации и при содействии все той же диффузии. Та-
ким образом, вновь возрождается, хотя и в несколько
иной форме, старая теория, которая говорила, что все
скопления тяжелых элементов, запасы благородных метал-
лов в рудных жилах образуются путем медленного выще-
лачивания их из окружающих пород.
Однако не только явления кристаллизации поддержи-
вают диффузионные потоки в земной коре. Действие тех
же сил мы наблюдаем и в среде коллоидов, столь распро-
страненных в земной коре.
78
Мы знаем, что на поверхности Земли возникают и
скопляются коллоидные массы самых разнообразных хи-
мических соединений. Эти массы состоят из мельчайших
частичек, расположенных в беспорядке и без системы.
Но природа стремится придать им иное, более устойчивое
строение. Они медленно перегруппировываются, слипа-
ются в маленькие комочки, — как говорят, коагулируют.
Мало-помалу из беспорядочного хаоса частиц вырастают
маленькие кристаллики. Они, в свою очередь, растут за
счет меньших единиц. Таким образом, путем беспрерыв-
ной работы и переноса веществ диффузия вносит поря-
док и закономерное строение в коллоидальные массы.
Эти процессы требуют иногда огромных промежутков
времени. Они нередко должны пройти долгие геологиче-
ские эпохи, пока беспорядочная коллоидальная масса
глины превратится в закономерный, химически однород-
ный минерал — каолинит.
В среде коллоидов и других скрытокристаллических
образований наше внимание привлекает еще одно явле-
ние. Очень часто в полупрозрачной массе некоторых мине-
ралов можно подметить фантастические очертания ветвей,
цветов, растений. Такие красивые формы, называемые
дендритами, уже давно привлекали внимание ученых.
В начале XVIII столетия их описывали то как таинствен-
ные растения, развившиеся внутри камней, то как следы
«затвердевших соков» земли, то как продукты землетря-
сений. Одни ученые специально изучали дендриты и вы-
рабатывали особую систематику для всех листочков, ство-
лов и цветов. Другие же смотрели на эти образования,
как на «игру природы».
В настоящее время мы знаем, как объяснить эту игру
природы, и даже легко можем искусственно воспроизвести
ее. Достаточно опустить на желатин каплю какой-либо
сильно окрашенной соли, чтобы через некоторое время
появились такие ветвистые формы вследствие диффузии
солей в коллоидальную среду желатина. Несомненно, что
только диффузией объясняется и строение дендритов.
Диффузией же объясняются и другие явления, на ко-
торых необходимо остановиться.
В настоящее время научились воспроизводить в лабо-
ратории многие другие красивые и сложные явления диф-
фузии. Обычно для этой цели пользуются средой из жела-
тина или агар-агара, в которой проводят самые разно-
79
Моховые агаты
образные химические реакции. Эти опыты не только
наглядно воспроизводят ряд явлений в земной коре, но и
помогают разобраться в происхождении многих сложных
и запутанных структур.
К таким структурам относится целый ряд своеобраз-
ных зонарных образований, носящих название ритмиче-
ских осадков. Эти структуры можно получить в желатине
с растворенной в нем двухромовокалиевой солью, если на
нее поместить каплю раствора азотнокислого серебра.
Соль серебра начинает постепенно диффундировать внутрь
желатина. Встречаясь с двухромовокалиевой солью, она
вступает с ней в обменную реакцию, образуя труднорас-
творимую соль двухромовокислого серебра красно-бурого
цвета. Это соединение не только скопляется в месте перво-
начальной капли, но и распространяется вокруг концент-
рическими кругами.
80
При определенных концентрациях солей такие ритми-
ческие структуры образуются самыми разнообразными хи-
мическими реактивами. Характер концентрических кругов
может быть весьма различным; вначале эти круги сбли-
жены, потом более удалены друг от друга, иногда кольца
настолько тонки, что их насчитывают более тысячи
в одном миллиметре.
В настоящее время это явление экспериментально хо-
рошо изучено и объяснить его можно следующим образом.
Вокруг центральной капли образуется дворик, из кото-
рого кристаллизация уже извлекла большую долю частиц
хромовокислого серебра. Этот дворик не всегда успевает
заполниться снова веществом путем диффузии, и на гра-
нице его с наружной средой возникают новые центры кри-
сталлизации, вокруг них — снова дворик и т. д. Таким
образом, эта структура создается при различной скоро-
сти явлений диффузии и кристаллизации.
В природе аналогичные явления встречаются очень
часто. Кто не знает красивых полосатых агатов и халце-
донов самых разнообразных цветов со сложными, иногда
фантастическими рисунками? Они образуются в пустотах
излившихся пород, вероятно, в среде полужидкой колло-
идальной кремнекислоты. Экспериментальным путем
можно до мельчайших деталей воспроизвести их обра-
зование.
Красивые и своеобразные полосатые кремни, круги
ржавого выветривания на скалах и обломках пород, стро-
ение рудных образований в целом ряде местностей — все
это объясняется явлениями ритмического роста.
Широко и красиво развертывается картина явлений
диффузии в земной коре, в свете правильно поставленных
в лаборатории экспериментов. Так эксперимент на каждом
шагу пытается помочь геохимику и минералогу понять
изучаемые им процессы — разгадать загадки природы.
1913 г.
6 А. Е. Ферсман
ВОДА
В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ
Мы слишком привыкли к воде в нашем повседневном
обиходе, слишком обычны для нас картины дождя, тече-
ния рек, глади озер и морей. Мы даже не задаем себе во-
проса, всегда ли это было так и не было ли моментов в ис-
тории нашей планеты, когда эта вода не играла той роли,
которую играет сейчас. Не только в обыденном представ-
лении человека, но и в истории развития научной мысли
мы сплошь и рядом встречаемся с тем, что самые обыч-
ные явления природы не привлекают достаточного вни-
мания. Только пытливый взгляд Ньютона сумел увидеть
в падении яблока на землю сущность самых «простых»
явлений.
Я хочу рассказать, откуда взялась вода, какие законы
определяют ее существование, и проследить ее судьбу
в прошлом и настоящем нашей планеты.
В колыбели человечества — на Востоке еще задолго до
исторической эпохи создались первые сказания о воде.
В условиях жаркого тропического климата в стране, то
лишенной на долгие периоды живительной влаги, то на-
водняемой бешеными потоками тропических ливней, чело-
век привык обожествлять власть воды то в виде доб-
рого, то злого божества. Еще в священных индийских кни-
гах Вед мы встречаем указание на всемирный потоп и на
то, что основой всей жизни, всего мира является вода,
из которой произошло все остальное. Подобные же сказа-
ния сложились и в древнем Египте. Здесь, где призрак
неизбежной гибели в пустыне без воды хорошо был изве-
стен каждому, обожествлялся Нил. Та же картина повто-
ряется в ряде книг вавилонских жрецов и в еврейских
сказаниях, в своеобразном эпосе коренных жителей Аме-
рики и в религиозных обрядах южных славян.
Представления о воде с Востока переходят в не-
сколько измененном виде к грекам. В учениях некоторых
83
греческих философов вода делается началом всего миро-
здания. Даже звезды, Луна и Солнце вызываются к жизни
испарением вод.
Иные картины мы видим в сказаниях финно-скандинав-
ских стран. Здесь воды вокруг было много. Здесь Солнце
и свет являются началом мира, из них родилась Земля,
в них — начало жизни.
Без особых изменений переносятся эти взгляды
в Древний Рим, и по-прежнему всеобщий океан является
началом и концом всего сущего...
Наступают средние века. Свободная научная мысль
бьется в тисках церкви. Смелые и новые представления
объявляются еретическими. Не допускаются не только
возражения, но и попытки критики идеи всемирного по-
топа. Общий упадок умственной жизни, научной работы,
отсутствие энергичных, ищущих умов — все это на много
столетий задерживает ход научных завоеваний человече-
ства. В таинственной обстановке алхимических лаборато-
рий вновь возрождаются старые представления о воде.
Земля и соли рождаются из воды.
На пороге XVII в. глубокие философские обобщения
пытаются пролить новый свет на старые представления.
Ярким выразителем новых идей явился Декарт, давший
в 1637 г. первую теорию обоснованной космогонии. Позд-
нее эта теория получает еще более определенную форму
у одного из крупных естествоиспытателей XVIII в. Бюф-
фона. Он уже определенно говорит, что вода может ухо-
дить с поверхности в глубины и вновь появляться на свет
божий, что «воды неба», падая на землю и стекая
в океаны, разрушают ее поверхность.
Наряду с этими космогоническими учениями, проло-
жившими дорогу к современным теориям, упорно удержи-
вались и узкие, возникшие до новой зры ветхозаветные
космогонии с их представлениями о всемирном потопе и
об его значении в истории Земли. Раковины, находимые
иногда на высоких горах, казалось, подтверждали такое
представление. Идеи Бюффона, так смело говорившего
о некогда расплавленной массе земли, о разрушительной
силе воды небес и о созидающей силе вод океанов, не
могли не встретить упорных и горячих возражений, и
в 1751 г. Бюффон принужден был торжественно отречься
от своих теорий.
6’
83
Так постепенно развивалась научная мысль, то при-
ближаясь к современному мировоззрению, то снова уда-
ляясь от него. Но еще много лет должно было пройти,
пока законы странствования воды не вылились в строго
научную форму.
Простые наблюдения окружающей природы наводили
на мысль, что вода с поверхности Земли может проникать
в глубины и подниматься вновь на поверхность, совершая
таким образом чередующиеся круговороты, свойственные
ее природе. Эта идея казалась столь простой и логич-
ной, что быстро вошла в научное мировоззрение чело-
века, была подтверждена длинным рядом наблюдений и
в XIX в. стала уже общепризнанной истиной.
Таким образом, наметились движения воды в двух на-
правлениях: на поверхности Земли и в ее глубинах. Сол-
нечный луч испаряет часть живительной влаги морей,
океанов, озер, но в виде дождя или снега вода вновь
осаждается, стекает струйками в ручьи и реки и после
долгих скитаний вновь собирается в обширные водные
бассейны. Таков внешний круговорот воды в земной атмо-
сфере.
Одновременно в глубинах Земли идет еще другой цик-
лический процесс: часть воды просачивается и по-
глощается земной корой, проникает в глубины в об-
ласть высоких температур и высоких давлений. Здесь
вода переходит в состояние пара. Так на границе с рас-
плавленными очагами магм создаются мощные запасы
внутренней энергии, которая проявляется в вулканиче-
ских извержениях. Вода вместе с лавами вырывается на
земную поверхность в форме облаков, паров и газов, под-
нимающихся над жерлами вулканов и над потоками лав.
Все особенности и вся интенсивность вулканической
деятельности ставились в непосредственную связь с во-
дой, с океанами. Пароксизмы вулканов просто и ясно
объяснялись внезапно усиливавшимся притоком морской
влаги в глубины Земли. Столь же просто объяснялось и
обычное расположение вулканов вблизи от морских бере-
гов. Главные процессы физической жизни Земли — нагро-
мождение горных цепей, образование складок, землетря-
сения, деятельность вулканов — все объяснялось как
результат проникновения воды океанов в глубины Земли.
Так постоянно странствовала вода, то поднимаясь из
морских бассейнов к небу в виде облаков, то опускаясь
84
вниз, касаясь расплавленных масс своими диссоциирован-
ными частицами. Казалось, что неизменно шли и идут
эти процессы и неизменным остается океан на протяже-
нии всей долгой геологической истории.
Но все это только казалось столь простым и логич-
ным. Неожиданно наука выдвинула ряд новых воззрений,
нарушивших стройность только что нарисованной схемы.
Научная мысль поколебала веру в постоянство воды на
поверхности, в неизменное существование океана и при-
подняла завесу над тем периодом нашей планеты, когда
воды на ней не было.
Первая мысль в этом направлении была высказана ав-
стрийским геологом Э. Зюссом в 1902 г., когда ему
пришлось изучать природу горячих источников Богемии
(Карловы Вары и др.), расположенных в Центральной Ев-
ропе вдали от морских бассейнов и связанных с глубо-
кими трещинами в земной коре. Зюссу казалось невозмож-
ным объяснить образование мощных горячих источни-
ков Карловых Вар проникновением поверхностных вод
Гейзер Эксельсиор в Йеллоустонском парке. США
85
й глубины Земли. Он видел в данных Источниках при-
шельцев из неведомых нам глубин и назвал воды юве-
нильными, т. е. молодыми, так как считал, что это —
воды, еще никогда не видевшие света земной поверхности.
Зюсс не мог не обратить внимания на то, что горячие
струи целебных источников с ювенильной водой тянутся
по строго определенным линиям разломов. Именно здесь,
в местах нарушенного равновесия земной коры, они про-
бивают себе дорогу к свету из глубин, из очагов рас-
плавленных магм. Этим молодым, вечно новым водам он
противопоставляет воды поверхности — воды вадозные,
странствующие. Эти воды блуждают по земной поверхно-
сти, участвуют во внешнем и внутреннем круговороте,
собираются в облака в атмосфере, в потоки грунтовых
или холодных поверхностных вод. В вадозные воды влива-
ются все новые и новые массы ювенильных вод, источник
которых находится в глубоких очагах расплавленных
масс, в застывающих горных массивах. Расплавленные
лавы выносят ювенильные воды из глубин, и мощными
облаками собираются их пары над жерлами вулканов,
образуя вместе с другими газами, пеплом и обломками
пород то нежные прозрачные скопления, то желто-сизые,
тяжелые, «раскаленные тучи». И хотя природа этих мощ-
ных столбов газов еще не была достаточно изучена, тем
не менее в них видели главную опору теории ювенильных
вод.
Таковы были идеи Зюсса, наметившие новые пути
в вопросе о природе происхождения вод. Ряд крупных уче-
ных примкнул к его идеям, обосновал их новыми наблю-
дениями.
В свете этих представлений создавалась картина по-
степенного охлаждения Земли и скованных внутри ее
твердой коры расплавленных масс. Медленно сокращаясь,
земная кора разламывается, образуются глубокие расколы
и трещины. По ним из глубин поднимаются на поверх-
ность ювенильные воды и ювенильные газы. Так земная
кора отдает поверхности огромные запасы летучйх соеди-
нений и паров, скрытых в глубоких недрах. Эти процессы,
протекавшие в течение долгих геологических периодов,
создали и океан с его солями, и атмосферу в том виде и
в том составе, в каком мы наблюдаем их сейчас.
Много лет прошло с того момента, как зародились эти
идеи. Они постепенно вылились в законченную и стройную
86
теорию, которая все шире и шире проникает в научное
мировоззрение нашего времени.
Наличие воды в вулканических газах было доказано
целым рядом неопровержимых опытов. Но откуда эта вода
взялась? Может быть она проникла в область расплавлен-
ных магм из океана? Может быть она проникла через
почву во время тропических дождей? Или же это — юве-
нильная вода, поднявшаяся вместе с лавой из неведомых
глубин?
Недостаточно было обнаружить воду в вулканических
газах, необходимо было еще выяснить ее происхождение.
Если бы начало парам было положено водой океана, в них
неизбежно присутствовал бы в значительных количествах
хлор. Полное отсутствие благородных газов говорило
о том, что вода явно не атмосферного происхождения. Сле-
довательно, вода, выделяющаяся при вулканических из-
вержениях, такая же составная часть магмы, как и ее
спутники — сера и углерод.
В течение долгой геологической истории накаплива-
лись воды Земли. Мы должны рассматривать расстилаю-
щиеся кругом водные пространства как наследие всего
прошлого нашей планеты и научиться читать в них не
только прошлое, но и будущее воды — этой живительной
влаги Земли.
«Все из воды или благодаря ей» — такая теория миро-
здания не могла не оказать влияния и на геологию. До
сравнительно недавнего времени исследования геологов
почти исключительно концентрировались на изучении от-
ложений морей и океанов. Но в начале текущего столетия
в геологию ворвались новые течения. Не море, а суша
стала привлекать внимание исследователей. Яркие идеи
русского ученого акад. А. П. Павлова пролили новый
свет на прошлое наших материков. Не одна вода опреде-
ляет рельеф поверхности, смывая мощные слои в одних
местах и накопляя их в других. Множество факторов
влияет на рельеф поверхности материков. Ветер разду-
вает легкие частицы, скопляются пески в сухих странах.
Почвенный покров с его своеобразными реакциями также
преобразует поверхность.
В условиях жаркого пустынного климата, в безводной
обстановке пустыни идут свои процессы. Исполинским
кольцом окаймляет земной шар зона пустынь и степей.
Много раз возникали такие картины и в далеком прош-
87
лом нашей планеты; их изучением и занимается совре-
менная геология.
Именно с такой пустыни, по-видимому, и началась гео-
логическая история Земли. Это было время, когда
космическая жизнь нашей планеты вступила в новый пе-
риод своей истории и на еще раскаленной поверхности
земли не было жидкой воды.
Ярко рисуются главные черты этого периода в обоб-
щениях А. П. Павлова: «Океан еще не владел землей или
успел сделать в ней лишь небольшие местные завоевания.
Суша, неравномерно нагретая, с многочисленными вулка-
нами несколько иного типа, чем теперь, и с горячими
источниками, владела почти нераздельно поверхностью
планеты. Это и была древнейшая на Земле пустыня. Но и
тогда шла борьба за обладание землей, так как не было
равенства, не было повсеместного однообразия условий...
Первобытные бури потрясали атмосферу Земли могучими
страшными концертами. По временам разражавшиеся
ливни выметали из диких скалистых горных долин в не-
обозримые безжизненные и голые равнины разнообразные
продукты дробления... Солнце льет свой жар сверху в тех
местах, где холодные верхи гор не сгущают паров в тучи.
Море еще не родилось или только еще рождалось в наибо-
лее глубоких впадинах юной планеты. Снизу, еще близко
к поверхности, недавно заключенный в каменную обо-
лочку отрывок солнечной массы — раскаленная магма
Земли. Местами она льется по земле могучими потоками,
доставляя свежий каменный материал для грядущих про-
цессов разрушения, или выбрасывает из глубин новые
массы паров — созидателей будущего моря» ’.
Так рисовались в обобщениях А. П. Павлова условия,
предшествовавшие появлению жизни на Земле. Опишем
некоторые из нарисованных им картин отдаленного прош-
лого нашей планеты.
Тяжелая атмосфера паров и газов окружала еще рас-
каленную Землю, и при температурах выше критической
(376°) не могло еще существовать мирового океана. Но
медленно и постепенно остывал земной шар, охлаждалась
атмосфера, и горячие струи воды стали собираться на
1 Л. П. Павлов. О рельефе равнин и его изменениях под влия-
нием работы подземных и поверхностных вод. «Землеведение»,
1898, т. V.
88
Минеральный источник в Карловых Варах. Чехословакия
Горошины известкового шпата на кипящих источников
в Карловых Варах
раскаленной пустыне, конденсируясь из паров и вновь
превращаясь в них.
Так из охлажденной оболочки газов собралось первое
море, и в него стали вливаться испарения застывающих
магм и охлажденные облака паров из жерл вулканов.
И с тех пор в молодой океан стала собираться впервые на
земле рождающаяся «девственная», или ювенильная, вода,
питающая в наше время многие минеральные источники,
в которых страждущее человечество ищет восстановления
сил. Кто скажет, сколько этих вод родилось со времени
архейской эры, и кто станет утверждать, что первобыт-
ная атмосфера Земли заключала в себе и все воды нынеш-
них океанов?
Постепенно стал расти и распространяться океан. Но
как изменялись в сложной цепи геологических явлений
его состав, его очертания и его масса до наших дней?
Необозримые пространства вод таят в себе все прошлое
Земли, и задача ученого — расшифровать их историю.
Еще в 1715 г. Галлей поднял вопрос, почему море со-
леное, и совершенно правильно стремился найти ответ
на этот вопрос в прошлой жизни воды.
90
За долгую историю своего существования на поверхно-
сти Земли вода океанов успела произвести огромную хи-
мическую работу. Много раз совершала она свой кругово-
рот на поверхности Земли, вымывая все то, что легко
растворяется, сортируя по удельному весу и накапливая
труднорастворимые, устойчивые соединения на дне своих
бассейнов. Сложными химическими процессами организмы
извлекали часть каких-либо соединений, не трогая других,
и таким образом в массе поверхностных вод скапливались
мало-помалу колоссальные количества различных солей,
содержащих более 32 элементов. Этот процесс обогащения
солями продолжается и в наше время, и реки ежегодно
приносят в море около 3 млрд, т растворимых веществ.
Мы уже говорили, что с первого момента возникнове-
ния вода поверхности начинает принимать участие в двух
круговоротах. С поверхности озер, морей и океанов она
поднимается в виде паров, увлекая с собой брызги мор-
ских волн и растворенные в них соли. Более 360 тыс. км3
воды собираются таким образом ежегодно в тучи и облака,
а ветер разносит их по земной поверхности, орошая землю
дождем, рассеивая по ней частицы хлористых солей, столь
необходимые для растительной жизни. Так совершался и
продолжает совершаться внешний круговорот воды, вы-
зывая к жизни органический мир, обусловливая климати-
ческий режим и плодородие почвы.
Однако не вся вода участвует в этом круговороте,
часть воды неизбежно уходит обратно в землю. Сложны
пути этой части воды, и до настоящего времени нет еще
исчерпывающих теорий, которые бы вполне объяснили
ход поглощения воды землей. Много было выдвинуто раз-
личных гипотез для объяснения этих явлений, начиная
с идей Платона и Аристотеля, полагавших, что воды земли
уходят в глубины через Тартар, и кончая современными
представлениями, основанными на законах молекулярной
физики.
С первого момента появления на поверхности Земли и
до настоящих дней вода участвовала в великом деле.
Странствуя сложными путями в глубинах Земли, вадозные
воды выполняют огромную химическую задачу, разрушая
породы и минералы, растворяя соли, перекристаллизовы-
вая осадки. Вся химическая жизнь земной поверхности
протекает в среде водных растворов, и многообразны
были пути, которыми вода изменила не только лик Земли,
91
но и ее состав, задерживая в парах атмосферы тепловые
лучи Солнца и вместе с воздухом и угольной кислотой
обусловливая сравнительно высокую среднюю темпера-
туру земной поверхности (4-15°).
Мощным физическим и химическим деятелем прош-
лого рисуется нам работа воды, продолжающаяся вокруг
нас и в настоящее время.
С появлением первых капель воды на Земле сделалась
возможной и органическая жизнь. Сложной цепью про-
цессов развивалась зта жизнь в прошлом нашей планеты.
Только вода обусловила возможность существования и
развития жизни. Она являлась главной составной частью
живых организмов, накапливаясь в теле некоторых медуз
в количествах до 99%, а в теле человека — в среднем до
59%.
Так рисуются нам прошлые судьбы воды, а с ними
тесно связано и ее настоящее.
1914 г.
АТОМ В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ
Что нового, принципиально нового влилось в естество-
знание в последние десятилетия и чего в нем до сих
пор не хватало? Не хватало понимания единства, не было
диалектической связи между отдельными частями этой
науки.
Естествознание, наука о космосе в широком смысле
этого слова, представляла собой до недавнего времени
огромное и довольно беспорядочное накопление фактиче-
ского материала. Разрозненными представлялись отдель-
ные факты и явления. Животный и растительный миры
управлялись, по нашим представлениям, своими особыми
законами, и не было ничего общего между ними и миром
камня. Материя и энергия, солнечные миры и Земля,
земная кора и глубины земных недр — все это были ни-
чем не связанные, совершенно независимые части ка-
кого-то только смутно ощущаемого, но не ясно осознан-
ного целого.
Да и внутри каждой из этих независимых частей ми-
роздания в сущности не было никакой связи. Только
иногда смелые философские обобщения пытались связать
разнородные части в одну общую картину. Только гени-
альное прозрение Д. И. Менделеева связало отдельные
атомы стройным законом, до недавнего времени еще не по-
стигнутым во всей его полноте. Но это были только пер-
вые попытки объединить в единую цепь все явления при-
роды.
Возможно, биологи первыми вышли на новый путь.
Идея эволюции видов, разработанная Дарвином, устано-
вила причинную, генетическую связь между отдельными
разрозненными видами, родами и классами животных.
Старые схемы искусственных классификаций Линнея
сменились естественной историей растительного и живот-
ного мира.
S3
И вот сейчас, в самых разнообразных отраслях есте-
ствознания начинают назревать идеи того же значения и
того же порядка. Наконец, занял свое законное место
и атом. Оказалось, что и его судьба во всех частях ми-
роздания и в жизни подчинена определенным законам.
Попытаемся набросать основные этапы истории атома
в истории природы. Придется начать издалека, и лишь
постепенно вновь подойти к нашей повседневной жизни.
Опишем судьбу атома в небольшом отрезке мирового
времени и только на нашей маленькой Земле. Но не забу-
дем, что в космосе сплетаются и перекрываются отдель-
ные фазы и во времени, и в пространстве.
Первая стадия — космическая. Окружающий нас мир
мы представляем себе построенным из атомов — электро-
магнитных клубков размерами в стомиллионные доли
сантиметра. И хотя сейчас мы с достоверностью знаем,
что атом сам по себе — сложное тело, мы все-таки пока
строим наши представления на атоме, как на первичном
кирпиче мироздания. Атом состоит из ничтожного по
размерам центрального ядра (в 10 000 раз меньшего, чем
весь объем атома), сложенного из положительно заряжен-
ных протонов и нейтронов, и из системы отрицательно
заряженных электронов, наружных и внутренних, описы-
вающих, подобно нашей солнечной системе, свои эллип-
тические орбиты вокруг центрального ядра.
Наружные электроны создают всю красочность миро-
здания; ими обусловливается основное разнообразие хи-
мических и физических свойств веществ. Если под влия-
нием высоких температур космоса атом лишится своих
наружных электронов, то сильно пострадает его химиче-
ская индивидуальность, и такие «раздетые» атомы, не-
смотря на все различие их ядер, окажутся довольно сход-
ными друг с другом. Все мироздание состоит из таких
своеобразных атомных систем; по зарядам ядер их можно
подразделить на типы, хорошо нам известные по таблице
Менделеева.
Я далек от мысли говорить здесь о замечательных за-
воеваниях современной астрофизики и космохимии. Для
нас интересна только та обстановка, в которой проте-
кает жизнь атома; громадные колебания температур
от десятков миллионов градусов до холода, близкого
к абсолютному нулю, от светового излучения длинных
волн видимого света до мягких и жестких рентгеновских
94
лучей, до гамма-лучей радия, До еще более коротких й
жестких волн всепроникающего космического излучения.
Под влиянием этих могучих сил от атомов то отнимаются
их наружные электроны, как говорят — они ионизиру-
ются, то срываются с них все электроны, то взрываются
их ядра, то вновь соединяются протоны водорода в новые
атомы гелия.
Научная фантазия рисует нам процессы вечного дви-
жения материи в космическом мире. Атомы возникают и
вновь разрушаются. Одни оказываются более долговеч-
ными и прочными, другие — лишь кратковременные гости
в истории звезд.
Одних встречается много, потому что они долго жи-
вут, других мало, потому что, подобно радиоактивным
веществам, они живут лишь короткие годы, часы, даже
минуты.
Одни и те же вещества встречаем мы и на Солнце, и
на звездах всех типов, и в туманностях, и в планетах,
и на Земле. Их список несложен; по распространенности
в мироздании мы намечаем такой порядок атомов, строя-
щих миры: прежде всего водород, гелий, железо и кисло-
род, затем магний, никель, кремний, кальций, алюминий,
натрий, сера, титан, марганец, углерод и хром.
Если мы всмотримся в природу данных атомов, то уви-
дим, что это все наиболее устойчивые, наиболее симмет-
рично сложенные и наиболее долговечные постройки.
Они не особенно тяжелые, группируются около наиболее
прочно построенного ядра, в сторону которого идет
обычно всякая перестройка, т. е. в сторону железа и
кислорода и основных слагаемых каждого атома — водо-
рода и гелия.
Итак, в космической фазе мироздания в обстановке
лучистой энергии и сказочных температур атомы нам
представляются «раздетыми» и весьма сходными друг с
другом по своим космическим свойствам. Для астрофи-
зика не существует мира химических реакций, сложных
молекул, и наша земная химия мало применима для ис-
следования звезд.
Вторая стадия — планетарная. Но вот где-то среди
космического вещества началось охлаждение и возник
клубок атомов. Не будем говорить о том, как зародился
этот клубок атомов и какие силы положили ему начало.
Для нас это сейчас даже не важно. Нам важно только
95
Строение атома радия
скопление атомов, теряющее постепенно свою космиче-
скую температуру и приодевшее свои безразличные атомы
в наряд наружных электронов. Перед нами уже совер-
шенно определенная картина зарождения твердого косми-
ческого тела, такого, как, например, наша планета, из
определенного числа различных атомов, которые к этому
моменту уже обладают всеми свойствами знакомых нам
химических элементов.
Работы геофизиков и геохимиков так рисуют для Земли
вероятный состав этого клубка атомов (в процентах):
Железо 40
Кислород 27
Кремний 15
Магний 8
Никель 3
Кальций 2,5
Алюминий 1,8
Далее следуют: сера, натрий, кобальт, хром, калий, фос-
фор, марганец, углерод и остальные химические элементы.
Вы легко узнаете в этом списке те же важнейшие хи-
мические элементы мироздания, о которых мы только что
говорили. Вы видите в них скопления все тех же наибо-
лее устойчивых и долговечных атомов с четными, деля-
щимися на четыре атомными числами. Из них-то и слага-
ется наша планета в целом.
Охлаждаясь в космическом процессе, клубок атомов
проходит через расплавленное состояние или полностью,
96
или постепенно, отдельными частями. При этом сближен-
ные атомы огненно-жидкого расплава подвергаются при-
мерно всем тем процессам, через которые проходит рас-
плавленная руда в доменной печи. Строгие законы физи-
ческой химии вступают в свои права, и, подчиняясь им,
клубок атомов начинает постепенно делиться по удель-
ному весу на отдельные части. Газы и летучие вещества
устремляются к поверхности. В центре накопляется ме-
таллическое ядро, вокруг него сернистая оболочка и, на-
конец, еще далее кора кремневых соединений как ока-
лина или шлак наших металлургических заводов.
Атомы распределяются в некотором первичном по-
рядке. Законы физической химии в электролитической
диссоциации предопределяют те основные части, на ко-
торые разделилась Земля. Ядро радиусом в 3400 км, руд-
ная зона шириной в 1500—1700 км и кремневая кора
в 1000 км. Мы сейчас знаем даже больше. Мы уже под-
считаем на основании законов термодинамики, как
атомы различных элементов должны распределиться
между этими оболочками, как, следуя основному закону,
в первую очередь образовывались окисли элементов, вы-
деляющих больше тепла.
Итак, первое распределение вещества совершилось.
Его вызвали электрохимические и термохимические про-
цессы. Подвижные наружные электроны, обменявшись
между собой, связали разнородные атомы в первые хими-
ческие соединения — молекулы. Но планетарная обста-
новка довольно высоких температур и очень высоких дав-
лений не позволила им застыть в какие-либо жесткие
формы. В виде свободно расположенных друг около друга
подвижных равновесных жидкостей или, вернее говоря,
стеклообразных веществ рисуется нам строение недр на-
шей планеты. И только в верхней, в своеобразной пле-
ночке в 1/390 земного радиуса, началось что-то совер-
шенно новое и незнакомое космосу на описанных выше
стадиях его развития.
Третья стадия — магматическая. Мы приближаемся
к непосредственно доступным нам частям планеты,
к земной коре, кремневой окалине, на которой и протекает
наша жизнь. Мы до сих пор еще представляем себе ее как
довольно сложную и беспорядочную систему различных
горных пород и минералов. А наши геохимики приводят
даже ее состав до глубины в 15—20 км. Оказывается,
7 А. Е. Ферсман
97
что он резко отличен от среднего состава Земли в целом и
может быть выражен тах): следующими цифрами (в процен-
Кислород 50 Натрий 2
Кремний 26 Калий 2
Алюминий 7 Магний 2
Железо 4 Водород 1
Кальций 3
Далее идут: титан, хлор, фосфор, марганец, сера и почти
все остальные элементы. Но это только средние цифры,
основанные на большом количестве подсчетов и анализов.
Мы прекрасно знаем, что наша твердая земная кора
неоднородна, что распределение атомов в ней необычайно
разнообразно и что трудно себе даже представить более
сложную картину, чем картина земной коры, сложенной
то из светлого гранита, то из темного базальта, то из из-
вестняков и песчаников, то из сланцев. И в этом слож-
ном, внешне беспорядочном агрегате пород, описываемом
в геологии, рассеяны различные металлы, соли, полезные
ископаемые. Где же законы атома в этой пестрой и запу-
танной картине? Где строгое проявление законностей в ка-
жущемся мире случайностей окружающей нас природы?
И здесь эти законы столь же определенны, как за-
коны физической химии, согласно которым выделялась
из огненно-жидкого клубка атомов земная кора.
Силикатный расплав начал остывать. Из него в опре-
деленной последовательности стали выделяться в твердом
виде одно вещество за другим. Первые выделившиеся ве-
щества обычно оказывались более тяжелыми и опуска-
лись вглубь; более легкие составные части, газы и лету-
чие вещества, наоборот, устремлялись кверху, всплывали.
Так, например, из среднего расплава базальта вниз опу-
скались тяжелые составные части, богатые железом и маг-
нием, и из них в глубинах образовались те тяжелые
породы, дуниты и эклогиты, с которыми связаны место-
рождения алмаза, платины, хромовых руд, никеля. Ближе
к поверхности в закономерной последовательности обра-
зовывались породы диоритового, гранодиоритового и, на-
конец, гранитового состава.
Эти последние выжимки охлаждающихся массивов —
граниты — образовали основу наших материков, которые
плавают на тяжелой базальтовой постели, выстилающей
М
Разрушение базальтовых потоков
большую часть дна наших океанов. Все те же законы
физической химии руководили и этим новым разделением
атомов. Многочисленные исследования в области физиче-
ской химии не только указывают нам во времени и про-
странстве ход процессов застывания земной коры в це-
лом, раскрывая нам тайну плавающих материков, но
открывают нам и законы распределения атомов самых раз-
личных химических элементов в земной коре, раскрывают
те законы, на которых мы строим наше горное дело.
Представим себе где-либо очаг расплавленной в глу-
бинах Земли гранитной породы. Сначала в нем идет за-
твердевание вещества из огненно-жидкого состояния. По-
7*
99
Кристалл алмаза в породе
степенно накапливаются перегретые пары и летучие газы.
Затем, по мере охлаждения массива, образуются горячие
водные растворы. Как ореолом, окружен гранитный очаг
горячим дыханием; по трещинам и разломам вокруг вы-
рываются газы и пары, далее текут горячие подземные
реки, которые, постепенно охлаждаясь и оставляя на стен-
ках растворенные части, превращаются в обычные холод-
ные источники.
Каждый шаг этих явлений во времени и пространстве
регулируется законами физической химии, и мы сейчас
с довольно большой точностью можем говорить о том, как
будут распределены отдельные атомы металлов и элемен-
тов в геохимических ареалах застывающего массива.
Около самой остывающей гранитной породы располага-
ются жилы с полевыми шпатами и тяжелыми атомами ра-
диоактивных руд, с редкими металлами — титаном, цир-
конием. Далее будут скопляться соединения олова и воль-
фрама, а с ними драгоценные камни — берилл и топаз,
еще дальше тянутся жилы кварца с золотом, потом на-
чинается отложение меди, цинка, свинца, серебра, а в на-
ибольшем удалении от раскаленных очагов мы встретим
атомы сурьмы, мышьяка и ртути.
Этим определяется практически важная зональность
отложения минеральных веществ вокруг магматического
очага.
Рудные месторождения располагаются поясами вокруг
расплавленных массивов, а когда последние изливаются
100
Кристаллические решетки алмаза (слева) и графита (справа)
по линиям длинных расколов земли, то и наши скопления
атомов вытягиваются в длинные линии, закономерно сле-
дующие одна за другой, почти всегда в том же порядке.
Сложные непонятные закономерности рудных место-
рождений начинают сменяться стройной, в сущности,
очень простой картиной, и ценные практические дости-
жения являются результатом новой идеи естественных
законов распределения атомов в ходе геологического про-
цесса.
Старые эмпирические наблюдения, старый опыт рудо-
копного дела сменяются углубленными законами, связан-
ными с самим атомом, с его строением, со свойствами
его электронов.
Но подобно тому, как на планетарной стадии при
построении химических соединений начали играть осо-
бую роль химические, т. е. электрические силы наружных
электронов атома, так и в земной коре к обычным зако-
нам атома присоединились новые. Атомы и их части
стали соединяться вместе не в ту однообразную систему
хаотически скопившихся свободных атомов и молекул,
которую мы называем жидкостью или стеклообразной
массой, а в нечто совершенно новое — в твердую, строго
определенную, гармоническую постройку — кристалл.
Один кубический сантиметр кристалла строится из
триллионов атомов, расположенных в определенных точ-
ках пространства, на определенных расстояниях один от
другого. Образуются как бы решетки и сетки, в узлах ко-
торых сидят различные атомы, вернее говоря, ионы или
группы атомов.
101
Кристаллы пирита, берилла, кварца, вилуита и топаза
Из кристаллов построена в основном вся зона земной
коры и подавляющая часть окружающего нас мира. Крис-
таллы и законы их строения определяют распределение
элементов. Они позволяют сходным атомам заменять друг
друга в кристаллической решетке, создают возможность
одним из них передвигаться внутри кристалла, в то время
как другие прочно связываются электрическими силами,
что придает кристаллу прочность, механическую выносли-
вость, делает его способным противостоять влиянию внеш-
них факторов. Нет больше беспорядочного хаоса атомов
и молекул, а есть геометрически правильная их система.
В кристаллическом строении атом нашел новую устойчи-
вую форму равновесия. Миры планетарных атомов с их
законами эллипса подчинились замечательно точным
законам прямолинейной геометрии.
Таковы пути атома на третьей стадии его истории.
Атомы распределяются и перераспределяются преимуще-
ственно под влиянием законов физической химии, и так
создается новый тип постройки — кристалл.
Четвертая стадия — судьба атома на земной поверх-
ности. На земной поверхности лишь в ничтожной мере
сказывается влияние педр Земли.
Солнце и сложные излучения космоса приносят свою
энергию па земную поверхность, и снова атом начинает
свои странствования — миграции, подчиняясь все тем же
102
законам физической химии и кристаллохимии. В кажу-
щемся хаосе рассеянного атома постепенно выявляется
перед нами ряд глубочайших закономерностей, и посте-
пенно шаг за шагом начинает уясняться картина химии
земного покрова.
В блестящих своих обобщениях В. В. Докучаев дал
представление о закономерностях процессов, происходя-
щих на земной поверхности. Он дал описание земных по-
ясов, характеризующихся климатическим режимом, рас-
сказал о том, как ведут себя атомы в отдельных широт-
ных зонах, связал историю атома с солнечным лучом,
с растительным и животным мирами. В его обобщениях
почвенный покров рисовался, как новый, почти живой
мир атома, который определяет судьбу живой природы и
самого человека.
Однако пути атома на земной поверхности необычайно
сложны. Простые и ясные схемы спокойного роста кри-
сталлов в глубинах здесь оказываются недостаточными.
Сложные географические природные условия и сама
жизнь подчинили себе судьбы атома, и только в послед-
нее время не без труда мы начинаем выявлять основные
черты истории атома в этих новых условиях.
За последние полвека возникли и развились новые
представления о господствующем па земной поверхности
своеобразном коллоидальном строении вещества. Эти идеи
привели к новым глубоким построениям. Снова осложни-
лись кирпичи наших построек. Мы уже не видим больше
ни раздетых, ни одетых атомов. Меньшую роль играют и
собранные из атомов кристаллы. Новая форма вещества —
форма коллоида и составляющие его частицы мицеллы —
начинает приобретать преимущественное значение.
В быстро меняющейся обстановке природного ланд-
шафта химические реакции протекают менее спокойно и
планомерно, чем в глубинах. Постройка кристалла преры-
вается, нарушается, возникает новая форма неустойчи-
вого строения — коллоид.
Но не только явления разрушения отличают эту новую
систему — в ней заложены и громадные активные силы.
Пятая фаза— фаза жизни. Мы подходим к последнему
известному нам этапу в истории атома — к жизни. В об-
становке земной поверхности атом, вышедший из глу-
бин, построил свою новую систему — мицеллу, а из нее
живую клетку и этим закончил видимый для нас путь
103
Отроение коллоидов фосфорита
своей эволюции. Сначала ядро химического элемента
с ближайшими электронами в космосе — ионизированный
атом; ядро с внутренними и наружными элементами —
атом в молекуле; атомы в закономерной и жесткой геоме-
трической форме — кристалл; и наконец, мицелла как
совокупность атомов, молекул и кристаллических масс
в коллоиде и как часть живой клетки.
В этой своеобразной и гибкой постройке коллоидального
вещества, где атомы то связаны, то свободны, родилась
жизнь как естественное развитие этих свойств, как
(94
логическое завершение все усложнявшихся путей атома.
И жизнь в ее сложном развитии продолжала те процессы,
которые развертывались раньше. В значительной степени
подчинив земную поверхность новой форме группировок
атома, жизнь во всех своих проявлениях, начиная
с мельчашего одноклеточного организма и кончая чело-
веком, сделалась доминирующим фактором на земной по-
верхности. Но жизнь нельзя отделить от окружающей ее
обстановки. Она вместе с «мертвой» природой, воздухом
и водами сделалась частью единого целого — окружаю-
щего нас географического ландшафта. И мы, ученые,
стремимся разгадать те законы, которые управляют гео-
графическим ландшафтом в целом.
Более ста лет назад известный немецкий ученый
Александр Гумбольдт в серии знаменитых в то время
лекций нарисовал картину географии мира. Мироздание
представлялось ему совокупностью разрозненных фактов.
Он не пытался даже подчинить эти факты единству зако-
нов и в картине настоящего увидеть нечто большее, чем
случайный момент в сложном процессе развития мира.
Сейчас уже соединились отдельные звенья громадной
цепи природных процессов. Атом в сотнях своих видоиз-
менений как своеобразный кирпич мироздания строит
мир, и точные законы физики и химии управляют его
судьбами.
Мы видим «раздетые» атомные ядра космических тел,
лишенные подвижных и энергичных электронов, потом
замечательные прочные постройки нормальных атомов
с вращающимися вокруг них планетарными электронами.
Постепенно в мировой эволюции атомы собираются в мо-
лекулу, т. е. химическое, вернее говоря, новое электро-
магнитное соединение, и в судьбах Земли мы уже видим
проявление этих сил. Дальше идут еще более сложные
постройки: ионы, атомы, молекулы находят новую форму
равновесия — кристалл. И на четвертом этапе мировой
эволюции, в земной коре, на которой мы живем, мы ви-
дим господство именно этого стройного, математически
совершенного, геометрически и физически устойчивого
тела природы.
Но на самой поверхности Земли разламываются эти
совершенные постройки. Из обломков кристаллов с их
обнаженными, ненасыщенными сродствами, с нарушенным
равновесием и электростатическими связями, цементируя
105
друг друга в подвижном, неустойчивом, вечно живом рав-
новесии, создается новая система. Мы еще не знаем пол-
ностью ее физико-химических свойств, но мы знаем, что
эта система обладает новыми свойствами, и мы называем
ее живой материей.
На пятом этапе обрывается для нас эволюция судеб
атома — его роль в законах развития мира. Последую-
щие звенья этой цепи явлений должны выявить биологи.
Они должны разрешить физико-химическую проблему пя-
того этапа и в законах коллоидов, сгустков, мицелл раз-
гадать судьбы атома в наиболее сложной постройке жи-
вого вещества.
Но кто решится сказать, что именно эта форма по-
стройки — самая совершенная? Кто решится утверждать,
что именно пятый этап — последний в судьбах атома и
что нет за ним еще следующих непознанных нами форм?
Но не будем заходить так далеко в наших исканиях.
Останемся пока в рамках доступного нам реального мира.
И здесь достаточно работы, чтобы суметь в свете мате-
риалистического понимания мира поставить и разре-
шить тысячи проблем текущей жизни. Перед лицом той
громадной творческой работы, которую настоятельно тре-
бует от нас окружающая жизнь, вооружимся теоретиче-
ским знанием, чтобы претворить общие идеи в практиче-
ские достижения!
1929 г.
ЗАКОНЫ ЭВОЛЮЦИИ
В ХИМИИ ЗЕМНОЙ КОРЫ
В конце XIX в. знаменитый норвежский геохимик и ме-
таллург Фохт сказал крылатые слова: «Внедрение идей
физической химии в геологические дисциплины даст нам
ту же живительную силу и смысл, которые дали идеи эво-
люции биологическим наукам».
Эти слова оказались пророческими. Действительно, за-
коны эволюции, выработанные на органической природе,
оказались применимыми с соответствующими изменениями
и к процессам минерального мира. И сейчас, после мно-
гих лет интенсивных работ по геохимии, петрографии и
минералогии, мы уже можем говорить об эволюции гор-
ных пород, о строго закономерном развитии рудных жил
и последовательности процессов застывания пегматитовых
жил и о связи между рядом других явлений, до сих пор
казавшихся разобщенными и независимыми друг от друга.
Мы понимаем под термином «эволюция» закономерную
последовательную связь явлений, вытекающих из преды-
дущих и приводящих неизбежно, в строго причинной
зависимости, к новым последующим состояниям более
устойчивого при данных условиях, а потому и более со-
вершенного характера. Отсюда — всякая сложная физико-
химическая система при закономерном изменении одной
или нескольких переменных ведет к определенным резуль-
татам, и начальное явление эволюционирует, сменяется но-
вым, которое можно предсказать, если известна полностью
диаграмма равновесия данной системы.
Дарвин построил такую систему для живых существ;
и, придав большое значение одной координате — естест-
венному отбору (включающему в себя борьбу за сущест-
вование), пренебрег или, вернее, ослабил значение других
переменных величин и на этом построил естественную
историю развития жизни. Позднее было много попыток
прибавить к главной переменной Дарвина еще и другие:
107
влияние взаимной помощи (П. А. Крапоткин, К. Ф. Кес-
слер), географического ландшафта (Л. С. Берг) и т. д.
Но все это не меняло основной установки признания за-
кономерного и непрерывного процесса изменений — эво-
люции животного вещества.
Гениальность Дарвина заключалась именно в том, что
он сумел упростить явления природы, отбросить все слу-
чайное и нехарактерное, или, выражаясь языком матема-
тика, сумел выбрать правильные координаты для своих
построений, определяющих смысл явлений природы.
Очевидно, такую же задачу надо было разрешить ис-
следователю, чтобы найти законы развития процессов не-
органической природы и в их многообразии и сложности
отыскать основные закономерные черты. Эта задача еще
не разрешена полностью. Однако уже полученные резуль-
таты в совершенно новом виде рисуют нам ход природных
процессов.
Прежние, казалось бы, искусственные схемы начинают
постепенно укладываться в логическую естественную си-
стему. Даже сама классификация минеральных объектов,
строившаяся ранее на случайных признаках, физических
или химических, сейчас заменяется естественной класси-
фикацией, правда, не столько самих объектов, сколько яв-
лений, положивших им начало.
Идеи даны, их разработка — в будущем.
Физико-химические циклы земной коры. Доступная
нашему непосредственному исследованию земная кора
есть не что иное, как сложная физико-химическая система
многочисленных химических элементов, соединенных ме-
жду собой в разных количествах, при различных усло-
виях многообразной окружающей обстановки.
Казалось бы — и мы долго так думали, — что природа
на тысячи способов использует комбинации этих элемен-
тарных тел, а десятки разнообразных геологических, гео-
физических и геохимических факторов еще более услож-
няют картину. Однако, чем больше мы накопляли,
систематизировали и изучали природные факты, тем яснее
обнаруживалось, что природные сочетания их не так
сложны в своей основе, ведь в них участвуют не все из-
вестные нам химические элементы, а лишь около двадцати
наиболее важных. Из внешних же факторов выделяются
только три: концентрация, температура и давление. Но и
этих переменных величин было более чем достаточно,
108
чтобы до чрезвычайности усложнить природную картину.
Надо было ее упростить, чтобы яснее представить себе
ход природных процессов.
Мы знаем сейчас, что все многообразие химических
процессов земной коры сводится к трем основным геохи-
мическим циклам, а именно: 1) циклу магматическому,
связанному с остыванием сложной системы расплава;
2) циклу климатическому, или циклу земной поверхности;
3) циклу метаморфическому (по мере проникновения про-
дуктов второго цикла в условиях глубин).
Температура и давление являются для нас основными
координатами земных систем. А изменения в концентра-
ции и сочетании элементов определяют собой основные
черты равновесия геохимических систем. Все остальные
факторы мы можем временно оставить без внимания.
Итак, мы упростим наши явления и наметим следую-
щие основные системы.
1. Цикл охлаждения расплавленного очага магмы.
Комплекс элементов, нагретых до общего расплава, испы-
тывает во времени ряд изменений по мере постепенного
падения температуры. Величина давления в начале про-
цесса неизвестна и зависит от того, где происходит про-
цесс: в глубинах или ближе к поверхности. Следовательно,
задача сводится к изучению тех процессов, через которые
пройдет расплав, богатый летучими газами, при охлаж-
дении от 1500—1200 до 0° при давлении в 3—5 тыс. атм
(на глубине около 12—15 км) и в 1—10 атм (на ее по-
верхности).
Эта упрощенная схема отражает, в сущности, основ-
ной геохимический процесс земной коры, который и опре-
деляет ход перемещения химических элементов.
2. Цикл перемещения элементов на поверхности Земли
под влиянием климатической обстановки. Случай более
сложный, но и он может быть сведен к более простой
схеме. На поверхности Земли имеется комплекс элемен-
тов, более разнообразный, чем в предыдущем случае.
Давление на поверхности близко к 1 атм, температура
колеблется довольно сильно, ±75°. Наша задача сводится
к тому, чтобы установить результаты химических процес-
сов для этих температур, определяемых климатическими
условиями, т. е. различными широтными зонами земной
поверхности. Эта задача еще усложняется жизненными
процессами, непостоянством климатического режима, вме-
109
шательством человека, но тем не менее и здесь мы имеем
строго определенную физико-химическую систему.
3. Третий цикл — метаморфический. Исходной точкой
его являются конечные продукты второго цикла, которые
переходят в новые комплексы в глубинах Земли, т. е. пе-
регруппировываются в условиях повышающихся давле-
ния и температуры. Здесь процесс идет без воздействия
каких-либо других факторов, кроме давления и темпера-
туры.
Этот цикл идет в строго определенном направлении
и подлежит точному учету.
Итак, мы имеем три геохимических цикла, в которые
укладывается подавляющее число геохимических процес-
сов земной коры.
В каждом из этих циклов процесс направлен на такое
перемещение элементов, которое позволило бы создать
новую систему, более устойчивую при новых условиях
данного цикла. В первом цикле все процессы определя-
ются понижением температуры от 1500 до 0°; во втором —
приспособлением к температурам отдельных широт и
к главным деятелям поверхности — воде и кислороду;
в третьем — увеличением давления с повышением тем-
пературы. И в каждом из этих процессов создается новая
система, способная сохранять свое состояние, т. е. сопро-
тивляться всем тем факторам, которые хотят вывести ее
из равновесия, уничтожить, растворить. Система стре-
мится образовать соединения, наиболее устойчивые про-
тив действия воды, кислорода и угольной кислоты воз-
духа. И в нашем понимании эволюция геохимических
процессов есть борьба за существование этих устойчивых
тел, за их сохранение и накопление. Поэтому физико-хи-
мический ход процесса является вполне сравнимым с хо-
дом процессов эволюции органической жизни. Мы только
выражаем его другими понятиями и словами, но внутрен-
ний смысл остается одним и тем же.
Мы здесь будем говорить только о первом цикле. К гео-
химическому пониманию его мы подошли лишь в послед-
ние годы, а между тем он определяет основной ход эво-
люции земной коры.
Раньше, чем перейти к изложению эволюции магмати-
ческого цикла, мы дадим схематическую картину одного
района как пример природных взаимоотношений. Считаю
это совершенно необходимым, так как наблюдение над
110
природой является тем фактом, который должен лежать
в основе всех наших построений.
Из наблюдений в природе. Летом 1929 г. вместе
с Д. И. Щербаковым мы посетили ряд месторождений
Забайкалья, область исключительно богатую различными
минеральными образованиями, скоплениями металлов и
самоцветов. Здесь детально изучены отдельные месторож-
дения вольфрамовых, серебро-свинцовых и цинковых руд,
драгоценных камней и золотые жилы. Накопился огром-
ный материал наблюдений и фактов, но были сделаны
только отдельные попытки свести эти наблюдения в еди-
ную картину образования минералов.
Мы осмотрели прежде всего вольфрамовые месторож-
дения, заброшенные в тайге, на высоте почти 1500 м над
уровнем океана. Мы увидели здесь ясные системы жил,
увидели, как вольфрамит в виде блестящих черных кри-
сталлов тянется почти от стенок жил внутрь серого кварца,
как эти жилы отделяются от породы тоненькой каемочкой
слюды и как местами за вольфрамитом следуют массы
сернистых руд, «съедающих» вольфрамовую руду. Мы
обратили особое внимание на кварц и увидели, насколько
изменчивы его свойства: то это дымчатые разности, кото-
рые иногда наблюдаются на начальных стадиях образова-
ния жил и напоминают кварцы пегматитовых образова-
ний Шерловой горы, то это белые, молочные кварцы, и
мы прекрасно видим, что они образовались после воль-
фрамита; по виду они напоминают кварцы золотых место-
рождений.
На наших глазах отдельные минералы начинают по-
степенно укладываться в определенную систему — одни
раньше, другие позже. Перед нами как бы кусочек длин-
ной ленты событий, отрывок без начала и конца. Поста-
раемся же проследить продолжение этого отрывка ленты
как в ту, так и в другую стороны. Начало процесса мы
видим в мощных пегматитах гранитов Борщовочного
кряжа. Здесь отражены первые отдельные начальные ста-
дии застывания гранита. Здесь вырисовывается перед
нами ранняя история соединения олова, тантала и квар-
цев — дымчатых, темных и светлых. Позднее кое-где их
сменяет серый, а потом блестящий на солнце белый сплош-
ной кварц. Пересекая Борщовочный кряж, мы увидели и
другие страницы этой же книги — страницы начала исто-
рии охлаждения гранитной магмы. Гранит этого мощного
!П
хребта весь испещрен и прорезан разнообразными жи-
дами. Они выделились при его застывании, пересекли
последними горячими выделениями как самый гранит,
так и окружающие сланцы и известняки, положили на-
чало пегматитовым скоплениям и выделениям олова и
вольфрама.
Мы едем далее по течению знаменитой реки Унды, где
много лет добывалось золото. Нам бросаются в глаза бе-
ловато-серые кварцы с пиритом и мышьяковым колчеда-
ном, кое-где вместе с ними и скопления кальцита. Это уже
более поздние странички истории, чем те, с которыми мы
познакомились в вольфрамовых рудниках.
Дальше на запад, по течению рек Шилки и Ингоды,
наше внимание привлекают именно эти более поздние
страницы. Золото уходит в сложные жилы со свинцовыми,
цинковыми и медными рудами, а халцедоновый кварц оп-
ределенно говорит уже о том времени, которое мы назы-
ваем концом процесса. Далее, около Нерчинска, мы видим
жилы киновари с настоящим халцедоном и баритом.
И теперь геохимические явления Забайкалья рисуются
нам уже как части единого целого, как ветви большого
сложного процесса. Схематически этот процесс изображен
ниже.
На данном отрезке времени и пространства гранитные
магмы для нас являются основными линиями системы.
Но мы ясно видим, что и они не первоисточники. Они,
в свою очередь, лишь какие-то закономерные следствия
других явлений в этой области и связаны с общей геоло-
гической историей Забайкалья.
История химических явлений в этой замечательной
области определяется законами физической химии, и
только сейчас мы начинаем понимать эти явления не как
отдельные независимые части, а как звенья общего, еди-
ного закономерного процесса охлаждения в глубинах рас-
плавленного очага магмы.
Эволюция магматического процесса ’. Наша задача —
дать объяснение этому процессу и подвести под него фи-
зико-химические обоснования.
1 Приводим схемы А. Е. Ферсмана беа изменения, хотя в настоя-
щее время взгляды на эти вопросы несколько изменились. —
Прим. отв. ре9.
112
Схема геохимической эволюции гранитных массивов
I — сульфидные пневматолиты; II —> жилы в оловом, вольфрамом и «слотом;
III » пегматиты (отмечены мелкими крестиками)
Рассмотрим сначала чисто теоретически судьбу охлаж-
дения сложного силикатного расплава, состоящего как из
очень легко-, так и из очень труднолетучих компонентов.
Расплав охлаждается, и из него по мере постепенного
понижения температуры выделяются легколетучие веще-
ства и последовательно начинают выкристаллизовываться
другие составные части. Однако еще до начала этого про-
цесса сам расплав в огненно-жидком виде может разде-
литься на несколько отдельных расплавов.
Для нас непосредственный интерес и значение имеет
второй этап процесса магматического расплава, на кото-
ром сосуществуют все три фазы вещества: жидкая (ог-
ненно-жидкая), твердая (кристаллическая) и газооб-
разная.
При определенном давлении или вязкости породы все
эти фазы могут сохраниться в одном месте, и наш расплав
9 А, Е. Фэрсмам
из
застывает в типичную горную породу. Но обычно эти
фазы разделяются: наверх, в окружающие породы, под-
нимаются летучие газы и пары. Они как бы вылавливают
из расплава некоторые рассеянные элементы, например
тяжелые металлы, вольфрам, олово. Вначале выделяются
наверх преимущественно сульфиды, в конце процесса —
фтористые погоны, богатые кремнеземом, оловом, воль-
фрамом. Эти эманации в зависимости от упругости газов
и величины давления делятся в кровле гранитного мас-
сива путем хорошо нам известной по лабораторной прак-
тике фракционированной перегонки и дают целую серию
погонов разного состава, т. е. то, что мы называем пнев-
матолитами.
Одновременно с этим из расплава будет постепенно
выкристаллизовываться твердое вещество. Первые выде-
лившиеся частицы могут избрать три пути. Первый
путь — благодаря своей тяжести они потонут в расплаве,
опустятся на глубину и там снова растворятся в более
горячих частях расплава, обогатив его соединениями про-
токристаллизации. Второй возможный для них путь —
остаться рассеянными в самом расплаве, и тогда при ох-
лаждении его образуется равномерно-зернистая порода
типа нормального гранита. И наконец, третий путь — это
когда выделившиеся вещества или собираются в отдель-
ные скопления, которые мы называем шлирами, или миг-
рируют к более холодным границам массива и накапли-
ваются на контактах.
Наконец, постепенно охлаждается и сам огненно-жид-
кий расплав, освобождаясь от летучих и ранее выкристал-
лизовавшихся компонентов. Здесь начинается новый этап
в судьбе магмы. Составы газовой и остаточной жидкой
фазы сближаются и делаются одинаковыми, и в равно-
весии остаются только две фазы: твердая и флюидная —
газово-жидкая.
Это и есть начало тех новых процессов, которые мы
называем пегматитовыми и которые в общем протекают
при температурах 400—800°.
Необычайно интересны, но и очень сложны явления
кристаллизации из этого флюидного состояния. Флюид-
ный расплав пропитан летучими компонентами. Пониже-
ние температуры (именно понижение, а не повышение)
в некоторых условиях может привести его в состояние ки-
пения. В этом расплаве накапливаются все остатки, все
114
мельчайшие примеси магмы — ее последние выжимки.
И в то же время, как пегматит охлаждается до 400°,
образуя мощные жилы, богатые полевым шпатом и соеди-
нениями элементов бериллия, редких земель, ниобия, тан-
тала и лития, охлаждаются и многочисленные пневмато-
литы, образуя одновременно с пегматитами кварцевые
жилы с оловом, вольфрамом и сернистыми рудами цинка,
меди и железа.
Пегматиты и кварцевые жилы пневматолитов почти
неизбежно сопутствуют друг другу и идут параллельно,
оказываясь явлениями, сопряженными и связанными
единством происхождения и общими корнями в магме.
При дальнейшем охлаждении флюидная масса нако-
нец достигает температуры критического состояния воды.
Теперь вместо двух сосуществующих фаз мы снова воз-
вращаемся к трем фазам. Снова начинают выделяться
пары летучих соединений, особенно вода, снова полу-
чаются растворы, но уже водные, и снова последовательно
идет выделение минералов иэ остатков пегматитов и пнев-
матолитов. Но в пегматитах уже почти ничего не оста-
лось в растворе. Пары воды могут здесь перерабатывать
лишь старые минералы и действовать на стенки трещин.
Практически эволюция пегматитов при этих температурах
уже закончена. Иначе протекает судьба пневматолитов.
Именно на этой стадии начинается их кристаллизация и
последовательно, шаг за шагом, идет выделение металлов
из горячих растворов — гидролитов.
Здесь можно видеть картину последовательности от-
ложений всех типов из ветвей охлаждающейся магмы.
Ход геохимических процессов напоминает ход процес-
сов эволюции живой природы. Общее течение геохимиче-
ского процесса ясно и определенно.
Но не простая геометрическая диаграмма определяет
пути кристаллизации, а сложная физическая система, не-
однородная во времени и в пространстве, геохимически
запутанная в своих сочетаниях. Не только горные породы
в своей последовательности и составе отражают законы
равновесия расплавленных масс, но и все остальные типы
минеральных ассоциаций, если не количественно, то каче-
ственно, гораздо более закономерны, чем мы это раньше
думали. И если в породах мы и встречаем таких не-
примиримых недругов, как кварц и нефелин, то не ме-
нее определенно выражены геохимические противоречия
8*
115
между вольфрамом и ртутью, между бериллием и сурь-
мой, равно как геохимически близки друг к другу воль-
фрам и олово или бериллий и литий.
Постепенно разбираясь в природных фактах, мы уста-
новили одинаково закономерное положение во времени и
в пространстве как самих элементов, так и отдельных их
сочетаний. В этой закономерности и лежит основная при-
чина того, что мы знаем в природе сравнительно мало
минеральных тел, менее трех тысяч сочетаний, а если бы
природа не выбирала строго определенные реакции, то мы
из известных нам химических элементов должны были по-
лучить число сочетаний, определяемое цифрой с 28 зна-
ками, что сделало бы практически невозможным какой-
либо минералогический анализ. Мы знаем, что, как только
где-либо обнаруживается наложение двух совершенно раз-
нородных процессов, не вытекающих нормально из эво-
люционного хода развития минеральных сочетаний при-
роды,' сейчас же появляется большое количество новых
минеральных видов, например месторождения Лёнгбан
в Швеции, где их количество измеряется несколькими
сотнями.
Только в наше время мы подходим к настоящей «есте-
ственной истории минеральных тел».
Перед нами раскрываются явления очень большого зна-
чения. Для их объяснения требуется громадная система-
тическая работа, требуется дальнейшее накопление фак-
тического материала. Только таким образом мы сумеем
связать отдельные звенья в общую цепь и раскрыть до
конца законы эволюции в химии земной коры.
1930 г.
СТРАНИЧКА ИЗ ГЕОХИМИИ
ОСАДОЧНЫХ ПОРОД
Уже давно, с 1768 г., известны были в окрестностях
г. Боровичей выходы угля, перемежающегося со слоями
глины, которые издавна энергично разрабатывались для
гончарной промышленности. Много раз поднимался также
и вопрос об эксплуатации угольных прослоек, залегаю-
щих здесь в нижнем ярусе каменноугольной системы. Но
добыча угля казалась малорентабельной и боровичский
уголь не мог конкурировать с другими сортами. Он при-
надлежит к типу так называемых бурых углей с довольно
значительным содержанием золы (до 20%) и огромным
содержанием пирита — серного колчедана, который, как
известно, не только вредит качеству угля, но и пред-
ставляет прямую опасность, обусловливая его легкое само-
возгорание и порчу топок при слабой тяге. Этот недоста-
ток пытались смягчить путем ручной отборки крупных
кусков колчедана, представляющего ценный продукт для
получения серной кислоты *. Однако мелкие кусочки пи-
рита оставались в угле.
Во время первой мировой войны, в 1915 г., начало раз-
рабатываться новое месторождение, лежащее близ устья
р. Крупы, впадающей в р. Мету в двух километрах выше
Боровичей.
Здесь на довольно большой площади обнаружен слой
угля, который в нижнем течении Крупы непосредственно
выходит на поверхность.
Разрез месторождения представляется в таком виде:
сверху речной и ледниковый нанос различной мощности
1 Больше ста лет колчедан кустарно добывался в окрестностях
Боровичей; женщины и дети собирали его в большие корзины
по руслу и берегам Крупы, Меты и других речек. Этот про-
мысел подал мысль устроить в 1860 г. в окрестностях Борови-
чей завод для получения серной кислоты, который, однако,
впоследствии был закрыт.
117
из валунов, крупных галек и песка. Этот нанос в нижней
своей части окрашен в ржавый цвет, благодаря окислению
колчедана. Ниже следует слой глины темно-серого цвета
средней мощностью до 75 см, и под ним прослойка бу-
рого угля мощностью до 0,5 м. Верхняя граница угля —
резкая; обычно она усеяна желваками блестящего кол-
чедана и, как будет отмечено ниже, представляет зна-
чительный интерес благодаря содержанию свинца и цинка.
Ниже угля залегает или новая прослойка черно-серой
глины или беловатые мелкие пески с многочисленными
остатками стеблей растений и неправильными кусоч-
ками угля.
На левом берегу р. Крупы велись вначале открытые
работы. На правом ее берегу и на берегах Меты пришлось
перейти к более трудной работе штольнями, пробивавши-
мися в мокрой, неустойчивой глине и песке-плывуне.
С минералогической точки зрения представляет инте-
рес колчедан, скапливающийся и в самом угле, и ниже,
в горизонте песков. Часть колчедана, преимущественно
пирита, образует неправильные скопления, шаровидные и
удлиненные тела. Другая, очевидно являющаяся продук-
том превращения растительных организмов, сплошь заме-
щает стволы и веточки папоротников и плауновых, нередко
до мелочей передавая структуру их коры. Изредка внут-
ренность этих стволов выстлана красивыми кристаллами
колчедана и остроконечными ромбоэдрами прозрачного
кальцита.
Здесь интенсивно идут процессы окисления серного
колчедана. Конкреции его на поверхности разрушаются,
покрываясь изящными кристаллами гипса и желтыми на-
летами сульфатов железа. Этот процесс окисления продол-
жается и на собранных образцах. Для сохранения их
в музее необходимо держать образцы в керосине или же
покрывать слоем лака.
Однако главный минералогический интерес этого ме-
сторождения заключается в другом. На поверхности боль-
шинства колчеданных скоплений, особенно в верхних ча-
стях угольного слоя, наблюдаются блестящие серебристые
налеты и кристаллики кубической формы, которые иногда
встречаются и в самой массе угля около скоплений
колчедана. В них нетрудно узнать свинцовый блеск. Хи-
мический анализ обнаружил в нем ничтожные следы се-
ребра. Весьма редко попадаются небольшие выделения
118
томной цинковой обманки и еще реже — медный кол-
чедан.
Таким образом, неожиданно выясняется присутствие
свинца, цинка и меди в такой генетической обстановке,
в которой их никак нельзя было ожидать. Действительно,
эти металлы, столь часто сопутствующие друг другу, мы
привыкли видеть в рудных жилах, в областях сильно на-
рушенного залегания горных пород в виде продуктов го-
рячих водных растворов или даже магмы. Поэтому совер-
шенно неожиданно их нахождение среди спокойного, почти
ненарушенного залегания земных слоев, далеко от тех
областей, где в различные эпохи нарушалось равновесие
земной коры и горячие растворы и эманации пробивали
себе дорогу на поверхность.
Очевидно, образование свинцового блеска в Борович-
ском районе должно быть связано с иными процессами и
с иной обстановкой химических превращений. Эта обста-
новка еще во многих отношениях не вполне ясна.
Неоднократно внимание исследователей привлекало
присутствие фтористого кальция в каменноугольных изве-
стняках Центральной России. Удалось установить широкое
распространение в осадочных породах красивого фиоле-
тового минерала — ратовкита — почти чистого фтористого
кальция. Этот минерал связан с самыми нижними гори-
зонтами московского яруса, т. е. лежит значительно
выше, чем боровичский уголь. Но он приурочен также
к строго определенному стратиграфическому горизонту,
проследить который можно на большом протяжении в Мос-
ковской и Калининской областях.
Встречается он также в Донбассе, по Северной Двине
и в других местах.
Происхождение таких значительных скоплений фтори-
стого кальция до настоящего времени оставалось загадоч-
ным. Было непонятно, откуда могли взяться такие массы
фтора. Хотя этот элемент содержится и в морской воде,
и в различных организмах, мы привыкли видеть большие
скопления его соединений только в рудных жилах или
в породах, измененных в связи с вторжением в земную
кору больших гранитных масс, причем нередко в сопро-
вождении бария, цинка и свинца. Откуда же явились все
эти элементы: свинец, цинк, медь, серебро и фтор среди
морских или прибрежных отложений каменноугольного
моря? Что заставило их выделиться в виде фиолетовых
1(9
прослоек ратовкита или блестящих кристаллов сернистых
соединений?
Каменноугольная эпоха вообще ознаменовалась рядом
крупных геологических явлений. Это было время широко
развитой вулканической деятельности, образования круп-
ных складчатых цепей, мощных тектонических сдвигов и
сбросов.
Огромные горные кряжи протягивались между совре-
менной Англией и центральной Азией, формировался
Урал. Расплавленные магмы устремлялись в трещины зем-
ной коры, образовывались рудные жилы с тяжелыми ме-
таллами. Как раз в это время создавались богатые мине-
ралами горные гряды в Центральной Европе и Урал с его
сказочными богатствами.
Наибольшей мощности достигли эти процессы в конце
каменноугольной эпохи, но они медленно и долго подго-
товлялись в течение неисчислимого количества лет.
Морские бассейны обогащались стекавшими с гор во-
дами, приносившими в растворе различные вещества из
размытых горных хребтов и разрушенных рудных жил.
Может быть, часть горячих водных растворов непосред-
ственно вливалась в каменноугольное море, то мелкое, то
глубоководное, постоянно менявшее свои берега. Воз-
можно, происходили и подводные вулканические извер-
жения, выносившие свои продукты прямо на морское
дно. Тем или иным образом морские воды могли быть
обогащены в большей или меньшей степени тяжелыми
элементами из глубоких земных недр.
Первая половина химического процесса была завер-
шена. Но надо было еще осадить растворенные в морской
воде составные части, заставить их выпасть на дно
вместе с теми глинистыми или известковыми отложе-
ниями, которые медленно накоплялись на дне изменчивого
каменноугольного моря. Начался цикл сложных химиче-
ских реакций, сходных с теми, которые сейчас идут в иле
океанов, в тине болот и озер, в наносах рек.
Сложный мир организмов должен был принять участие
в этих процессах, частично восстанавливая кислородные
соединения, частично поглощая некоторые из них для
своей жизнедеятельности. В мягком иле осадка должны
были отлагаться фосфаты с обычным для них содержа-
нием фтора. Среди массы гниющих растений должны были
скапливаться желваки серного колчедана, конкреции
120
углекислой закиси Железа, а также соединения тяжелых
металлов свинца и цинка, восстановленные этой своеобраз-
ной гниющей средой.
Большие количества серы и железа обусловливали
большие скопления колчеданов. Ничтожные количества
тяжелых металлов медленно концентрировались или си-
лами кристаллизации и диффузии, или же тем великим
агентом природы — органическим миром, который обла-
дает способностью улавливать из раствора ничтожные при-
меси, собирать и накапливать их. В этой сложной лабора-
тории накопления осадков на морском побережье созда-
вались прослойки угля с их интересными включениями.
Глины, пески, мергели, известняки многократно пересла-
ивались, сохраняя на себе следы тех геохимических и хи-
мических условий, которые много раз изменяли и конфи-
гурацию, и состав, и температуру каменноугольного моря.
Конечно, нарисовать полную картину этих явлений
еще невозможно.
Геохимия осадочных пород еще только начинает раз-
вертываться в трудах наших ученых, а минералогия об
этих образованиях обладает пока лишь отрывочными и
неполными сведениями.
1915 г.
МИНЕРАЛОГИЯ
И ГЕОХИМИЯ ПУСТЫНИ
Осенью 1925 г. мне удалось посетить пустыню Закаспия.
Особенно интересно было то, что я приехал сюда непо-
средственно после поездки на Белое море, за Полярный
круг, т. е. из области совершенно иных геохимических со-
отношений.
Я хочу бегло остановиться на некоторых своих на-
блюдениях, так как геохимия пустыни — еще далеко не
решенная проблема. Еще много исследовательской работы
должно быть проведено в этом направлении.
Каракумы представляют собой огромную область пе-
сков, общей площадью в 400 тыс. км2. Эта полоса длиной
в среднем в 800, а шириной в 500 км простирается от
уступов Усть-Урта и старого русла р. Узбой на западе до
Аму-Дарьи и предгорий Афганистана на востоке, от
оазисов Хивы и Хорезма на севере до линии Копет-Дага
на юге. В восточной своей части Каракумы пересечены
железной дорогой, которая как бы отсекает восточную
часть пустыни, суженную оазисами Чарджоу, Мерва и
Таджена. В этой части пустыни находится знаменитый Ре-
петек с его гипсами; здесь же около ст. Учаджи имеются
мощные «леса саксаула». Эта часть пустыни была наибо-
лее изучена, но центральная и западная части Каракумов
долгое время оставались мало исследованными. А между
тем именно с этой частью связан ряд промышленно-эко-
номических проблем: именно через эту часть проходят
исторически важные караванные пути из Ирана в Хиву.
Наши маршруты в ноябре 1925 г. проходили по цен-
тральной части пустыни, по так называемой линии Ун-
гуза, которая делит пустыню на северную горную поло-
вину (Заунгузское плато) и южную — песчаную. Север-
ная, лишь частично охваченная нашими маршрутами,
является, в сущности, элювиальной россыпью коренных
пород третичного возраста и представляет собой степь,
<22
бедную водой и растительностью, лишь местами прерывае-
мую огромными овальными впадинами выдувания в ко-
ренных породах.
Южная половина Каракумов — песчаная пустыня, но
в противоположность некоторым участкам восточных
Каракумов в ней почти совсем нет подвижных песков
и гряд. Наше внимание привлекла именно эта часть
песков.
Схематически область можно представить себе как за-
стывшее море песков. В южных частях пустыни мы видим
мелкобугристые пески с мало расчлененным рельефом и
с отдельными надвигающимися на культурные земли язы-
ками подвижных дюн, образованными сносами с Копет-
Дага. Далее простирается огромная зона грядовых песков.
Эти длинные неправильные гряды вытянуты приблизи-
тельно по меридиану и достигают высоты 10—20 м. Иногда
они имеют подвижные гребешки. Непрерывность гряд на-
рушается понижениями, частично песчанистыми, частично
покрытыми мелкими такырами.
Наконец, в северной части около знаменитых серных
бугров мы встречаем ряд впадин выдувания. В то время
Барханные пески в пустыне Каракумы
123
как в грядовых песках караванные тропы очень удобно
идут по линии гряд, здесь караванные тропы неизбежно
ныряют в глубокие впадины (до 20 м глубиной с очень
крутыми склонами). Но каково бы ни было направление
тропы, она везде встречает все те же волны песков!
Этой картине песчаного моря, однообразной на протя-
жении сотен километров, свойственны не только посте-
пенные изменения, но и резкие контрасты, нарушающие
ее монотонность. С юга на север, по направлению, к ко-
ренным выходам Заунгузского плато, постепенно изменя-
ются цвет и структура песков. Розовато-желтые тона юга
сменяются на севере более серыми. Мелкие глинистые ча-
стички постепенно исчезают, и песок приобретает типич-
ный вид однообразного равнозернистого агрегата.
Мы ехали до бугров — до первых коренных пород —
тринадцать дней. На протяжении всего пути мы видели
только песок, и вся жизнь района определялась им и егв
свойствами.
Стало понятно то значение, которое придают песку
обитатели пустыни. Песком засыпают они кровоточащие
раны, и своими капиллярными силами он останавливает
кровотечение, песком, ввиду отсутствия воды, «моют»
руки и тело, песком же осуществляется всякая необходи-
мая дезинфекция, так как, нагретый до 75°, он уничто-
жает паразитов и бактерий.
Но есть в пустыне и более важные и интересные осо-
бенности, резко нарушающие ее однообразие. Это, с од-
ной стороны, ее такыры и шоры, а с другой — бугры
центральных районов. И те и другие носят на себе столь
поразительные черты влияния пустынного климата, что
невольно привлекают к себе внимание. В однообразной
картине нескончаемого песчаного пути они создают кра-
сочные и яркие контрасты.
Такыры, особенно частые в южной половине Заунгуз-
ской пустыни, представляют собой совершенно ровные
площадки различной величины, от нескольких квадратных
метров до одного-двух километров в диаметре. Поверх-
ность такыра плотная, обычно красноватая. Гулко, как
торцовая мостовая, звенит он под ногой неподкованной
лошади. После небольшого дождя скользкая водонепрони-
цаемая поверхность такыра почти непроходима, а сильные
дожди превращают ее в сплошное озеро. Местное населе-
ние умело использует эту воду, отводя ее неглубокими
124
каналами в особые искусственные углубления. Под бле-
стящей поверхностью такыров залегают серые, немного
слюдистые пески, и в них нередко встречаются на разных
глубинах мощные гипсовые горизонты.
Знаменитые репетекские гипсы, т. е. гипсовые кри-
сталлы, цементирующие песок, здесь весьма распростра-
нены. У местного населения они носят наименование «дер-
даши» и употребляются для расчесывания шерсти или
растирания кожи. Мы с успехом применяли этот камень
для точки ножей.
Образование такыров необычайно интересно и вместе
с тем очень важно, так как вся жизнь пустыни связана
с ними. Они образуются путем заполнения низин вначале
действием ветра, носящего наиболее легкие песчинки,
а затем бурных весенних потоков, вымывающих из при-
легающих песков илистые частицы.
Вслед за этими двумя основными факторами вступает
в действие третий, а именно циркуляция вод подтакырных
горизонтов. Эти воды обесцвечивают пески, делают их
пепельными и придают черной слюде золотистый цвет «ко-
ШорыЗи^окраина такыра
125
шачьего золота». Вероятно, часть железа выносится в верх-
ний глинистый покров, что и обусловливает его типичный
розовато-красный тон, оправдывающий столь частое уме-
стных жителей название «кизил-такыр». Нередко такыр
затем снова заносится песками, на которых вновь образу-
ется такырная корочка. Таким образом растут многоэтаж-
ные такыры с погребенными водонепроницаемыми такыр-
ными горизонтами.
Очень характерны процессы развевания старого та-
кыра. Верхняя корочка, как более устойчивая, нередко
долго сохраняется в виде небольших останцев или столо-
вых вершинок. Серый, а не желтый цвет песка позволяет
определить, что перед вами развеянный ветром такыр; об-
ломки гипса или даже целый горизонт кристаллов репе-
текского типа подтверждают это определение.
Очень характерны для больших каракумских такыров
окружающие их венцы или ореолы подвижных песков.
Еще за несколько километров вы чувствуете приближение
к такому такыру, а высокие гряды подвижных барханов
с их острыми гребешками, обрывистыми к юго-западу,
прямо подсказывают вам, где будет такыр.
Однако эти особенности рельефа связаны, по-види-
мому, не с самой физико-химической средой, а с деятель-
ностью человека.
Такыры — места скрещивания караванных путей, ме-
ста колодцев, аулов, места скоплений овечьих стад,
тысяч верблюдов. Вырубание саксаула для отопления,
песчаной акации для крепления колодцев, уничтожение
травы стадами, наконец, просто разрыхление караванами
поверхностного слоя — все это уменьшает закрепленность
песков и придает им столь опасную подвижность. Занесе-
ние такыра песком грозит изменением условий жизни це-
лых районов.
Несколько иной характер имеют шоры, соры (по-турк-
менски, депизы). Это тоже обширные ровные простран-
ства, обычно до двух-трех километров в диаметре. Они
отличаются мелкобугристой поверхностью и подобно
такырам обрамлены высокими, крутыми склонами закреп-
ленных песков. Их поверхность, однако, лишена твердой
такырной корки. Это песок, сильно размягчающийся во
время дождей, с шероховатым микрорельефом, очень
темно-серого, бурого топа пли, наоборот, белоснежный,
в случае выделения солей.
126
Шоры, несомненно, связаны с солонцами. Но, по-види-
мому, и с такырами у них есть совершенно определенная
генетическая связь. Наши наблюдения как будто показы-
вают, что шор образуется нередко на месте раздува та-
кыра и, таким образом, соответствует как бы его более
глубоким горизонтам. Мы нередко наблюдаем здесь ос-
танцы репетекских гипсов, а обильные выцветы солей
говорят вам о направлении растворов из глубин к поверх-
ности.
Однако другие исследователи считают, что, наоборот,
заиление шора приводит к образованию такыра. Может
быть, в действительности встречаются как та, так и дру-
гая формы их образования.
В противоположность этим такырам и шорам пустын-
ного ландшафта необычайно красочными рисуются нам
знаменитые каракумские серные бугры Кырк-Джульба
(сорок бугров). Уже отойдя 180—200 км к северу от куль-
турной полосы, вы начинаете с более высоких бугров песка
замечать вдали группы одиноких, довольно резко очерчен-
Серные бугры в Каракумах
127
ных возвышений. Некоторые из них с обрывистыми, как
у скалы, склонами возвышаются на 40—50 м над волни-
стым морем песков. Издали они кажутся грандиозными
горными пиками, ибо в пустыне при отсутствии резких
элементов рельефа трудно на глаз определить масштабы и
высоту бугров, а расстояния до них и между ними совер-
шенно не поддаются определению, пока вы до них не
дойдете.
Эти бугры — останцы большого развеянного ветрами
плато коренных пород. Песчаный характер этих первич-
ных образований верхнетретичного и более молодого воз-
растов в значительной степени способствовал образованию
песчаной пустыни, а их более плотные и крепкие части
уцелели до сих пор в виде знаменитых серных бугров.
Красная полоса окисленной зоны делит большинство круп-
ных бугров на три части. Нижний остов состоит из по-
лосатых песков и песчаников. Затем идет красный пояс
и, наконец, — верхушки из белоснежных рыхлых песков
с серой. Именно эти верхушки, высотой в 10—20 м и с диа-
метром в основании примерно в 100 м, и привлекают наше
внимание не только замечательными скоплениями прекрас-
ной серы, но и процессами пустынного минералообразо-
вания.
Поднимаясь по склонам очень крутых, иногда обрыви-
стых бугров, в некоторых местах встречаешь огромные
количества рогулек и обломков кремня самых разнообраз-
ных оттенков — серых, ярко-желтых, красных, как сер-
долик, фиолетовых, черных. Множество таких обломков
покрывает некоторые впадины выдувания около бугров.
На солнце эти кремни блестят и сверкают, как лакиро-
ванные, а при более близком рассмотрении вы легко мо-
жете подметить на них пустынный загар.
Поднявшись по склону, вы скоро выясняете, откуда
берутся эти рогульки. Среди слоев коренных песков це-
почками и сплошными прослойками лежат скопления полу-
опалов и кремней. Их образование не связано с тепереш-
ним климатическим режимом. Они образовались раньше,
еще на дне морского бассейна, когда в процессах диаге-
неза скапливались массы подвижного кремнезема, частью
в виде кварца или халцедона, частью в виде полуопала.
Эти подвижные и легкорастворимые формы кремнезема
позднее под влиянием климатического режима и его фак-
торов перемещались — мигрировали.
128
Лаковые корочки на рогульках, вымытых дождем или
выдутых из песка ветром, представляют лишь еще слабые
формы этой миграции. Но каково же было наше удивле-
ние, когда в буграх Чеммерли и Дарваза-кыр, в 250 км к се-
веру от Геок-Тепе, мы увидели целые зоны кремневых но-
вообразований, которые, как корой или панцирем, со всех
сторон перекрывали шапочку серного бугра. Подвижная
кремнекислота не только пропитывает отдельные участки
рыхлых песков с серой, но образует целые корки до 1 см
мощности, спаянные гипсом и другими сернокислыми со-
лями пустыни. Несомненно, что и сейчас этот процесс
еще продолжается, хотя и в более слабой степени. На
бугре Чеммерли мы нашли замечательные образования,
в которых волокнистый гипс в пустынной корке с поверх-
ности замещался тонкими полуопаловыми и кремневыми
корочками.
Здесь, на этих останцах, в одевающей бугры полу-
мертвой массе гипса, полуопала и сложных желтых суль-
фатов железа, мы впервые почувствовали всю мощь гео-
химии пустыни, всю грандиозность процессов извлечения
из глубин к земной поверхности наиболее подвижных рас-
творимых систем 1 и их закрепления в виде новых устой-
чивых минеральных сочетаний.
Подобно тому, как пустынный загар образует защит-
ную корку на обломках различных пород, так здесь крем-
невая и гипсовая кора образовала броню вокруг серных
вершинок, защищая их от механического размывания
и сохраняя от всесокрушающей деятельности ветра,
не допуская окисления серы. Химические процессы пу-
стыни здесь проявились в самых резких и ярких своих
формах.
Совершенно другие картины развертываются перед на-
ми в полярных странах. Яркие впечатления скитаний по
Хибинским массивам за Полярным крутом, наблюдения
над минералогией берегов Белого моря говорят о процес-
сах совершенно иного порядка.
Химические процессы северных стран нам хорошо из-
вестны по данным многочисленных экспедиций на Шпиц-
берген, Новую Землю и в Гренландию. Но тем не менее
общий характер этих процессов еще не уяснен. Наши мно-
1 Правда, при условии нахождения в глубинах кремнезема в под-
вижной форме.
9 А. Е. Ферсман 129
голетпие работы на Хибинском массиве за Полярным кру-
гом, в условиях типичного полярного ландшафта, позво-
лили углубить эти наблюдения. Неоднократно, странствуя
по нагроможденным на горных плато глыбам, мы прово-
дили параллель между северной пустыней и песчаными
пустынями юга. Эта мысль проскальзывала и у многих
других путешественников, которые сравнивали унылый,
сглаженный полярный ландшафт с пустынями юга не
только по внешним формам, но проводили и ряд химиче-
ских аналогий.
Однако этот вопрос очень сложен и заслуживает более
глубокого анализа. Что поражает нас в приполярной при-
роде? Прежде всего — огромное накопление продуктов
механического разрушения и почти полное отсутствие хи-
мических реакций. Низкие температуры, слабое почвооб-
разование, незначительность гумусного покрова, отсутст-
вие богатой микрофлоры на поверхности Земли — все это
замедляет темп поверхностных химических процессов, или
даже делает их частично совершенно невозможными. Ме-
ханическое разрушение опережает химический распад.
Что может быть заманчивее для минералога, чем эта
свежесть всех минеральных образований полярного ланд-
шафта? Ни почвенный слой, ни зоны окисления или каоли-
низации — ничто не скрывает от вас первичных образо-
ваний. В месторождениях минералов Хибинской тундры,
в древних пегматитовых жилах все сохранилось в дев-
ственной красоте и чистоте и все это лежит на поверх-
ности.
Медленный темп химических процессов — первая ха-
рактерная особенность геохимии полярных стран. К ней
присоединяется вторая особенность, а именно: мощное
механическое разрушение, связанное с резкими колебани-
ями температуры, с разрушающей деятельностью замер-
зающей воды, с истирающим действием льда, с могучей
деятельностью ветра, буранов и вихрей. Огромные накоп-
ления обломков создают горные плато Хибин, мощные
осыпи заполняют долины. В тех местах, где осадков мало,
ярко сказывается континентальный полярный климатиче-
ский режим. Крупные продукты механического разруше-
ния остаются на месте. Как в солнечной пустыне на юге,
так и здесь намечаются области механически обусловлен-
ной формы рельефа — зоны выдувания. Ветер сносит с вер-
шин и склонов мелкие частицы, сдувает снег с горных
130
хребтов и открытых плато, и зимняя влага скапливается
лишь в понижениях, оставляя сухими и пустынно-голыми
«мертвые тундры». Часами и днями скитаясь по остро-
угольным скалам среди горных вершин хибинских масси-
вов, мы часто говорили о пустыне севера, сопоставляли
с картинами знойных пустынь Африки, но разгадать ее
полностью не могли. Северная пустыня еще ждет истолко-
вания ее своеобразных химических процессов.
Чем отличается северная пустыня от пустыни юга, ха-
рактернейшие черты которой рисуют нам классические
научные работы? Что общего между ландшафтом поляр-
ных областей и опаленными солнцем Каракумами? В чем
состоит различие между ними?
Сходство усматривается прежде всего в преобладании
как в тех, так и в других условиях механических фак-
торов разрушения. Накопление продуктов механического
распада, перенос их ветром и ливневыми потоками, сла-
бое развитие поверхностного почвенного слоя и гумусных
Сглаженный полярный ландшафт и механическое разрушение породы
в Хибинах. Кольский полуостров
9*
131
горизонтов — все это, несомненно, сходные черты. От-
сутствие осадков создает и на юге обломочные и галеч-
ные пустыни, подобные плато хибинских тундр. Времен-
ные паводки, бурные потоки пролювиальных ливней в пер-
вом приближении лишь грубо сортируют обмолочный
материал, придавая ему сходство с несортированными лед-
никовыми наносами, и среди моря песков мы видим
останцы, обвеянные, но не разрушенные ветром и покры-
тые обломками скал.
Эти картины, несомненно, сходны с полярной пустыней
и ее ландшафтом. Тот же бурный ветер, те же скачки
температуры с раскалыванием и откалыванием глыб, те
же безводные пространства с продуктами механического
нагромождения.
Но есть и огромное различие, которое создает непро-
ходимую пропасть между режимом пустынь разных ши-
рот. В знойных субтропических пустынях мы должны счи-
таться с рядом важнейших факторов геохимического
порядка, как-то: могучей дневной инсоляцией, ускорен-
ным темпом химических реакций и, наконец, с характер-
ным для южных пустынь направлением циркуляции мине-
ральных растворов — из глубины к поверхности.
Первый фактор — инсоляция — всем хорошо известен.
В жаркие солнечные дни температура воздуха, достигая
75—80°, создает в верхних частях земной поверхности
настоящие термальные условия, значение которых тем бо-
лее важно, что этот высокий дневной нагрев не всегда
сменяется холодными ночами; летом в Туркмении и ночью
температура иногда доходит до 42°. В такие ночи песок
не успевает охладиться. Даже поздней осенью и зимой мы
наблюдаем в Каракумах сильную дневную инсоляцию, од-
нако при значительной разнице между дневной и ночной
температурой. Перед восходом солнца температура
воздуха опускалась до —7°, потом начиналось быстрое по-
тепление и уже к 2—3 часам дня песок нагревался до
+ 30°. И это в конце ноября!
Сильное нагревание резко повышает интенсивность хи-
мических процессов, ускоряет их течение и перемещает
направление реакций в сторону, отвечающую высокотем-
пературным условиям. В этих условиях образуется ряд та-
ких минеральных тел, которые мы привыкли видеть не
среди нормальных образований земной поверхности, а,
скорее, в типичных горячих жильных растворах. Все, что
132
подвергается действию атмосферных факторов, быстро из-
меняется. Химический распад и поверхностное разруше-
ние доводятся до конца. Намечается резкое разделение на
продукты химически стойкие, — кварц, кальцит — и про-
дукты, химически измененные и изменяемые. Эти послед-
ние находятся в более подвижном состоянии, чем первые.
Часть их, как, например, частицы каолина из разрушен-
ных полевых шпатов или выцветы солей, легко уносится
ветром. Другая часть переходит в растворимые соли и,
разделяя судьбу пустынных вод, или просачивается в глу-
бину, или смывается в пониженные области (озера, шоры,
такыры).
Таким образом, главная роль солнца в пустыне заклю-
чается в разделении механических продуктов на химиче-
ски стойкие, создающие основу пустыни, и на подвижные,
•которые накапливаются в строго определенных участках.
Другая особенность геохимических процессов пустыни
юга состоит в особой циркуляции растворов в верхних
горизонтах песчаных и глинистых образований. Конечно,
после обильных осадков происходит нормальное просачи-
вание воды и растворенных в ней веществ с поверхности
в глубину. Но и этот ход процесса, который мы наблю-
дали в Каракумах, протекает далеко не так, как в север-
ных широтах.
В песках дождевая влага проникает не глубоко. Свое-
образными капиллярными силами песка она удерживается
между его частицами, сохраняясь в определенных горизон-
тах. Особенно замечательна судьба воды, падающей на
такыр. Здесь ее проникновение в глубину почти невоз-
можно. Этому препятствует зализанная и замазанная по-
верхность такыра. Вода может здесь продержаться два-три
дня. Зато колоссальное количество воды устремляется
в какие-либо случайные или искусственные впадины или
поглощается окружающими такыр песками. Но те же ка-
пиллярные силы — влагоемкость песка — не позволяют и
этим водам проникать далеко, и они сохраняются в виде
своеобразных песочных водоемов, которые туркмены ис-
пользуют как колодцы.
Трудно говорить, таким образом, о каких-либо нор-
мальных водоносных горизонтах в поверхностных слоях
пустынь. Очевидно, только очень детальный анализ ре-
зультатов длительных стационарных наблюдений на месте
сможет пролить свет на эти явления.
133
На фоне этих основных черт южной пустыни необы-
чайно интересным является ход циркуляции водных раст-
воров. В самих песках, в огромной, подавляющей части
нашей пустыни такая циркуляция, если она и есть,
выражена весьма слабо. Зато на площадях такыров и осо-
бенно связанных с ними шоров мы наблюдаем цикл гео-
химических явлений, несомненно, большого значения. Со-
левые растворы из глубин как бы вытягиваются к поверх-
ности, образуя выпоты солей различного состава.
При высыхании после дождей мы наблюдали в Караку-
мах, как темно-серая поверхность рыхлого шора, как
снегом, покрывалась выцветами солей, извлеченными из
глубин. Однако эта реакция протекает далеко не так про-
сто, как принято думать. Под поверхностью такыров, а
вероятно, и шоров создается особый горизонт отложе-
ний гипса, который в Каракумах необычайно постоянен.
Это — горизонты репетекских гипсов, которые, по-види-
мому, типичны для всего Закаспия. Они представляют со-
бой подтакырые пески, богатые слюдой и зацементирован-
ные сплошным кристаллическим гипсом.
Ярким видом миграции к поверхности является пере-
мещение кремнезема, о чем до сих пор мы знали сравни-
тельно мало, но что играло огромную роль в пустынях
Австралии и южной Африки. Знаменитый пустынный за-
гар с лакированной блестящей поверхностью камней яв-
ляется одним из видов такой миграции подвижного крем-
незема вместе с солями железа и марганца. Выше мы уже
упоминали об этом явлении.
Наконец, мощным химическим фактором субтропиче-
ской пустыни нужно считать ветер. Ветер пустыни в са-
мых разнообразных видах дифференцирует рыхлые эле-
менты разрушающихся пород, и эоловый процесс играет
в пустыне крупную роль. Когда вы пересекаете Каракумы
по меридиану, вам бросается в глаза постепенное измене-
ние характера песков. В районе коренных пород Цент-
рального Унгуза вы встречаетесь с галечным и обломоч-
ным материалом и с очень крупнозернистым песком.
Вследствие господствующих здесь северо-восточных ветров
при продвижении к югу величина частиц песка уменьша-
ется. Уже на расстоянии в 100 км от культурных оазисов
вы начинаете в песках подмечать своеобразные черты
лёсса: песок менее чист, он пачкает руки, склоны не всегда
определяются углом падения сыпучих тел, а иногда они
134
прямо вертикальные, как в лёссе. Микрорельеф посте-
пенно меняется, и незаметно вы вступаете в полосу пред-
горий, где пески с карбонатными частицами перемываются
и смываются арычными и пролювиальными водами.
Таким образом, эта по существу механическая диффе-
ренциация приводит в конечном счете к дифференциации
химической. Легкие и легче истираемые частицы солей
карбонатов и глинистых продуктов уносятся дальше, чем
скопления устойчивого кремнезема. Недаром под некото-
рыми такырами мы замечали значительные скопления
блестящей на солнце золотистой слюды.
Чем же характеризуется пустыня с геохимической
точки зрения?
Пустыня представляет собой область восходящих ра-
створов, лишенную почвенного гумусного покрова, область
механически накопленных частиц, дифференцированных
силой ветра, с преобладанием химически наиболее стойких
минеральных образований и с местными скоплениями
подвижных неустойчивых химических группировок.
Так можно определить пашу среднеазиатскую пу-
стыню. Но это лишь одна сторона сложного комплекса
природных явлений. Тот географический ландшафт, кото-
рый мы называем пустыней, еще не охвачен научным
сознанием во всей его полноте.
1926 г.
МИНЕРАЛОГИЯ
И ГЕОХИМИЯ ПЕЩЕР
Для геолога и геохимика, изучающих недра земли,
особый интерес представляют открываемые им подземные
пустоты самой различной формы и величины. Происхож-
дение этих пустот неодинаково. Одни из них являются на-
стоящими пещерами, т. е. образуются под влиянием рас-
творяющей деятельности подземных вод в плотных горных
породах — известняках, доломитах, гипсах, но часть пе-
щер, несомненно, образуется и не химическим путем,
а под влиянием процессов горообразования или, как гово-
рят геологи, тектоническим путем. Природа третьих пе-
щер связана не с растворяющей работой подземных вод,
а с деятельностью человека.
Внимательное изучение таких подземных пустот не-
редко выясняет их связь с древними горными выработ-
ками. Так, например, знаменитая Чаувайская пещера на
юге Ферганы долгое время считалась естественным при-
родным образованием, тем более что она располагается
в районе многочисленных карстовых пустот и пещер. Но,
когда мы подвергли ее более детальному исследованию,
выяснилось, что эта пещера является древней выработкой
и слагается из ряда отдельных ходов, проложенных рудо-
искателями. Эта пещера может служить примером той
системы подземных выработок, которая была принята
в X—XI вв. в Средней Азии и имела целью при возможно
меньшем количестве вытянутой породы выбрать самые
богатые гнезда руды.
Строение такого рода пустот отвечает совершенно дру-
гим закономерностям, чем те, которые характерны для
естественных пещер.
В природе, однако, имеется ряд случаев, когда отли-
чить пещеры этих двух типов друг от друга весьма за-
труднительно. Дело в том, что искусственные выработки
обычно следуют за частями месторождений, наиболее бо-
138
гатых рудой, а эти части месторождений нередко пред-
ставляют собой не что иное, как заполнение древних кар-
стовых образований осадками рудных растворов.
Поэтому горные работы нередко следуют как раз по
направлению тех природных пустот или трещин, которые
и раньше существовали в данном районе. Нам пришлось
видеть такого рода пещеры в Средней Азии. Это — на-
стоящие карстовые пещеры, вымытые циркулирующими
подземными водами, в которые позднее проникли теплые
растворы из глубин. Местами осадки их полностью запол-
нили эти пустоты, образуя трубчатые рудные тела. В дру-
гих местах растворы отлагались по стенкам, оставляя
огромные свободные подземные пустоты.
Таким образом, одной из первых задач изучения при-
родных подземных пустот является выяснение их проис-
хождения и глубокий анализ той работы, которую прово-
дил в пещерах человек, используя их для разных целей.
Заполнение пещер различными минералами может
быть связано с разными моментами в истории самой пе-
щеры.
Одни образования мы должны приурочить к процессам
возникновения пещер. Для карстового процесса харак-
терно именно то, что вещества, получившиеся от раство-
рения пород, преимущественно известковых, отлагаются
уже в другом месте. Но, помимо этих первичных отложе-
ний, связанных с самим процессом образования пещер,
гораздо более широкое распространение имеют осадки бо-
лее позднего времени. Они связаны с проникновением
в свободные полости различных растворов, которые всту-
пают в реакцию с породами стенок и образуют те или
иные минералы.
Что касается первого процесса, одновременного с воз-
никновением и развитием самого карста, то здесь мы
должны различать два типа отложений. С одной стороны,
химические — в результате переработки растворами изве-
стняков, каменной соли или гипсов, с другой — накоп-
ления на дне самих пещер нерастворимых остатков от
растворения этих пород. К первым относятся изве-
стные всем сталактиты, сталагмиты и известковые корки
различного рода, придающие замечательную красоту и
разнообразие сталактитовым пещерам. Химическая при-
рода сталактитов может быть очень различной; чаще всего
их образуют известковый шпат, барит, целестин, судь-
137
Кристаллы льда из Кунгурской пещеры. Урал
фаты разных металлов, гипс, лед и т. п. С практической
точки зрения очень важно образование чистого, прозрач-
ного кальцита — исландского шпата. В ряде случаев от-
лагающаяся на стенках известковая кора отличается зо-
нальной окраской. Так образуются, например, красивые
мраморные ониксы, служащие прекрасным декоративным
материалом.
Многие месторождения мраморного оникса в Мексике
и Алжире связаны именно с такими поверхностными вод-
ными растворами, переотлагающими углекислый кальций
в отдельных частях подземных пещер.
Вероятно, несколько иного происхождения мрамор-
ные ониксы Закавказья, любоваться которыми мы можем
в великолепных облицовках станции «Киевская» Москов-
ского метрополитена. По-видимому, в этом случае мы
имеем дело с осадками глубинных тёплых растворов.
Наряду с образованием в пещерах красивых сталак-
титов и сталагмитов мы наблюдаем здесь и другой
очень важный процесс. Известняк, гипс пли доломит
растворяются, углекислые или сернокислые соединения
(38
Один из валов Кунгурской пещеры
выносятся, и остается нерастворимое вещество, главным
образом в виде глинистых продуктов кремнезема, а также
ряда окислов трудно мигрирующих химических веществ,
особенно окислов алюминия, железа и ванадия. Такой
глинистый или илистый остаток от растворения известня-
ков, обычно характерного ярко-красного или бурого цвета,
откладывается в нижних частях пещеры или подземных
ходов и нередко переслаивается сталагмитовыми корками,
придавая им полосатую красную окраску.
Эти красные глинистые образования нередко носят
название «терра росса» (красная земля) и имеют большое
практическое значение. Они весьма богаты глиноземом и
окисью алюминия. Содержание последнего иногда на-
столько велико, что мы должны их считать бокситами, бо-
гатыми рудами алюминия. Правда, в последнее время все
более и более выясняется, что самые крупные скопления
бокситов представляют собой озерно-континентальные и
прибрежно-морские отложения, но несомненно, что неко-
торые месторождения бокситов связаны с карстовым про-
цессом.
Однако гораздо разнообразнее и шире процессы позд-
нейшего заполнения ранее образованного карста. В этом
случае мы также различаем несколько типов химических
процессов. ।
К первому типу мы относим заполнение полостей хи-
мическими осадками и механическими продуктами, посту-
пающими с земной поверхности. В пустотах карста иногда
накапливаются массы глины, почвы и других поверхност-
ных образований. Нам известны месторождения чистых
глин-каолинов, которые, несомненно, возникли путем ме-
ханического осаждения. Это — продукты разрушения гра-
нитных пород, принесенных порой издалека и осевших из
быстротекущих рек в углублениях карстового русла. Та-
ковы, например, своеобразные воронки в архейских изве-
стняках Финляндии, заполненные каолином или глинами.
Заполнение таких воронок и пещер механическими
наносами идет в широких масштабах. При этом наносы
несколько подразделяются (дифференцируются) по тяже-
сти, и наиболее тяжелые составные части песков, так
называемые шлихи, нередко накапливаются в пониже-
ниях карста или в отдельных воронках. Такое явление
характерно, например, для золота. В ряде африканских
месторождений пески в карстовых воронках богаче воло-
140
Друза кристаллов нальцита
том, чем на других участках известкового плато. Точно
так же и в алмазоносных областях Африки кристаллики
алмаза благодаря своему высокому удельному весу не-
редко скапливаются именно в понижениях и пустотах
карстового ландшафта.
Ко второму типу нужно отнести образования, возник-
шие под влиянием деятельности живых организмов. Пе-
щеры — излюбленное место обитания диких зверей. Они
нередко приносят сюда свою добычу, вследствие чего в пе-
щере за огромные промежутки времени скапливается
большое количество костей, т. е. фосфорной кислоты,
фтора и кальция. В результате образуются сложные руды
фосфатов, алюминия, железа и кальция. Сюда же надо
отнести и скопления в пещерах помета летучих мышей.
Эти скопления бывают иногда настолько мощными, что
приобретают практическое значение как источник пре-
красного удобрения. Интересно отметить, что, поскольку
эти образования связаны с живыми организмами, в них
нередко содержится высокий процент азотной кислоты,
и отдельные горизонты их оказываются пропитанными
селитрой.
<41
В крымскйх пещерах в меловых известняках, а также
в пещерах Кавказа минералоги находили красивые волок-
нистые массы калиевой и натриевой селитр.
К третьему типу пещерных образований относятся за-
полнения пустот снизу осадками глубинных вод. Сюда
нужно отнести прежде всего термальные горячие воды,
выносящие из глубин соединения различных металлов.
Рудоносные растворы, проникая в известняки, пробивают
себе дорогу по трещинам, выискивая наиболее податли-
вые места, например узлы пересечения нескольких си-
стем трещин. Но главным образом они заполняют те
свободные пустоты, пещеры и карстовые ходы, которые
они встречают на своем пути. Процесс этот протекает
сложно, так как растворы содержат в себе ряд активных
веществ, например угольную кислоту, а несколько повы-
шенная температура усиливает их растворяющее действие
на стенки пещеры.
Нередко эти воды богаты соединениями цинка и
свинца. Таким образом в свободных полостях накапли-
ваются руды сульфидов, карбонатов и другие. Очень
крупные рудные месторождения связаны в целом ряде
случаев именно с этим типом заполнения карстовых по-
лостей.
Сюда же надо отнести заполнения ряда пещер выделе-
ниями серно-кислого бария (барита) и серно-кислого
стронция (целестина). Прекрасным примером таких ба-
ритовых пещер являются некоторые пещеры Средней
Азии, где барит образовал крупные карнизы и венцы на
стенах свободных полостей. Укажем также па знамени-
тые стронциевые пещеры Средней Азии, в которых стенки
покрыты сплошными корками целестина.
Наконец, к четвертому типу надо отнести полное за-
мещение стенок карстовых полостей рудными растворами,
проникающими сверху. Действия этих растворов, содер-
жащих например железо или никель, приводят к раство-
рению карбонатных пород и замещению их рудообразую-
щими минералами.
Проследив ряд ценных в промышленном отношении ми-
нералообразующих процессов, мы показали, какое гро-
мадное значение имеют пещеры и карстовые полости для
концентрации химических веществ и для образования
ряда полезных ископаемых.
142
Мы должны прямо сказать, что до последнего времени
в науке о пещерах, так называемой спелеологии, не было
обращено достаточно внимания на то, что образования
карста и пещер есть процесс чисто химический. Изучение
этого процесса возможно лишь в том случае, если будет
установлен ход всех тех геохимических процессов, кото-
рые происходили в данной системе пород и последова-
тельно вели к переносу — миграции — отдельных химиче-
ских элементов и к их переосаждению.
Только такой анализ карстовых процессов может по-
мочь открыть еще не одно новое месторождение полезных
ископаемых.
1942 г.
ПРОСТЫЕ КАМНИ
Рассказывают, что философ Кант, рассматривая коллек-
цию янтарей с включенными в них букашками, заметил,
что, если бы они могли рассказать про свою жизнь, как
было бы просто тогда писать историю.
Эти слова всякий раз приходят мне на ум, когда я
останавливаюсь перед камнями, не имеющими писаной
истории. А между тем я твердо знаю, что история их
рождения, превращения и смерти не менее замечательна,
чем судьба тех самоцветов и алмазов, о которых так много
писалось.
Мне вспоминается эпизод моей молодости, когда я
уже увлекался камнями и имел свою прекрасную коллек-
цию минералов.
Я бродил по берегу моря, в окрестностях Одессы, со-
бирая на скалах кристаллики кальцита, выискивая друзы
гипса в слоях глины. Особенно привлекала мое внимание
морская галька. Однажды после сильной бури весенние
волны выбросили на берег несколько ярко-зеленых, слабо
окатанных камней. Я собрал эти камни и отнес в универ-
ситет с просьбой определить их. Профессор университета,
старый минералог Прендель с удивлением посмотрел на
камни, отнес их в лабораторию, проделал несколько
химических опытов с паяльной трубкой, затем заказал
шлиф и предложил мне прийти за ответом через
неделю.
Я был очень удивлен, когда узнал от профессора, что
это кусочки нефрита, правда не настоящего, но того, что
он называл нефритоидом, т. е. измененной змеевиковой
породы, которая у нас не встречается и, очевидно, была
завезена в Одессу кораблями. Профессор просил меня
прийти еще через несколько дней. И вот замечательный
рассказ, услышаннный от него, я помню еще и сейчас,
хотя с тех пор прошло около пятидесяти лет.
144
«Это камни из Новой Зеландии, — сказал профессор. —
Я уже несколько лет занимаюсь изучением тех осколков,
которые волны прибивают на берег у подходов к Одес-
скому порту. И я давно уже обратил внимание, что среди
этих камней очень много «иностранцев», по-видимому,
выброшенных с иностранных пароходов. Большинство
иностранных торговых судов из разных далеких замор-
ских стран приходят в Одессу за хлебом и в качестве
балласта нередко берут груз камней из того порта, от-
куда они вышли. В последние годы, — закончил свой рас-
сказ профессор Прендель, — очень много кораблей при-
ходило из Новой Зеландии, и образцы, которые вы при-
несли с Ланжерона, до мельчайших деталей напоминают
те зеленые породы, из которых сложена значительная
часть этого острова, лежащего у берегов далекой Ав-
стралии».
Этот рассказ приоткрыл мне одну из страниц истории
странствования зеленых камней. Она относилась не к тем
доисторическим временам, когда сложным караванным
путем шел в Европу завоеванный в специальных походах
зеленый нефрит. Она повествовала о новых путях про-
движения камня, созданных мировым рынком и мировой
промышленностью.
Помню, что долго еще я не мог освободиться от впе-
чатления, произведенного на меня этим рассказом
о судьбе зеленых голышей, лежавших на моей ладони.
С тех пор прошло много лет. Но, чем больше мне при-
ходилось вникать в историю камня, тем больше убеж-
дался я, что и грани самого кристалла, и его блеск, и
цвет, и мельчайшие особенности его строения, его спут-
ники и бесконечное количество мелких признаков опре-
деляют не только его природу, но рассказывают и о его
долгой жизни, нередко измеряемой миллиардами лет.
Недаром опытный минералог безошибочно определяет
по образцу камня происхождение породы, нередко даже
называет ту копь, откуда привезен данный камень, или
тот рудник, где он встречается. Он называет родину
камня как раз по тем мельчайшим неписаным закономер-
ностям отдельных деталей, черт, оттенков, форм, сочета-
ний, которые трудно определить словами, а истолковать
их можно только при многолетнем опыте.
Иногда история кампя рисуется пе менее ярко, а хро-
нологические даты его прошлого определяются почти
JO А. Е. Ферсман
145
с такой же точностью, с какой археолог или историк
определяют возраст изделий каменного века.
Блестящие завоевания физики и радиологии научили
нас читать возраст камня на нем самом. Подсчеты радио-
логов с достаточной точностью определяют количество
тех десятков миллионов лет, которые прошли со вре-
мени образования самоцветов в отдельных частях земной
коры.
Мы знаем сейчас, что красный эвдиалит в Хибинских
тундрах родился примерно 300 млн. лет назад из горячих
расплавов, насыщенных парами воды и летучих газов.
Мы знаем, что бериллы, топазы и чудный амазонский
камень Ильменских гор Южного Урала имеют несколько
меньший возраст — примерно 230 млн. лет. Стариками
кажутся рядом с ними замечательные лунные камни —
беломориты с берегов Белого моря, возраст которых
свыше 1600 млн. лет.
Разве это не еще одна прочитанная страница истории
Земли?
Спуститесь по лестницам метро и посмотрите на пе-
стрые узоры желтого и красного мрамора крымской Яйлы.
Вам сразу бросятся в глаза остатки ракушек самых раз-
нообразных форм, обломки кораллов — следы бурной
жизни юрского моря.
Историю этого мрамора прочесть еще легче. Здесь нам
на помощь приходит палеонтолог со своим учением об
эволюции животного мира и палеогеограф, воссоздавший
картины того древнего ландшафта, того климатического
режима и всей той обстановки, в которой шло образова-
ние на дне юрских морей известкового осадка, превра-
тившегося в наше время в этот прекрасный декоративный
камень.
Но присмотритесь к нему еще внимательнее глазом
минералога и вы прочтете в камне не только историю его
рождения, но сумеете разгадать и его дальнейшую судьбу
в истории юга России.
Камень пересечен целым рядом трещинок и жил. Одни
из них — более старые — образовались еще тогда, когда
камень был значительно мягче и не был еще затронут
теми процессами, которые превратили мягкий известняк
в красивый мрамор. Это — жилки белого цвета, и в них
часто встречаются кристаллики пирита и черные точки
какого-то органического вещества, напоминающего гра-
146
фит. Эти жилки уже давно «залечены», и по ним мрамор
трудно расколоть.
Их пересекают другие жилы — желтоватые; химиче-
ский анализ выявил в них большое содержание магния.
Они, безусловно, связаны с периодом преобразования
известняка в мрамор. Они говорят нам о тех еще загадоч-
ных процессах, которые спаяли мягкий известняк в плот-
ный мраморовидный камень Яйлы.
Есть еще и третий вид жилок. Они пересекают жилки
первых двух видов, состоят из желтого кальцита, на-
поминая нам те сталактиты и сталагмиты, которые и
в настоящее время образуются в пещерах Крыма. По ним
глыбы камня раскалываются на большие плиты. Опытный
рабочий знает природу каждой из этих жилок и умело
пользуется ими, для того чтобы вырезать плотную сту-
пеньку или отколоть нужную для памятника плиту.
Каждый тип жилок имеет свою техническую ценность.
Эти жилки и рассказывают нам историю крымского
мрамора. Никто до сих пор не обращал на них внимания,
да и я занялся ими только потому, что в Гаспре было
жарко, большие ломки с интересными изверженными
породами были далеко, а под боком ломали серый мра-
моровидный известняк для Севастопольского распиловоч-
ного завода.
И эти маленькие жилки оказались для меня дороже
самых интересных открытий новых минералов. Они были
дороги именно тем, что рисовали судьбы этого камня
в течение почти сотни миллионов лет, о которых не со-
хранилось ни памятников, ни летописей, ни даже легенд.
Таким образом, еще раз подтвердился мой тезис:
в каждом камне написана его история, надо только
суметь ее прочитать.
И чем больше будут уточняться методы научного ис-
следования, чем глубже мы будем вникать в природу
камня, изучать его свойства, тем шире и неожиданнее
будет раскрываться прошлое простого камня, тем точнее
будет выявляться хронология его истории, а, следова-
тельно, и история Земли.
В этом и состоит величие науки. Она не только опи-
сывает настоящее, но учит видеть в настоящем черты
прошлого, понимать будущее и предсказывать то, чего
мы пока еще не знаем, но хотим знать.
1945 г.
10*
ОКРАСКА ГОРНЫХ ПОРОД
И ПОЧВ
Минералог начинает с фактов и наблюдений. Подчиняясь
этому, я прежде всего попытаюсь подобрать ряд отдель-
ных ярких картин месторождений, но расположу эти
картины в определенном порядке, который в дальнейшем
откроет глубокие и тесные взаимоотношения, существую-
щие между течением геохимических реакций, начиная
с высоких температур магмы и кончая холодными осад-
ками земной поверхности, и последовательностью изме-
нения цветов.
Две замечательные картины врезались в мою память.
На глубине 1300 м работает рудник Пршибрам в Чехо-
словакии. Широкие и высокие штреки, сверкающие ме-
таллом забои. Яркий свет ацетиленовых ламп отража-
ется тысячами огней в сплошной массе свинцовой руды —
серебристый, серо-стальной, блестящий металл заполняет
рудную жилу, и только кое-где посередине жилы видны
пятна или полосы прозрачного кварца, серого сидерита
или белого кальцита.
Вторая картина — подземная выработка на Кольском
полуострове, в Монче-тундре. В темно-зеленой извер-
женной породе (нориты) сверкают сплошные золотисто-
желтые массы магнитного колчедана, богатого никелем.
Весь забой, потолок, стены — сплошь из «металла»; тем-
ными, почти черными массами выступают местами сили-
каты, образовавшиеся при самых высоких температурах
кристаллизации (свыше 1300°). Сернистый металл по-
ражает своей непрозрачностью, металлическим блеском,
резко отличным от хорошо знакомых нам светлых тонов
нефелина и апатита — этих тоже сверкающих, но про-
зрачных и слабо окрашенных минералов Хибинских гор.
На сотни тысяч квадратных километров разлились
в Сибири покровы черных базальтовых пород, подняв-
шихся по неведомым путям из глубин общей базальтовой
148
постели, на которой тихо колышутся гранитные мате-
рики. Эти магмы изверглись и протянулись черными по-
лосами; мрачными утесами стоят они на порогах сибир-
ских рек и громадными черными массами окаймляют их
берега. Такими же базальтами залито дно океанов и сло-
жены разбросанные среди них вулканические острова.
Темные, зелено-черные кристаллы оливинов и авгитов,
магнитный железняк, блестки магнитного колчедана, ба-
зальтовое стекло, богатое железом, характеризуют эти
мрачные, звенящие, как металл, породы, образовавшиеся
при температурах выше 1000°. С ними тождественны
базальтовые покровы Индии, Южной Африки и Пата-
гонии.
Совершенно иную картину дают граниты: будут ли
это пестрые гранито-гпейсы Карелии, серые граниты
Урала, сероватые, с включением посторонних пород гра-
нодиориты Средней Азии или розовые граниты Забай-
калья — всюду в районах развития гранитных интрузий
нас встречают светлые тона, среди которых еще светлее
и белее кажутся жилы аплитов и пегматитов — самых
последних стадий кристаллизации гранитных расплавов.
С белым кварцем, светлым полевым шпатом и редкими
сверкающими самоцветами они вырисовываются в виде
гребней валов, цепей среди разрушенных гранитных мас-
сивов. Все темное, что попадает в эти условия, нацело
растворяется или выпадает уже на первых стадиях кри-
сталлизации жил в виде черного шерла, черно-бурого
биотита, бурых и черных редкоземельных минералов. Все
черное здесь непривычно, и кажется, что законы, управ-
ляющие распределением цветов в природе, совершенно
сознательно не дали пегматиту красок, чтобы гуще чер-
нело в нем соединение редких металлов и ярче горел ро-
зовый турмалин, зеленый берилл или золотистый топаз!
Но оставим область мрачных расплавленных пород и
перейдем к химическим образованиям на земной поверх-
ности — известнякам нашего юга, отложившимся в глу-
бинах морей мелового и третичного периодов. Это
белоснежные меловые скалы у Белгорода, Изюма или Ин-
кермана, которые слепят вас даже тогда, когда вы проно-
ситесь мимо них в вагоне поезда; это белые скалы на
Волге, утесы по Чусовой на Урале и по Белой.
От белых, желтоватых, розоватых, серых (лишь из-
редка черных от примесей угля) известняков мы можем
14»
перейти к гипсам — белоснежным скалам по р. Сылве на
Урале, на берегах Суры в Поволжье, известняково-гипсо-
вым толщам Северного Кавказа, Средней Азии, Крыма.
Самые чистые белые сорта гипса мы называем алебаст-
ром, и трудно назвать что-либо более белое.
Направим наш путь еще дальше к югу, к солнцу,
туда, где на почвах и водах выступают соли — белые,
бело-желтые, как сахарная пудра, осадки озер Поволжья,
Крыма, Казахстана, Средней Азии, Западной Сибири —
самого разнообразного состава, с калием, натрием, каль-
цием, магнием, хлором, бромом, серной кислотой.
Спустимся в глубину знаменитых соляных копей
Илецка, где в грандиозных камерах, освещенных боль-
шими электрическими фонарями, со всех сторон сверкают
кристаллы блестящей каменной соли. Прозрачные, как
льдинки, сосульки соли свешиваются со стенок камер,
всюду шуршит белоснежная мука, всюду соль — эмблема
белого, прозрачного, растворимого, соль как одно из начал
вещества у алхимиков. Продолжая писать эту статью
о смене цветов горных пород и минералов, я поднимаю
глаза и за окном вижу залитую солнцем картину «белого
камня». Пушистыми массами лежит снег на темных со-
снах, громадные искрящиеся сугробы наметаны холодным
ветром, с крыши свешиваются прозрачные сталактиты
льда. Играют в морозном солнечном утре шестигранные
снежинки, напоминая мне об еще одном белом мине-
рале — твердой воде. Передо мной низкотемпературное
белое химическое соединение кислорода и водорода, под-
вижный легкорастворимый минерал земной поверхности.
Мы рассмотрели ряд картин. Соединим теперь их
вместе, поступив так: слева направо будем располагать
природные явления, породы или минералы в порядке по-
следовательности их образования. В данном случае эта
последовательность совпадает с понижением темпера-
туры, с переходом от более глубоких расплавленных масс
к химическим осадкам поверхности. Мы можем, значит,
сказать, что наше направление слева направо обозначает
постепенное понижение температуры от 1500 до 0°; пере-
ход от более глубоких частей земной коры к поверх-
ности; переход от металлов и металлических соединений
к типичным солям.
Приведенный нами ряд не случаен, он в достаточной
степени закономерен. Можно сказать, что силикатные
150
соединения глубин, возникшие при более высоких тем-
пературах, отличаются темной окраской и непрозрач-
ностью, тогда как химические соединения, образующиеся
на земной поверхности из растворов, светлы, белы и
прозрачны. Одновременно с последовательным измене-
нием наблюдается переход окраски от тяжелых, твердых
и нерастворимых соединений к прозрачным, легким и
мягким кристаллам, растворимым в воде, подвижным, не-
устойчивым. Таким образом, окраска минералов есть вы-
ражение глубоких закономерностей, лежащих в основе
нашей природы и изучаемых геохимией — наукой о за-
конах сочетания и распределения атомов в земной коре!
Известняки, соли, гипсы, песчаники, мраморы окра-
шены очень светло; но ведь, помимо этих химических
осадков, окружающая нас мертвая природа состоит из об-
разований и других цветов, тогда вместо белой картины
снежного ландшафта мы можем нарисовать иную кар-
тину — непролазной бурой и черной весенней грязи. Мы
должны рассказать о гораздо менее радостном пейзаже
мрачных красок осени с их красно-бурой листвой, черной
и мокрой землей, мутными и грязными потоками... Об
этой стороне нашей природы я хочу рассказать под-
робнее.
Я вижу картины природы наших средних или север-
ных широт: стаял снег, и обильные мутные весенние
воды сносят мелкие частицы земли, обнажается буро-се-
рая темная почва, перемываются ледниковые глины,
растворяются соединения железа, чтобы осесть глубже
темными буро-желтыми слоями. Ветер навевает серые
песчаные дюны; кругом все серо, угрюмо, лишено ярких
и чистых красок. В сложных химических реакциях, про-
исходящих на земной поверхности под влиянием кисло-
рода и угольной кислоты воздуха, органической жизни и
воды, разрушаются минералы глубинных пород; все раст-
воримое растворяется, все подвижные соли натрия, каль-
ция, магния, хлора, серной и угольной кислоты переходят
в раствор, уносятся в моря, океаны. Остается неподвиж-
ный остаток — кора выветривания, покрывающая громад-
ные площади поверхности Земли. В сложном сочетании
сил абсорбции и поглощения солей, атомов, ионов рожда-
ется серая, бурая почва. В исследованиях академика
К. К. Гедройца начинает вырисовываться эта своеобраз-
ная физико-химическая система, удерживающая в себе
151
тяжелые несимметричные атомы элементов и отдающая
все сферические шарики ионов. В ней трудно различить
отдельные минеральные виды и определенные химиче-
ские соединения. Особые законы электростатических сил
управляют этими системами коллоидов и тонко измельчен-
ных кристаллических частиц, величина которых измеря-
ется микронами.
Как хорошо нам знакомы эти серые грязные краски
земли в наших широтах, знакома серо-бурая пыль лет-
них проселочных дорог и буро-желтые осадки болот,
ручьев и озер!
Но перенесемся через черноземные южные степи
к берегам Черного моря, где на ярком солнце Крыма нас
встретят пестрые краски южного ландшафта. Здесь се-
рые, грязные, неопределенные тона сменяются бурыми
шоколадными и каштановыми; они резко выделяются на
фоне белых известняков. На Черноморском побережье
Кавказа, около Батуми, они сменяются яркими тонами —
красноземом (латеритом). Двумя красными поясами опо-
ясана земля вдоль тропиков, и красные почвы Северной
Африки, Индии, Мексики и Бразилии указывают на гран-
диозный химический процесс образования красноземов.
На некоторых островах Индийского океана мощность
этого покрова доходит до 1000 м.
Осадками черно-красного и бурого цвета покрыты глу-
бины океанов; красные океанические илы, подобно поч-
вам земной поверхности, образуют здесь свою кору вы-
ветривания. В темных илистых массах, так же как и на
поверхности Земли, накапливаются соединения тяжелых
металлов — марганца, железа, никеля, кобальта и меди.
Но поистине замечательные краски я видел в песках
Каракумских и Кызылкумских пустынь Средней Азии.
Сплошное однообразное поле песков — это только кажу-
щаяся схема пустыни: острый глаз туркмена различает
много оттенков песков. С самолета, пролетающего над
пустыней, можно видеть, как разнообразны цвета песков,
как пестрит ковер пустыни, разрезаемый шоколадно-крас-
ными, сверкающими на солнце водами Аму-Дарьи и по-
крытый зелеными пятнами оазисов и белыми полями со-
лончаков. Огромны такыры — на десятки километров тя-
нутся розовые такырные площадки; красным и бурым
поясом окружен бугор Чеммерли; сверкает желтая
окраска самородной серы, ярко горят золотистые сулъ-
152
фаты железа — здесь вся палитра цветов — от белых и
желтых до красных п черных!
Но вот под вами галечные «пустыни» Заунгузского
плато или ровные спокойные скаты размываемых вер-
шин Кара-Мазара в долине р. Сыр-Дарьи. Черными
осколками и обломками усеяна ровная поверхность по-
катых склонов, камни отшлифованы, отполированы пу-
стынными вихрями с мельчайшей пылью, все покрыто
пустынным загаром — черным, полуметаллическим,
с красным, бурым, шоколадным отливом; но достаточно
удара молотка, чтобы под тонкой пленкой такого загара
камня увидеть разнообразные породы и минералы.
Контрасты и крайности определяют природу пу-
стыни: темные цветущие оазисы и отрезанные от них, как
ножом, безжизненные пески Средней Азии; черные, тем-
ные, красные краски камней и скал и белоснежные поля
солей. Здесь резко отделяются легкорастворимые белые
соли от нерастворимого осадка, создавая контраст между
белыми солями хлористого натрия и темными коллои-
дальными гидратами железа и марганца, образующими
пустынный загар. Эти краски напоминают текинский ко-
вер и афганскую тюбетейку, где так же контрастно и
вместе с тем гармонично сочетаются различные цвета и
оттенки.
В цветной палитре — все краски полынных степей,
лёссовых покровов скал, нагорий, пустынь, здесь основ-
ные черты южного ландшафта, в котором тенистый оа-
зис — лишь небольшой кусочек природы, затерянный
в мире желтых, бурых и красных красок.
Как отличны белоснежные дюны северных побережий
Франции, Бельгии и Германии от песков наших средне-
азиатских пустынь! Когда проезжаешь мимо прибрежных
дюн, поражает белизна этих песков, указывающая на низ-
кую степень окисления, на разложение всех окрашенных
веществ. Это краски холодного севера.
Весной 1924 г. мы впервые приехали в Среднюю Азию.
После светлых картин северной весны, после кофейных
разливов Сакмары и Урала, после безжизненных и одно-
образных по колориту степей Казахстана нас охватило
очарование яркой, красочной Ферганы. Через цветущие
оазисы Федчепко, равнины лёсса и безжизненные адыры
приехали мы на рудник. Здесь среди штабелей руды и
отвалов рудничных пород я впервые осознал значение
153
красок для минералога, ибо трудно себе представить бо-
лее пестрый и замечательный ковер цветов. Ярко-синие
и зеленые пленки медных соединений покрывали обломки
пород, то сгущаясь в оливково-зеленые бархатистые ко-
рочки ванадиевого туранита, то расходясь голубыми то-
нами водных силикатов меди. Налеты соединений вана-
дия переливались желто-оранжевыми и зелеными тонами.
Все виды соединений железа — желтые и золотистые охры,
ярко-красные гидраты и буро-черные сочетания железа
и марганца — пропитывали отдельные участки пород;
даже горный хрусталь приобретал здесь ярко-красный
цвет («компостельский рубин»), прозрачный барит ста-
новился желтым, бурым, красным «рудным баритом». На
розовых глинистых осадках пещер выкристаллизовыва-
лись красные головки алаита — ванадиевой кислоты.
Незабываема эта картина пестрых ярких красок, в ко-
торой геохимик видит прежде всего высокую степень
окисления марганца, железа, ванадия и меди, преобла-
дающие во всем минеральном царстве Ферганы благо-
даря южному солнцу, ионизированному воздуху с его ки-
слородом и озоном, разрядам электричества в часы тро-
пических гроз, с превращением азота в азотную кислоту,
быстрому сгоранию растительности без обычного восста-
новления.
В нарисованных выше картинах мы видели за-
кономерную смену окрасок; от полярных шпрот до сол-
нечных пустынь и глубин океанов цвета сменялись в та-
ком порядке: белый, серый, желто-бурый, коричневый,
красно-коричневый, красный, темно-красный, черный.
Этот порядок указывает нам на роль солнца, окисле-
ние накаленных докрасна камней субтропиков, на
постепенное перемещение полос поглощения от фиолето-
вого конца к красному одновременно с усилением общего
поглощения лучей. И снова при высоких температурах,
в условиях обилия солнца, света и тепла — темные не-
прозрачные тона!
Наравне с этим мы рисовали картину пестроты кра-
сок рудных месторождений пустынь и субтропиков, где
преобладают желто-зеленые, желтые, оранжевые, крас-
ные, синие, зеленые тона.
Здесь к солнцу и теплу присоединяется кислород —
в виде то активного озона, то азотной кислоты. Все эле-
менты переходят в высшие степени окисления, энергия
154
ионов металлов усиливается, сами ионы уменьшаются
в размерах. Яркие краски, вызванные полосами поглоще-
ния, всегда сопровождают соединения таких ионов, а их
сочетания с огромными клубками хлора, иода или даже
кислорода уже предопределяют и законы их окраски.
Географию ландшафтов и цветов мы соединяем с геогра-
фией геохимических явлений.
Раньше чем подвести итоги нашим впечатлениям, сле-
дует несколько слов посвятить окраске растительности.
Мы знаем, как закономерно меняется она, начиная с яр-
ких зеленых красок листвы и травы, кончая яркими со-
четаниями ковра цветов; через буро-желтые цвета отми-
рающих клеток, желтые, бурые и оранжевые краски
осенней листвы она доходит почти до черных тонов ого-
ленных на зиму деревьев. Соломенно-желтые поля, вы-
горевшие буро-желтые склоны, темные тона лесов гово-
рят о первом этапе химических превращений. Желто-бу-
рый покров осени, желтые, ржавые весенние воды
с гуминовыми кислотами, желтые тона торфяников с от-
мершими водорослями и растениями; потом идут бурые
тона погребенных в глубинах углей, сапропелитов, бог-
хеда, затем появляются тона темнее, краснее, коричневев
(тонкие пластинки черных углей все еще просвечцрают
ярко-красным цветом). Этот ряд заканчивается черйыми,
блестящими углями — антрацитами с почти металличе-
ским блеском и абсолютно непрозрачными графитами.
Так в истории растительных остатков с ее длитель-
ными процессами, измеряемыми десятками и сотнями
миллионов лет, наблюдается все тот же порядок смены
цветов: желтый—темно-коричневый—темно-красный—
черный—полуметаллический.
В 1936 г. советские ученые при изучении гуминовых
кислот и углей в рентгеновских лучах обнаружили, что
все эти вещества по своему внутреннему строению со-
стоят из мельчайших колец углерода, которые сжимаются
последовательно в генетическом ряде: лигнин—гумино-
вая кислота—бурый уголь—антрацит—графит. При этом
увеличивается удельный вес, сближаются бензольные
кольца, лучи света наталкиваются на непроходимый
барьер и не могут проникнуть через вещество. Так от
светло-бурого вещества молодых углей мы переходим
к черному углю и к полуметаллическому графиту. Глубо-
кая закономерность смены цветов следует за химиче-
155
скими превращениями, указывая, что цвет есть лишь
внешнее выражение более глубоких законов природы.
Уходя от поверхности Земли, покрываясь мощными сло-
ями осадков, подчиняясь влияниям температуры и давле-
ния глубин, соединения древесины и клетки растений кон-
чают свою эволюцию, завершаясь черными, непрозрач-
ными антрацитом и графитом.
Следует отметить замечательное свойство соединений
углерода поглощать посторонние вещества. В листве де-
ревьев накапливаются и концентрируются тяжелые ме-
таллы как при жизни растений, так и после их смерти;
ванадий, серебро, золото, свинец, уран, цинк и другие
металлы накапливаются в этих остатках органической
жизни, и зола угля содержит иногда целые «рудники»
таких редких и ценных металлов, как германий и ва-
надий.
Усиление окраски растительных соединений идет на-
равне с поглощением этих металлов, и мы в дальнейшем
убедимся, что одна и та же причина управляет тем и
другим процессом.
РОЛЬ химии
В ГОРНОМ ДЕЛЕ И ГЕОЛОГИИ
Мы внаем, что в народном хозяйстве огромную роль иг-
рает использование недр. Все, что связано с увеличением
добычи полезных ископаемых, помогает разрешить на-
сущнейшие хозяйственные проблемы.
Еще недавно изучение месторождений полезных ис-
копаемых было областью геолога, в которой не было ме-
ста «негеологически мыслящему». Поиски и разведки по-
лезных ископаемых велись методами полевой геологии,
очень ценной по своим приемам, но недостаточной в своем
настоящем виде для разрешения ряда практических во-
просов. Наконец, само полезное ископаемое было объек-
том горного промысла только до момента его извлечения
из недр Земли. С началом его переработки начинался но-
вый этап, резко обособленный от горного дела. В области
металлургии, по старым традициям, эти части единой за-
дачи несколько сближались, но для нерудного и, в част-
ности, солевого сырья, для химической промышленности
разрыв между отдельными этапами был очень резким.
По мере развития промышленности стало очевидным,
что такое разделение неправильно и практически вредно.
В горное дело все более и более стали внедряться хими-
ческие методы. Усложнилось и самое использование при-
родных объектов. Простое сжигание нефти сменилось
сложными химическими и физическими приемами
очистки и дистилляции — вплоть до крекинга. Глина из
материала для строительства и для грубой керамики сде-
лалась основным материалом для сложнейших керамиче-
ских и физико-химических производств. Это вызванное
потребностями жизни усложнение методов горнообраба-
тывающей промышленности непрерывно возрастало. Вне-
дрение химических методов в процессы использования ми-
нерального вещества приняло сейчас гигантские размеры.
Однако внедрение химической мысли в самую геологию,
157
в проблемы научного изучения полезных ископаемых зна-
чительно отстает, и новые течения смелой химической,
вернее говоря, геохимической мысли еще не всегда встре-
чают признание и часто вызывают возражения.
Что представляет собой полезное ископаемое или его
месторождение с научной точки зрения? Сейчас нам со-
вершенно ясно, что каждое природное минеральное тело —
это физико-химическая система, состоящая из определен-
ных составных частей — элементов, образовавшаяся и
существующая в определенной физико-химической обста-
новке. В каждом месторождении мы различаем прежде
всего минеральное тело с определенным комплексом
свойств, с определенным химическим составом, тесно
связанное с известной обстановкой, с рядом спутников.
Размеры тела и его свойства являются результатами ка-
ких-то определенных геологических процессов в широком
смысле этого слова.
Современная минералогия различает, таким образом,
самый минерал, его первичные составные части и про-
цесс, положивший ему начало. Исследователь должен не
только изучить данное полезное ископаемое, но также и
выяснить историю и условия, при которых это ископае-
мое образовалось, вскрыть то, что мы называем генези-
сом. Изучением минерала или полезного ископаемого (что
совершенно одинаково, так как полезность — понятие ус-
ловное) занимается минералогия, а изучением отдельных
элементов, входящих в состав его, и его спутников —
геохимия. Изучение же природных физико-химических
процессов — это область особой ветви минералогии,
а именно генетической или, если можно так выразиться,
исторической минералогии, которая как бы перебрасы-
вает мост между минералогией и геохимией, с одной сто-
роны, и дисциплинами чисто геологического характера —
с другой.
Эта новая постановка вопроса вырисовывается еще бо-
лее четко, когда мы подходим к изучению определенного
месторождения полезных ископаемых, т. е. накопления
их в более значительных количествах, когда встают во-
просы залегания ископаемого, формы его глубины, рас-
пределения примесей, запасов и т. д. Все эти вопросы
с должной полнотой разрешаются не столько механиче-
ским выявлением форм, элементов залегания, простран-
ственных соотношений, сколько углубленным геохимиче-
158
сКйм анализом всей длинной истории данного месторож-
дения, т. е. изучением процесса, который положил ему
начало, и физико-химическим толкованием этого про-
цесса.
Именно поэтому изучение природного процесса при-
обретает огромное научное и практическое значение.
Понять месторождение можно лишь путем углублен-
ного анализа его истории, т. е. изучения явлений во вре-
мени. Отсюда и зародилось то научное течение, которое
старается объяснить отдельные месторождения генети-
чески, которое говорит о генетических типах и циклах,
о генетических соотношениях отдельных руд и об их
связи с определенными геологическими явлениями и пе-
риодами. Так родились понятия о геохимических эпохах.
Анализ каждого месторождения может дать практические
Солепад в ущелье Бардынкуль. Ферганская котловина
159
результаты, только если для пего будет построена так йй-
зываемая геохимическая схема.
Если наше месторождение возникло непосредственно
в расплавленных магматических породах, то очень важно
установить его связь с определенным моментом закри-
сталлизовывания магмы. Если оно оформилось очень рано,
подобно магнетиту в гранитной породе, то оно будет
представлять отдельные пятна (шлиры) или же приуро-
чиваться к границам массива — тяготеть к контактам.
Если полезное ископаемое связано с последними момен-
тами расплава, с его остаточной частью, то мы найдем
его в жильных выделениях пегматитового типа. Образо-
вание таких ископаемых мы будем связывать с летучими
веществами и искать их в верхних частях массивов.
Сложные физико-химические равновесия силикатного
и сульфидного расплавов определяют законы распределе-
ния отдельных минеральных тел. Эти равновесные си-
стемы изучает современная теоретическая и эксперимен-
тальная петрология.
Иные генетические явления намечаются для пневма-
толитических образований, т. е. образований, которые
выделились из газообразных соединений, большей частью
в присутствии перегретой воды. Эти процессы протекают
при температурах выше критической точки воды (374°),
и по мере постепенного понижения температуры после-
довательно выделяются отдельные компоненты. Это дает
возможность построить пространственно-хронологические
схемы, где каждый минерал и элемент занимает свое
место в зависимости от времени и продолжительности его
выпадения.
Для отдельных фаз этого длительного процесса харак-
терен свой комплекс минеральных тел. Стадия, на кото-
рой образовалась жила, предопределяет накопление в ней
характерного для данной стадии вещества. Так, для од-
ной области вольфрамовых месторождений нами на осно-
вании совокупности отдельных наблюдений в разных ча-
стях этой большой геохимической провинции была
построена схема взаимоотношений встречающихся здесь
тридцати минеральных видов, в которой каждый минерал
занимал определенное пространственное и хронологиче-
ское место. По этой схеме легко можно было установить
для каждого данного момента совокупность наиболее ха-
рактерных и типичных минералов и, наоборот, для каж-
160
дого минерального вида или для каждого химического
элемента определить наиболее типичные для него фазы
процесса. Такая схема позволяет по наличию «спутни-
ков» предугадать не только нахождение того пли иного
металла, но и характер его наиболее вероятного распреде-
ления в жиле, позволяет по комплексу минералов сразу
исключать из разведки жилы определенно не вольфрамо-
вых фаз и т. д.
Этот же метод с еще большим успехом может быть
применен и к горячим, и к холодным водным растворам.
Здесь уже вместо чисто эмпирических генетических схем
нередко можно подставить экспериментально прорабо-
танные физико-химические схемы, как, например, для со-
ляных равновесий и для соляных осадков.
Такие геохимические схемы должны быть выработаны
для разнообразных генетических условий земной коры.
Хотя до сих пор в этом направлении было проведено
сравнительно немного работ, тем не менее основной путь
выявился очень ясно и определенно.
Таковы наши основные положения химизации геоло-
гических представлений. Такова новая сущность науки
о полезных ископаемых.
Перейдем теперь к анализу отдельных приемов, необ-
ходимых для научного и научно-практического изучения
каждого месторождения.
Научное изучение месторождений полезных ископае-
мых сводится к следующим основным моментам: поиски,
разведка, определение качественных и количественных
показателей, технология методов использования. Эти
этапы исследования непосредственно связаны и не всегда
могут быть обособлены друг от друга.
Поиски месторождений требуют от геолога углублен-
ного понимания геохимии данной области. Старые спо-
собы поисков «по интуиции» сейчас заменяются глубоким
анализом всех минеральных соотношений. Сейчас для
того, чтобы проследить распространение того или иного
ископаемого, недостаточно одной геологической карты,
хотя бы очень детальной и углубленной.
Нами была выдвинута идея детальной топоминерало-
гической съемки отдельных областей с целью выяснения
всех геохимических процессов, которые протекали в ней
на протяжении всей ее геологической истории. В про-
цессе такой съемки приобретает значение каждый кусо-
11 а, Е. Ферсман
161
чек Минерала, каждый след какого-либо элемента, так
как из сопоставления и углубленного анализа наблюдае-
мых явлений рождаются выводы о законах распределения
этих элементов, их рассеянии и концентрации, т. е. о тех
процессах, которые и создают промышленные месторож-
дения. В результате таких топоминералогических или гео-
химических исследований создается геохимическая карта
местности, указывающая на распространение отдельных
элементов, на места их концентрации, на совместные
группировки.
Поисковая деятельность может дать положительные
результаты лишь при одновременном использовании гео-
логической и геохимической карт.
Разведка еще в большей степени основывается на
тех же геохимических процессах. Разведка какого-либо
месторождения полезного ископаемого не есть простое
выяснение его геометрической формы, размеров, соотноше-
ний различных его частей, запасов вещества. Сейчас тре-
буется общее, целостное понимание месторождения, уме-
ние ответить на вопрос, как изменяется оно с глубиной
по форме или по содержанию, какова связь его с боко-
выми породами, какие минералы или элементы для него
характерны, в каких частях жильных образований можно
ждать искомое вещество и т. д. Это не чисто морфологи-
ческое прослеживание рудного тела, это — выявление
основных черт его как результатов сложного природного
процесса, это — задача физико-химического или, вернее,
геохимического характера.
После того как ценность месторождения стала опре-
деляться не только количеством, но и качеством природ-
ного тела, еще определеннее выявилась сложность про-
блемы о запасах. Поскольку в области промышленности
стало преобладать нерудное сырье, качественные характе-
ристики приобрели первостепенное значение. Оказалось,
что качество и ценность месторождения определяются ря-
дом изменчивых факторов и прежде всего совершенством
применяемых технологических процессов.
Понятие о количественных запасах ископаемого, об
«оконтуривании» месторождений потеряло свою опреде-
ленность. Ценность месторождения зависит прежде всего
от качества, а затем уже от количества. Вопросы транс-
порта, обогащения, технологии стали предъявлять совер-
шенно новые требования к старым разведочным схемам.
162
Лагерь поискового отряда в отрогах Туркестанского хребта» Видны гранит-
ные пики Кара-Су
11*
Мы следили с большим вниманием за разведочными
работами на грандиозных месторождениях хибинских апа-
титов. Конечно, можно было бы очень легко ограничиться
здесь общим «оконтуриванием» залежей и определением
суммарных запасов. Однако такая цифра была бы мало
убедительной, так как необходимо было поставить запасы
в связь с определенными сортами сырья. Ценность этих
сортов зависит от совершенства методов обогащения апа-
тита и от возможности использования его спутника — не-
фелина.
Таким образом, при разведке месторождения и при
промышленном подходе к нему требуется не только гео-
логический и геохимический анализ его, но и технологи-
ческое исследование данного вида сырья.
Эта зависимость будет проявляться еще резче и опре-
деленнее, когда будут исчерпаны более богатые место-
рождения. Тогда промышленность станет использовать
более бедные руды и будет вынуждена заняться облаго-
раживанием, активированием и обогащением их. Только
при уменьи использовать и комбинировать целые ком-
плексы веществ, встречающихся вместе, промышленность
сможет разрешить экономически сложные технические
проблемы.
И вновь, и вновь мы видим, как настоятельно тре-
буется внедрение в горное дело и в геологию химических
идей, навыков и методов.
Эти происходящие на наших глазах коренные изме-
нения в понимании природных месторождений и во всей
науке о полезных ископаемых предъявляют свои требова-
ния к специалисту, к высшей школе, к научно-исследова-
тельскому институту и даже к организации промышлен-
ных предприятий. Нет никакого сомнения, что успех
использования наших недр будет зависеть в первую оче-
редь именно от правильной организации всего научно-тех-
нического аппарата, обслуживающего горную промыш-
ленность. И первое место здесь, конечно, занимают кадры.
Для разрешения всех перечисленных выше геологиче-
ских задач необходимы химики-геологи, или геохимики,
нового типа. Необходимо при подготовке наших новых
кадров разведчиков и исследователей горных богатств учи-
тывать новые химические течения. Необходимо, чтобы
в наших втузах были усилены дисциплины, связанные
с химией Земли, а именно минералогия, геохимия и тех-
164
нология минералов. Эту задачу должны взять на себя спе-
циальные геохимические кафедры., которые также должны
издать учебники по химии минеральных тел и полезных
ископаемых, составленные в этом новом аспекте.
Каким должен быть тот новый тип исследователя, ко-
торый внесет химическую мысль в изучение производи-
тельных сил страны? Он должен обладать углубленным
знанием горных, геологических дисциплин, знакомством
с химической технологией соответственного сырья и
уменьем экономически мыслить при научном и практиче-
ском разрешении каждой задачи.
Очень важно сократить число тех стадий, через кото-
рые должно пройти изучение каждого месторождения до
момента организации промышленного предприятия.
Все эти работы должен, по возможности, вести один
исследовательский институт комплексного типа. Он дол-
жен связать между собой отдельные звенья в изучении
месторождений и положить в их основу единый техноло-
гический план.
Развитие комплексных институтов, занимающихся от-
дельными ископаемыми или определенным циклом их, —
важнейшая задача ближайшего будущего. И мы твердо
убеждены, что внедрение химических методов в нашу
прикладную геологию приведет к блестящим практиче-
ским результатам и что некоторая косность и нежизнен-
ность старых построений будет заменена новыми тече-
ниями научной мысли.
1929 г.
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
Поисковая и разведочная деятельность на громадных про-
странствах степей, пустынь, тайги и тундры не может
успешно развиваться без теоретического анализа самой
территории, без попытки на основе этого анализа заранее
предсказать, где возможно нахождение определенных
элементов (например, олова или висмута), каковы вероят-
ные спутники (например, вольфрама или титана), в ка-
ких районах можно искать редкие руды молибдена, берил-
лия и других.
Разбросанные, казалось бы, беспорядочно точки место-
рождений полезных ископаемых па основании новых за-
конов геохимии объединяются в закономерные поля, дуги,
полосы, а проведенные исследования позволили разрабо-
тать новую научно обоснованную теорию распределения
элементов в земной коре.
Два основных момента определяют распределение по-
лезных ископаемых в каждой области: ее геологическое
прошлое и ее физико-географические условия в настоя-
щем.
Под геологическим прошлым мы понимаем всю сово-
купность геологических явлений прошлого, начиная с исто-
рии тектонических, вулканических и глубинно-магмати-
ческих процессов и до палеогеографических и палеобио-
логических особенностей земной поверхности.
Под физико-географическими условиями мы подразу-
меваем совокупность явлений, которые создаются на зем-
ной поверхности под влиянием солнца, начиная с клима-
тического режима и геофизических явлений и кончая
такими обусловленными солнечной энергией химическими
процессами, как круговорот воды и ряда химических эле-
ментов, состав почвенного покрова и вся органическая
жизнь на поверх пости Земли.
166
Ути два основных фактора природы и определяют:
1) современные формы земной поверхности, распределе-
ние на ней воды и суши, высоту горных цепей с их есте-
ственными зонами, с их направляющим влиянием на
речные системы, и 2) направление хозяйственной деятель-
ности человека, которая, с одной стороны, оказывает все
большее и большее влияние на ход геохимических про-
цессов, а с другой — на основе их создает свои собствен-
ные формы, строит свое развитие.
Геологическое прошлое отражается в трех основных
формах, определяющих характерные черты геохимии: щи-
тов — древних платформ устойчивого типа, поясов — хреб-
тов, а также полей — больших пространств, занятых то
плоской сушей, то неглубокими морями, озерами, боло-
тами.
Щиты-платформы являются в значительной степени
остатками наиболее древних поверхностных образований,
превращенных в глубинах, путем вплавления и переплав-
ления преимущественно гранитной магмой, в особые ар-
хейские комплексы гнейсов и кристаллических сланцев.
Высокая температура и высокое гидростатическое давле-
ние определяют геохимию таких образований, и законы
миграции элементов в них соответствуют этим термодина-
мическим условиям. В общей геохимической схеме щитов
отсутствуют все образования, богатые летучими компо-
нентами: отдельные термальные, водные процессы, рудные
жилы, т. е. все то, что хотя генетически и связано с глу-
бинами, но по характеру отложения отделено от них.
Здесь господствуют образования непосредственных
магматических выделений. Даже из постоянных спутни-
ков древних щитов — пегматитов — мы встречаем здесь
лишь наиболее высокотемпературные виды.
Список полезных ископаемых для всех древних щитов
более или менее однообразен: медь и никель в основных
породах, полевые шпаты, слюды, кварц, руды железа —
в гранитных.
Пояса. К щитам — платформам непосредственно при-
мыкают и облекают или окружают их венцы горных це-
пей, образовавшихся при смятии геосинклиналей сосед-
ними, более устойчивыми щитами.
В этих системах мы видим целый цикл не только ме-
ханических процессов, но и тесно связанных и законо-
мерно протекающих геохимических процессов. Эти про-
167
Геохимические зоны земной коры
цессы начинаются с основных излияний расплавленных
масс в глубинах (нередко подводных) и заканчиваются
гранитными интрузиями с их пегматитовыми жилами
в осях поднявшихся хребтов. Сложные разломы на грани-
цах этих цепей и обрывающихся сжатых щитов опреде-
ляют собой места наименьшей механической устойчиво-
сти, а следовательно, и места наиболее интенсивных
геохимических процессов.
Вся история этих горных цепей складывается из длин-
ного ряда закономерных процессов. Более древние хребты
венцами-гирляндами непосредственно окружают эти плат-
формы, подобно венцам из обломков льда и снега на
льдинах, сталкивающихся друг с другом во время ледо-
хода.
Более молодые дуги, в свою очередь, огибают эти пер-
вые венцы, частично подминая под себя более древние
образования и частично сгибаясь и заменяясь еще более
молодыми тектоническими дугами. Механические и геоло-
гические законы определяют здесь геохимические превра-
щения, миграцию элементов и новые сочетания их.
Однородность древних архейских платформ в свое
время была нарушена рядом наиболее древних тектони-
ческих движений, положивших начало новым процессам
перемещения химических масс.
168
Затем начались так называемые каледонские движе-
ния, захватившие в Европе северные оконевдьоедщ Феинл-
скандинавского щита и сопровождавшиеся грандиозными
щелочными интрузиями. Далее начался мощный цикл
минералогически столь плодотворных герцинских горооб-
разующих движений, опоясавших всю Евразию и вливав-
ших магмы и горячие термы между остывшими щитами
с севера и юга. Затем последовали все более продвигаю-
щиеся к югу от наших северных щитов мезозойские дви-
жения, продолжавшиеся до тех пор, пока в середине
третичной эпохи не развернулись мощные процессы аль-
пийской складчатости. Эти процессы опоясали всю Европу
и Азию и оттеснили мировой океан — Тетис, как его на-
зывал Э. Зюсс, — к югу, туда, где сейчас находится Среди-
земное море.
К альпийским горным цепям добавились еще гир-
лянды современных вулканов, более характерно выявлен-
ные на востоке и на западе (Кавказ — Камчатка), но
связанные между собой сейсмически неспокойными райо-
нами на стыке Европы и Азии. Эти цепи и гирлянды оро-
графических систем, опоясывающие более устойчивые
щиты-платформы, являются не только областями круп-
нейших механических перемещений и поднятий, но и зо-
нами особенно интенсивной миграции химических эле-
ментов.
С ними связаны по преимуществу глубинные или по-
верхностные интрузии и экструзии магматических пород.
А эти нарушения, в свою очередь, способствовали более
легкому и свободному перемещению газовых и водных
растворов. Сообразно с новыми условиями равновесия,
боковым давлением, местным изменением температуры,
контактным воздействием глубинных расплавленных масс
и т. д., сама их масса должна была переходить в новые
группировки.
И так как сами тектонические процессы вытягиваются
в линии и дуги определенных направлений, то и связан-
ные с ними геохимические явления образуют пояса, тяну-
щиеся иногда на тысячи километров. Например, по линии
восточно-африканского грабена тянутся геохимические
линии не только щелочных пород молодых вулканов, но
и глубинных перидотитовых массивов с платиной и угле-
родом (алмазом). Следовательно, и открытия в области
этих элементов, которые были сделаны лишь в последив»
169
годы на озерах Танганьика, Ньяса (алмаз) или в Южной
Африке (платина), в сущности, могли быть предсказаны
и раньше, если бы было учтено геохимическое значение
этого огромного пояса. Северная часть его уходит за пре-
делы Абиссинии, в пески Сахары и Нубийской пустыни.
Южный конец не обрывается в грандиозном геохимиче-
ском комплексе Бушвельда и алмазоносных воронках, но
намечается еще южнее, в области Натали и Капской про-
винции (Южно-Африканский Союз).
Великий серебряный пояс протяжением в 3000 км
прорезает Северную Южную Америку, оканчиваясь где-то
на юге Бразилии. С ним связана история человечества
в XVI—XVII вв., и нельзя говорить о развитии культуры
в Испании и Португалии, не учитывая значения драго-
ценных металлов этого пояса.
Геохимические концентры. Однако самое важное в этих
поясах — их геохимическая зональность — закономерное
распределение в них химических элементов.
Мы не будем сейчас останавливаться на объяснении
этих геохимических зональностей, приведем лишь резуль-
таты такого закономерного распределения элементов.
В середине, по оси этих поясов, там, где эрозия непосред-
ственно обнажает их коренные породы, — ядра подняв-
шихся из глубин по преимуществу гранитных или грани-
то-диоритовых массивов. Здесь, в области дифференциа-
ции этих магм мы встречаемся с самыми глубинными и
самыми высокотемпературными образованиями. Это —
руды редких металлов, урана, ниобия, тантала, руды бе-
риллия и лития, пегматитовые жилы с драгоценными кам-
нями, полевым шпатом и кварцем.
Далее, но в непосредственной близости, нередко про-
рывая толщу подстилающих пород, располагается целый
цикл скоплений летучих и легкоподвижных веществ.
Это — пневматолиты с оловом и вольфрамом. А дальше, на
границах вместе с висмутом и ураном — выделения зо-
лота и мышьяка.
Затем следуют горячие водные растворы — гидротер-
молиты с соединениями меди, цинка, свинца, далее — се-
ребра. никеля кобальта. И, наконец, в наибольшем рас-
стоянии от магматических очагов мы видим руды сурьмы,
ртути и мышьяка как наиболее легко мигрирующих эле-
ментов, отлагающихся на наиболее холодных стадиях
процесса.
170
Эта последовательность зон или симметрично вытяги-
вается вдоль пояса, или замыкается в концентрические
дуги вокруг отдельных массивов, или же прослеживается
по их периферии.
Грандиозные системы в сложных тектонических обла-
стях не всегда идут столь определенными геометриче-
скими линиями, как мы их наблюдаем в некоторых
рудных центрах Северной Америки (Блэк-Хилл в Южной
Дакоте и др.). Иногда мы видим гораздо сложную кар-
тину пересекающихся отдельных фаз процесса, и тогда
узловые точки их наложения будут более сложными.
Это зональное распределение металлов мы и назы-
ваем геохимическими концентрами.
Поля. К двум основным системам геохимического про-
цесса — щитам и поясам — присоединяется еще третий:
поля. Это те обширные пространства, которые не были ни
опущены в глубины геосинклиналей, ни превращены в гор-
ные цепи. Здесь мы встречаем то осадки морей, то ог-
ромные озеро-речные конуса выноса, то пояса соляных
озер вдоль молодых хребтов, то болотистые топи тундры
или тайги.
На спокойных полях (шельфах) глубоководные осадки
медленно сменялись мелководными или прибрежными,
а моря — озерами и пустынями. Лишь по краям обрыва-
ются эти спокойные поля и зоны, то обломанные сбросо-
выми линиями, то согнутые в увалы и мягкие фестоны.
И всюду геохимическая история тесно зависит от этих
тектонических процессов. И если палеогеография рисует
нам изменения форм земной поверхности, то палеогеохи-
мия говорит о последовательной смене химических равно-
весий в земной коре.
Если мы в последнее время уже привыкли говорить и
думать о геохимических эпохах, связывая с ними пред-
ставление об определенном времени появления из глу-
бины определенных металлов, то это понятие еще в го-
раздо большей степени можно применить к геохимии по-
лей, которые создавались в течение очень длительной гео-
логической истории.
Геохимическими полями мы называем такого рода гео-
химические однородные области, для которых характерны
большие пространственные (по преимуществу в горизон-
тальном направлении) накопления какой-либо группы
полезных ископаемых. Они обычно связаны с осадочными
171
свитами пород, с эакономернои серией химических осад-
ков больших морских бассейнов (фосфориты, уголь).
Но иногда они вытянуты в виде полос вдоль берегов или
горных цепей (соль, нефть, глауконитовые скопления и
т. д.), или же образуют заливы — понижения, опущенные
котловины, или, наконец, это пространственно разорван-
ные, но геохимически единые площади осадков пустыни
(сера, скопления солей калия и натрия и т. д.).
Геохимические поля создаются или в областях, испы-
тывающих лишь изостатические колебания, или протяги-
ваются вдоль молодых тектонических хребтов. Нередко
они захватывают большие пространства старых платформ,
лишь медленно подымающихся и опускающихся под
влиянием новых механических равновесий земной коры.
В геохимических полях мы обычно не видим следов
магматических процессов. Их циклы соответствуют гео-
химии земной поверхности. Процессы полей, тесно свя-
занные с биогеохимическими явлениями, отражают те
своеобразные химические реакции, которые мы и сейчас
еще наблюдаем на дне океанов, морей, озер и болот.
Здесь мы видим типы процессов, зависящих от кислот-
ности и щелочности поверхностных вод. Они изменяются
в различных климатических поясах и обусловливают на-
копление самых разнообразных осадков.
Климатическая и почвенная зональность. Вторым фак-
тором, который определяет направление и интенсивность
процессов на земной поверхности, является Солнце, его
воздействие на Землю.
Идея широтной зональности во всей глубине была вы-
сказана впервые в почвоведении В. В. Докучаевым,
а в климатологии — А. И. Воейковым. Но только сейчас
мы начинаем понимать значение углубленного анализа
этих факторов. Казалось бы, что существование широтных
климатических поясов, начиная со льдов приарктических
областей и кончая тропиками, субтропиками, — школьная
истина. Но в действительности эта зональность — явление
очень сложное. Изменение метеорологических и геофизи-
ческих факторов гораздо глубже и многообразнее влияет
на ход химических процессов земной поверхности, чем
это принято думать.
Нет никакого сомнения, что в данной области клима-
тические зоны влияют не столько на ход неорганических
реакций земвой поверхности, сколько на течение опреде-
172
ленных процессов жизни, несравненно более чувствитель-
ной к колебаниям термического режима, чем неорганиче-
ское вещество. Поэтому зональная смена животного и
растительного мира, начиная с крупных животных и кон-
чая бактериальным миром воды и почвы, оказалась более
важным фактором геохимической зональности, чем мно-
гие другие. Не подлежит никакому сомнению, что рас-
пределение полезных ископаемых на самой земной по-
верхности подчинено целиком этому фактору. Тем же за-
конам зональности подчиняется в целом и все растущее
геохимическое воздействие человека, хотя в ряде случаев
оно и переступает через узкие границы, определяющие
существование других живых существ.
Разнообразное влияние на экономику жизни человека
оказывают и такие факторы, как взаимодействия тектони-
ческих сил и созданных ими цепей, влияние водной эро-
зии речных систем и общего распределения воды и суши.
В результате их создаются запасы гидроэнергии, видо-
изменяются законы распространения химических элемен-
тов, и географически направляется ход развития страны.
Всю совокупность их можно было бы объединить тер-
мином географических факторов. В последнее время по-
нятие «география» в значительной степени расширилось,
охватив самые разнообразные стороны жизни и природы,
и создалась новая отрасль этой науки — экономическая
география.
Мы считаем своевременным введение также и тер-
мина «геохимическая география», которая определяет
статику и динамику того основного фактора химического
элемента, из сочетаний которого создается все многооб-
разие природы и жизни.
С этой точки зрения орография и распределение вы-
сот и глубин на какой-либо территории представляет яв-
ление очень большого значения, так как орографическая
характеристика страны, несомненно, — крупнейший фак-
тор геохимического понимания данной области.
Геохимические центры сырья. Под этим термином мы
понимаем районы, в которых имеются большие скопле-
ния тех или иных полезных ископаемых и их сочетаний.
Современная горная промышленность, вооруженная
новой технологией, стремится к комплексному использо-
ванию целых групп полезных веществ, чтобы целиком
использовать их в промышленности. Особенно важны со-
173
четания металлов п угля, солей и сырья для производства
серной кислоты, черных металлов и редких тяжелых (ле-
гирующих) металлов. Но такие сочетания приобретают
промышленное значение только тогда, когда они носят не
случайный, а геохимический закономерный характер.
Эта закономерность может быть двоякого рода. Во-
первых, могут быть закономерные сочетания, вытекаю-
щие из свойств самого геохимического процесса. Приме-
ром может служить совокупность веществ, выделяемых
гранитными пегматитами: полевой шпат, слюда и кварц,
соединения лития, олова, тантала или закономерные со-
четания солей калия, кальция и магния, брома, хлора и
серной кислоты в остаточных озерных бассейнах.
Во-вторых, закономерные сочетания получаются тогда,
когда различные геохимические системы налагаются
друг на друга, и в местах их пересечений мы видим про-
дукты различных геохимических процессов. Так, напри-
мер, пересечение рудного пояса и климатической (пус-
тынной) зоны создает особые минеральные сочетания
(например, в южных штатах Северной Америки). Ана-
логичное наложение процессов возникает, когда геохими-
ческие поля пересекаются новыми рудными поясами.
В результате таких пересечений мы получаем закономер-
ные узловые точки, о которых нам часто приходится го-
ворить при анализе полезных ископаемых Советского
Союза и для которых характерны крупные скопления
и разнообразие минералов.
Геохимические методы позволяют нам вскрывать при-
родные процессы и свести многообразные, сложные при-
родные сочетания факторов, элементов и явлений в отно-
сительно более простую, единую природную схему. В при-
роде реальные возможности сочетаний гораздо меньше
теоретических. Мы имеем в природе лишь около трех ты-
сяч минеральных видов.
Пути геохимических превращений и сочетаний в дей-
ствительности много определеннее, закономернее и одно-
типнее, чем мы могли бы думать. Природа геохимических
явлений проста и закономерна. Благодаря этому возмо-
жен не только качественный, но и количественный учет
геохимических явлений, а следовательно, возможен теоре-
тический аналпз, возможны предсказания и предвидения.
Особенностью современной геохимии является именно про-
стота ее выводов, несмотря на сложность самих явлений.
174
Геохимия дает нам возможность не только расчленить
природный процесс на отдельные стадии, но и синтезиро-
вать его снова, выразив в немногих определенных фор-
мулах. Наконец, огромным достижением геохимии явля-
ется возможность проникать как бы рентгеновскими лу-
чами новых идей и новых законностей в глубины Земли и
предугадывать течение скрытых от нас природных про-
цессов земной коры.
Картина природных богатств Советского Союза, осно-
ванная на синтезе геологических и геохимических ис-
следований, является ярким свидетельством достижений
в научной и практической работе.
В нашем современном представлении пояса, дуги,
поля, зоны уже не только геохимические, но и горно-тех-
нические схемы.
Совершенно в ином виде рисуются законы распреде-
ления на территории Советского Союза полезных иско-
паемых, открытых под поверхностью песков, тайги и
тундр.
Многочисленные точки известных нам месторождений
ложатся в закономерные геометрические контуры. Точки
пересечения геохимических систем указывают на места
наиболее интенсивной миграции химических элементов.
Это — узлы богатых скоплений разных веществ, узлы
концентрации полезных ископаемых. Вот почему геохи-
мический узел так часто превращается в узел промыш-
ленный. И чем различнее пересекающиеся или налага-
ющиеся геохимические системы, тем богаче и своеобраз-
нее содержание в них минералов и тем более ценны их
сочетания. Например, там, где солевой пояс Советского
Союза пересекает Уралиды, мы видим замечательное со-
четание серы, колчеданов, металлов и соли, т. е. основ-
ного сырья для химической промышленности.
В этом — глубокий смысл геохимической работы
в Советском Союзе, дающей основания для повой про-
мышленной географии. Законы геохимии вносят в ста-
рые географические представления свои новые течения.
Мы начинаем говорить о геохимической географии,
о географии природных процессов, о географии полез-
ных ископаемых.
Не нужно отождествлять эти понятия с понятиями
о географии промышленности. Промышленное развитие
страны, ее центры, взаимоотношение частей зависит не
175
только от причин чисто естественного порядка, но еще
от более сложных социальных соотношений, от полити-
ческих и административных границ, от естественных
путей сообщения, энергетических центров, климати-
ческих особенностей. Понятие промышленной геогра-
фии, как науки социологического порядка, много
сложнее и комплекснее.
Новая география распределения полезных ископа-
емых в Советском Союзе может и должна сыграть
важную роль. Мы можем теперь строить наши хозяй-
ственные планы не только на освоение того, что уже
знаем, но также и того, что узнаем в ближайшие годы.
Идеи геохимии и ее прогнозы позволяют нам говорить
о потенциальных возможностях как всей страны в це-
лом, так и отдельных частей ее.
Будущее страны зависит от учета всех реальных
и потенциальных возможностей, от трезвого научного
анализа не только того, что мы уже знаем сейчас, но
и того, что будем знать завтра.
Но для этого необходима упорная научная работа,
упорное овладение фактами, изучение их правиль-
ными научными методами и их тщательный анализ
и синтез в свете теоретически правильных идей.
1931 г.
О ПОИСКАХ И НАХОДКАХ
Недра нашей необъятной Родины сказочно богаты.
Но не надо думать, что они раскрываются сами собой
и что путь открытия полезных ископаемых прост
и легок. Нередко мы читаем в газетах: партия геологов
открыла новые месторождения такого-то полезного
ископаемого.
Но мы мало вдумываемся в ту сложную цепь труда,
которая приводит к открытию месторождения и связы-
вает конечную практическую работу с тем началом, ко-
торое скрыто где-то в толстых учебниках и монографиях.
Борьба за недра, за овладение нашими природными
богатствами требует прежде всего хорошего знания
самих полезных ископаемых, их свойств, «поведения»
в земной коре, всей той сложной природной обстановки,
в которой химические соединения-минералы возникают,
накапливаются, рассеиваются и снова накапливаются,
давая начало тому, что мы называем месторождением.
Борьба за недра требует хорошего знания тех геоло-
гических процессов, которые в течение двух миллиардов
лет преобразовывали вид, состав и строение земной
коры. Каждое открытие новых месторождений требует
знания законов физики и химии и понимания природы
во всем ее диалектическом многообразии, сложности
и единстве.
Борьба за недра требует сочетания теоретических
знаний с полевой работой, внимательным, терпеливым
наблюдением в поле, на горах, в рудниках и камено-
ломнях. Только так познается природа и делаются но-
вые открытия.
Но что же и где нужно искать?
Разноцветные значки полезных ископаемых пестрым
ковром покрывают геологические карты СССР. Кажется,
что они рассеяны по нашей стране в полном беспорядке.
12 А- Е. Ферсмав 177
Но в действительности это не так! Значки полезных
ископаемых на карте располагаются в строго определен-
ном закономерном порядке. Их распределение подчи-
нено точным законам. Каждый знак говорит о глубо-
чайших достижениях геологических наук, которые
выясняют историю и судьбу каждого вещества в земной
коре.
Геология изучает строение земной коры, историю
материков и морей, движения земной коры, законы от-
ложения осадков, образование изверженных и глубин-
ных пород. Она должна раскрыть нам прошлое Земли,
чтобы мы могли, как по книге, прочесть всю ее летопись,
могли воссоздать историю каждого ее уголка.
Минералогия изучает те химические соедине-
ния — минералы, которые образуются в земной коре.
Она изучает их состав и свойства, происхождение,
формы выделения.
Геохимия, или химия Земли, — наука о распределе-
нии и перемещении химических элементов в земной
коре. Но в рамках определенных территорий она вы-
растает в науку о той сырьевой и отчасти энергети-
ческой базе, на которой строится народное хозяйство
страны. Геохимические проблемы Советского Союза
поэтому не проблемы отвлеченной теории или только
узко практических задач — это проблемы того и другого
вместе, проблемы культурно-промышленного строитель-
ства страны на основе научного анализа природы и ее
производительных сил.
Многочисленные точки и обозначения полезных
ископаемых на картах являются для нас суммой накоп-
ленных данных. Они — результат огромной описательной
работы наблюдателей-натуралистов, и только на них
пока строится и жизнь, и наука. Но эти точки не слу-
чайны, и глубочайшие законы геохимии связывают их
между собой, разбрасывают значки в строго определен-
ных группировках, управляют геохимическими полями,
дугами, поясами и зонами. Законы пространственного
распределения металлов и полезных ископаемых па по-
верхности Земли и в земной коре являются глубочай-
шими законами современной геохимии, и проблемы
производительных сил, география их распределения
и даже география промышленности вытекают в значи-
тельной степени из этих геохимических законов.
178
Геология, минералогия и геохимия позволяют нам
познать строение Земли, ее сложную жизнь, ее состав,
ее богатства. Нельзя правильно использовать недра, не
изучив всего геологического прошлого нашей Родины
Только вооружив себя зиапием этих наук, можно понять
тайну распределения значков полезных ископаемых на
наших геологических картах, предугадать, где и что
надо искать!
В чем же состоит практическая работа поисковика-
разведчика, рядового бойца армии открывателей новых
подземных богатств? Для примера мы попытаемся рас-
сказать по порядку о работе поискового отряда.
Еще задолго до выезда в «поле» разведчику надо оз-
накомиться с литературой, с работами исследователей,
которые до него были в этих местах. Он должен внима-
тельно, с картой в руках, прочитать эти работы, изу-
чить все геологические чертежи, узнать, где и какие
встречаются породы, каков рельеф местности, каков
климат, какова гидрография. Особенно важно подробное
изучение тех образцов минералов, пород, руд, которые
были ранее привезены в музеи из намеченного к иссле-
дованию района, так как по ним можно сделать ряд но-
вых выводов, получить руководящую нить.
Вспоминаю, как в 1930 г., просматривая образцы по-
род, я подметил в них блестки какого-то металла.
Это заставило меня в следующем году отправиться
туда, и после долгих трудов, многочисленных поисков
и разведок мне удалось открыть месторождения медно-
никелевых руд. Но я должен подчеркнуть, что обратил
внимание на блестки только потому, что знал о подоб-
ных породах с блестками никелевых руд в Норвегии.
Я связал, таким образом, свои наблюдения с результа-
тами других исследований. Таков первый этап — науч-
ная подготовка разведчика к полевой работе.
Начинается второй, не менее ответственный этап —
подбор и организация полевого отряда, подготовка сна-
ряжения, выработка плана работ, выбор маршрутов.
Но вот все подготовительные хлопоты окончены.
Отряд прибыл в район своих будущих работ. Где-то на
станции железной дороги он создает свою основную
базу, устраивает центральный лагерь-склад. Раньше, чем
выйти в поле, необходимо поподробнее расспросить
местных жителей, охотников, лесных сторожей, учите-
1 2*
179
лей, молодежь, детей. Таким путем нередко можно по-
лучить очень важные сведения. Многие жители знают
минералы, породы, подмечают разные диковинки.
Наконец, отряд вышел в путь. При нем имеется гео-
логическая карта, на которой нанесено, например, розо-
вое поле, обозначающее наличие в районе гнейсов и гра-
нитов, и несколько желтых пятен, указывающих на при-
сутствие известняков, а зелеными извилистыми полосами
обозначены изверженные основные породы — диабазы.
Опытный разведчик-геолог и геохимик заранее знает,
что скрывается за каждой из этих красок, что и где он
должен искать. Среди гранитов и гнейсов он может
встретить твердые кварцевые жилы с золотом и цвет-
ными металлами или пегматитовые жилы с полевым
шпатом, кварцем, кристаллами слюды, с жеодами само-
цветных камней и, может быть, с черными пятнами
редких металлов.
Медленно продвигаясь, поисковик внимательно всмат-
ривается в окружающую обстановку. Вот на берегу
найден обмытый мягкий кусочек известняка серо-жел-
того цвета. Это уже серьезный признак. Значит надо
искать коренной выход породы, а это иногда нелегко.
Известняк более мягок, чем кварц и гранит, он легче
выветривается, разрушаясь с поверхности. Значит его
надо искать в более пониженных местах. И вот поиски
увенчались успехом. На берегу речушки найдено обна-
жение коренного известняка. Теперь надо определить
границы его соприкосновения с гранитом, «контакт»,
как говорят геологи. Сделать это довольно трудно.
Местность может быть покрыта лесом, мхом, травой;
нащупывая зону контакта, приходится рыть канавы,
снимать покров мха, рубить деревья... Но вот в одной
из канав показались черные камни. Осматриваем их,
убеждаемся в высоком удельном весе черного минерала;
подносим магнитную стрелку... Находка сделана, на
контакте открыто месторождение железной руды.
Начинается следующий этап работы. Разведчик
устраивается со своей палаткой у места находки, внима-
тельно изучает его, делает зарисовки обнажений, от-
метки на карте. Вдоль контакта все чаще попадаются
валуны тяжелой магнитной руды. Иногда на поверхности
можно заметить, что в болоте вокруг рудной залежи
вода ржавая. Местами по склонам обломки магнитной
180
руды образуют целые россыпи. Кое-где на них видны
налеты и натеки окисленных медных руд зеленого цвета.
Теперь можно подвести первые итоги: найдено место-
рождение железной руды, она залегает в контакте гра-
нита и известняка, есть указания на присутствие медных
минералов.
Так раскрываются перед разведчиком скрытые в нед-
рах Земли богатства. Но Kai? легко он прошел бы мимо
них, если бы не обладал теоретическими знаниями, не
руководствовался ими в своих поисках, не думал бы все
время над тем, что он видит на своем пути.
Поисковик должен знать, что он ищет и что он может
найти в данном месте, в данной породе. Он должен обду-
мывать полученные им данные и увязывать их в опреде-
ленную систему. Каждый вечер, сидя у костра, он должен
точно записать свои наблюдения, уточнить сделанные днем
зарисовки, занести в дневник свои впечатления, сообра-
жения и возникшие вопросы.
Пегматитовые жилы в гранитах Дукенска. Туркестанский хребет
181
Очень важны записи «мелочей», самых, казалось бы,
незначительных фактов. Необходимо отметить, например,
удобные переправы через реки, буреломы, трясины, труд-
нопроходимые места... Все эти заметки могут в свое время
очень пригодиться. Записывайте в записную книжку
больше и подробнее обо всем виденном, описывайте обна-
жения, породы, минералы и их сообщества. На этих запи-
сях основывается научное исследование.
Полнота и точность записей являются лучшим показа-
телем сознательного ведения наблюдений и толкового кол-
лекционирования. Ценность каждого сбора находится
в прямой зависимости от характера записи. Одним из
самых серьезных недостатков неопытных поисковиков яв-
ляется привычка надеяться па свою память. Сколько ин-
тересных находок оказались лишенными надписей, эти-
кеток и поэтому обесценивались и теряли свое значение.
Сколько неточного и прямо-таки ошибочного вносится
в эти записи позднее, когда по прошествии нескольких
месяцев поисковик по памяти «исправляет» и дополняет
то, что было слишком скупо записано на месте! Надо
всегда иметь в виду, что разбирать сборы придется, может
быть, другому человеку, и поэтому надо стремиться к та-
кой точности и ясности записей, чтобы ими мог восполь-
зоваться любой другой исследователь.
Но вот все образцы аккуратно завернуты в бумагу,
при каждом — этикетка. Они тщательно укрыты брезен-
том около ствола дерева или в ином сухом месте. Теперь
надо возвращаться на базу. Надо перебросить к станции,
находящейся иногда за сотни километров, собранные об-
разцы минералов и пород.
Вынести 100—200 кг образцов нелегко, и начальнику
отряда надо правильно организовать своевременную их
доставку. Иногда руководители поисковых партий допу-
скают ошибку, оставляя образцы на месте, чтобы вывезти
их зимой на санях. Обычно из этого ничего не выходит,
и зимой приходится снова ехать самому, чтобы найти ту
«елку с тремя зарубками», под которой были спрятаны
собранные коллекции.
Но вот, наконец, образцы подвезены к станции, уло-
жены в ящики, погружены в вагоны.
По возвращении экспедиции с полевых работ в науч-
ном институте или лаборатории начинается новая кропот-
ливая работа. Надо аккуратно разложить собранные об-
182
разцы, уточнить их диагностику, определить все остав-
шееся неясным, сделать анализы руд, всеми методами
современной точной науки исследовать породы в мине-
ралы, свести все полученные данные в подробный отчет
и сделать из них теоретические и практические выводы.
Если эти выводы благоприятны, то в следующем году
начинается уже настоящая разведка. Производится буре-
ние и роются канавы, шурфы. Изучаются горно-техниче-
ские условия месторождения, определяются запасы руды.
Нередко бывает, что месторождение не имеет промышлен-
ного зпачеиия, невыгодно для разработки. Одпако такое
разочарование пе должно ослаблять волю поисковика-раз-
ведчика. Наоборот, неудача должна еще более заострить
его глаз, заставить его еще вдумчивее отнестись к на-
ходке, еще глубже изучить все признаки.
Мы нарисовали картину полевой работы молодых раз-
ведчиков при поисках полезных ископаемых. В своей мно-
голетней практике я видел много поисковых партий. Пе-
редо мной прошли сотпи работников — молодых и старых,
Обнажения пл берегу р. Иркут. Бурят-Монгольская АССР
183
на моих глазах они многое отыскивали, открывали, но
многое также пропускали, не замечали, хотя им казалось,
что они детально осмотрели район работ, «все облазили».
Видел я и других разведчиков, которые не раз на местах
старых поисков открывали новые месторождения.
В чем же секрет поисков и находок? Что определяет
хорошего разведчика? Одни говорят, что у него должно
быть врожденное чутье и острый глаз. Другие в шутку
прибавляют, что хороший разведчик должен быть малень-
кого роста; такому лучше видны камни на земле. Третьи
считают, что разведчики должны пройти хорошую школу.
Я думаю, что правы именно эти последние и что поис-
кам надо учиться неустанно, упорно, вдумчиво. Я по
своему опыту попытаюсь наметить те свойства, которые
должен выработать в себе искатель минералов.
Прежде всего надо быть наблюдательным, приучиться
подмечать все мелочи, все сколько-нибудь необычное, сле-
дить за особенностями цвета, облика, структуры камней.
Наблюдать — это значит подмечать мельчайшие факты,
приучать свой глаз и свой ум вдумчиво относиться к ним.
Наблюдательность вырабатывается постепенно, и очень
важно с первых же шагов развивать в себе уменье пытли-
во наблюдать. Но одного наблюдения еще недостаточно.
Поисковик должен уметь осмыслить свое наблюдение,
сравнить с другими, известными ему по книгам или по
личному опыту. «Мелочь» вырастает в факт большого зна-
чения только при сопоставлении ее с другой «мелочью»,
с другими фактами. Наблюдение должно опираться на зна-
ние. Поэтому-то вдумчивому исследователю так важно
еще до поездки в район собрать как можно больше сведе-
ний о нем, о его геологической истории. Разведчик-по-
исковик должен быть целеустремленным в работе; он
обязан не разбрасываться, а сосредоточить свое внимание
на определенных явлениях природы. Среди новых сде-
ланных им наблюдений могут оказаться и такие, кото-
рые дополнят или даже изменят первоначальное пред-
ставление о данном районе.
Для естественника факт, правильно наблюденный, точ-
но описанный и продуманно сопоставленный, составляет
основу работы и является залогом успеха. Теоретические
выводы, не основанные на точных фактах, ведут к по-
строению вредных схем, к нагромождению выводов без
критического разбора фактов, к легкомысленным обобще-
185
ниям и часто к весьма нежелательным последствиям й
вопросах практического значения. В этом отношении за-
мечательно тонко и поучительно сказал М. В. Ломоносов:
«Из наблюдений установлять теорию; через теорию ис-
правлять наблюдения».
Разведчик-поисковик должен увлекаться своим делом,
должен гореть желанием найти для своей Родины скрытые
в недрах богатства и положить начало их хозяйственному,
промышленному использованию.
Он должен любить свое дело, тот край, в котором он
работает и с которым связана его поисковая деятельность.
Никогда новые месторождения не были открыты «чи-
новниками от науки». Первые находки обычно делают
местные жители, горячо любящие свой край, краеведы,
туристы, молодежь, исследователи, искренне желающие
помочь расцвету этого края.
Вот поэтому-то из всех советов поисковику — наблю-
дай, сопоставляй, анализируй — самый важный совет —
люби свою работу! Когда исследователь загорается, увле-
кается работой, он становится смелым и прозорливым,
и, если он достаточно вооружен знаниями, его усилия не
останутся бесплодными. Недра Земли открываются перед
ним повсюду: и в далеких хребтах Саян и Алтая, и на
лесных склонах Урала, и в пустынях Средней Азии, а не-
редко и совсем близко — в своем селе, в своем городе.
Мы хотим, чтобы молодежь нашей страны увлеклась
заманчивыми перспективами, которые открываются перед
искателями природных богатств, чтобы она прониклась
сознанием той огромной пользы, которую может принести
Родине, укрепляя сырьевую мощь ее промышленности.
1939 г.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В цикле геологических дисциплин минералогия является
самой старой наукой о Земле и ее веществе. Совершенно
понятно, что в связи с общим размахом естествознания и
успехами геологии минералогия стала в нашей стране
перестраиваться и из нее выделился ряд самостоятельных
научных дисциплин.
Старая минералогия пережила коренную ломку: на ог-
ромном, накопленном ею научном материале возникли но-
вые научные течения, которые, подводя новые материали-
стические основы, врываются в химию, создавая кристал-
лохимию, — в радиологию, намечая новые законы атом-
ной физики, — в геологию, открывая новые области
физико-химических равновесий, и наконец, — в биохимию,
т. е. науку о живом веществе.
На основе этих идей создавалась и создается геохимия,
изучающая судьбы и пути миграции, а также сочетания и
распределения отдельных атомов мироздания. Но как ни
сложны пути геохимии, ее основой всегда будет изучение
природы минералов и химических элементов, связанное с
изучением геологии в самом широком понимании этой
науки о Земле.
Охватывая самые глубокие проблемы строения веще-
ства и распространения атома в мировом пространстве,
новая научная мысль, пользуясь данными геофизики, ме-
теорологии, почвоведения, агрохимии, физиологии, радио-
логии и самых разнообразных отраслей физики и химии,
подходит и уже подошла к коренному пересмотру старого
учения о полезных ископаемых, к разрешению ряда слож-
нейших и важнейших проблем горной промышленности,
отвечая на старый, но вечно юный вопрос, поставленный
еще Агриколой в XVI в.: «Где какая руда?» Она подошла
к новым, точным, математически оформленным законам,
которые вносят новую мысль в технологию, металлургию
186
и химию, заменив старые эмпирические обобщения стро-
гими законами современной науки.
В результате тех или иных основных процессов в опре-
деленном участке земной коры оказывается накопленным
определенное количество элементов, в определенных коли-
чественных взаимоотношениях и при определенных термо-
динамических условиях.
Эта система в дальнейшей геологической истории под-
вергается воздействию ряда новых действий: начинаются
явления миграции, перемещения, рассеяния, концентра-
ции. Одни элементы совершенно выходят из поля данного
участка, другие, наоборот, скапливаются.
Эти явления миграции находятся в зависимости от ха-
рактера изменения физико-химической обстановки старой
геологической среды и приводят к новому распределению
и новым сочетаниям элементов в пространстве и во вре-
мени.
Таким образом, наша задача начала сводиться к опре-
делению законов распределения элементов и минералов
во времени и пространстве в связи с геологическими про-
цессами Земли.
Проблемы науки в настоящее время стоят перед нами
во всей широте и глубине, и нет более ответственной за-
дачи, как поднять на еще большую высоту паучное зна-
ние и использовать его для развития производительных
сил человечества.
Задачи науки в Советском Союзе поистине грандиозны.
В разрешении их нужна смелость новых идей и новых на-
чинаний, новых методов в изучении новых территорий для
того, чтобы создавать новые ценности в промышленности,
технике и культуре.
Советский Союз должен явиться рассадником этих но-
вых идей и, сочетая науку с техникой, он должен и мо-
жет показать всему свету, что наука — величайшая сила
мира.
На этих новых путях перед минералогией стоит огром-
ная задача. И мне хочется закончить книгу перечисле-
нием тех заповедей, которые должны были бы висеть
в рабочем кабинете каждого минералога и геохимика ря-
дом с менделеевской таблицей.
1. Накапливать природные минералогические и геохи-
мические факты как основу точного зпапия, продуман-
ного, сопоставленного и экспериментально проверенного.
187
2. Изучать минералогию и геохимию нашей страны
в связи с геологической историей Евразии.
3. Теснее укреплять связь минералогии и геохимии
с горным делом и геологией как основой учения о полез-
ных ископаемых.
4. Развивать дальше изучение химии Земли, и в част-
ности минералогии, на основе законов образования кри-
сталлических систем и геохимии, на основе законов, вы-
текающих из строения и свойств атомов.
5. Изучать энергетику природных процессов как зако-
нов сочетания и распределения, рассеяния и накопления
атомов в построении мироздания.
6. Изучать историю минералогии и геохимии для того,
чтобы найти новые пути развития минералогической нау-
ки в будущем.
7. Проявлять смелость в выдвижении новых идей и на-
учных проблем и одновременно детально разрабатывать
уже собранные факты, бороться за новые методы овладе-
ния природой.
И, наконец, самое главное — каждодневный упорный
труд, без которого все эти семь заповедей останутся лишь
красивыми словами.
1945 г.
ПОСЛЕСЛОВИЕ
КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ
Первое издание этой книги увидело свет в 1959 г.,
почти через 15 лет со дня кончины А. Е. Ферсмана
(1883—1945). Об истории создания «Очерков по минера-
логии и геохимии» прекрасно рассказал Д. И. Щербаков
в предисловии к первому изданию. Я же хочу сказать
о том, что делает книгу актуальной для современного
читателя, а также о самом Александре Евгеньевиче, под
руководством которого мне выпало счастье работать
в годы Великой Отечественной войны.
В первой половине XX столетия в нашей науке бли-
стали имена многих талантливых ученых, но А. Е. Ферс-
ман выделялся замечательными чертами. Прежде всего
он был выдающимся ученым: вместе со своим учителем
В. И. Вернадским заложил основы «науки XX столетия» —
геохимии. Ферсмана отличали не только огромный та-
лант исследователя, энтузиазм, но и колоссальная рабо-
тоспособность: он опубликовал более 1500 печатных
работ. Ученый признавался, что у него порой рука уста-
вала писать, но голова никогда не уставала мыслить.
Ферсман был выдающимся организатором советской
науки, создателем и руководителем многих научных уч-
реждений: вице-президентом и членом Президиума Ака-
демии наук СССР, директором Минералогического музея,
Геохимического и Радиевого институтов, руководителем
Издательства АН, председателем Уральского филиала
АН, Комиссии по изучению Якутии, Метеоритной комис-
сии и т. д. Месяцы и годы его жизни проходили в напря-
женной научной работе, в заседаниях, кипучей деятельно-
сти организатора. В эти же годы издавались многочис-
ленные книги и статьи Ферсмана, в их числе знаменитая
монография «Пегматиты», и четыре тома «Геохимии» —
первого фундаментального изложения всех разделов этой
науки.
189
Но Ферсман был не только ученым-теоретиком.
Он сам собирал научную информацию, оценивал и анали-
зировал факты. Отсюда его любовь к экспедиционной дея-
тельности, природе, изучению минералов в шахтах, на
рудниках, в обнажениях. Его многочисленные экспедиции
в тундру, на Кольский полуостров, горы и пустыни Сред-
ней Азии, лесные массивы Урала, тайгу и степи Забай-
калья дали очень много науке. Страстный путешествен-
ник-натуралист, Ферсман внес вклад не только в мине-
ралогию и геохимию, но и в другие науки о Земле,
например географию. (Он был первым ректором един-
ственного в нашей стране учебного Географического ин-
ститута.)
Научные достижения Ферсмана, его яркие труды и
выступления как-то уводили в тень другую сторону его
деятельности, имевшую огромное значение. Ферсман был
выдающимся практиком, организатором народного хозяй-
ства в области минерального сырья. Именно экспедиция
Ферсмана открыла крупный сырьевой узел за Полярпым
кругом — Хибины. Ферсману выпало счастье увидеть ма-
териальное воплощение своих планов — участвовать в соз-
дании апатитовых и других рудников Хибин, строитель-
стве нового города — Кировска и Кольского филиала
Академии.
На противоположном конце нашей Родины — в центре
пустыни Каракумы — экспедиция Ферсмана открыла
крупное месторождение серы, на базе которого был соз-
дан промышленный центр Туркмении — Серный завод,
долгие годы снабжавший пашу страну дефицитным
сырьем.
Велик вклад Ферсмана и в освоение богатств недр
Урала и других рудных провинций СССР; оп много сде-
лал и для развития химической технологии. По выраже-
нию академика С. И. Вольфковпча, Ферсман был «гене-
ратором идей химизации промышленности СССР».
В годы Великой Отечественной войны, когда Прези-
диум Академии наук и большинство ее институтов были
эвакуированы в глубокий тыл, Александр Евгеньевич
оставался в Москве. Здесь в Москве он создал активную
комиссию «Наука на службе обороны», которая была
тесно связана с Генеральным штабом. Она выясняла мас-
штабы потребностей в разных видах оборонного сырья
и давала задания работавшим на периферии геологиче-
190
скйм отрядам академических институтов с целью обеспе-
чения бесперебойной работы наших заводов. Для уточне-
ния обстановки и для личных контактов с руководите-
лями армий А. Е. Ферсман сам несколько раз выезжал
на фронт.
Ферсман относился к ученым яркого «романтического
склада». Это во многом, вероятно, было связано с его
несомненным литературным талантом и любовью к искус-
ству. Эти черты его личности развились с годами. Ферс-
ман был большим мастером популяризации науки, его
яркие книги—«Занимательная минералогия», «Занима-
тельная геохимия», «Путешествие за камнем» до сих пор
пользуются большим успехом у взрослого и юного чита-
теля. Ему принадлежат и чисто беллетристические «Вос-
поминания о камне», которые его ученик и сотрудник
Д. И. Щербаков удачно назвал «научной лирикой».
Алексей Николаевич Толстой назвал Ферсмана «поэтом
камня», а Максим Горький так высоко ценил его талант
писателя, что советовал одно время полностью переклю-
читься на художественное творчество. Таков был ученый
и человек, книга которого лежит перед читателем. Эта
книга несомненно и сейчас заслуживает внимания, хотя
после опубликования некоторых статей прошло уже более
полувека. Ее ценность состоит в том, что читатель полу-
чает информацию «из первых рук» — от выдающегося
ученого, основателя науки. Прекрасный «ферсманов-
ский» стиль делает изложение понятным, легко усвоя-
емым. В настоящее издание добавлена новая статья
«Окраска горных пород и почв».
Академик А. Яншин
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие к первому изданию................. S
Из истории минералогии........................ 5
От старой минералогии к молодой геохимии ... 18
К столетию геохимии (1838—1938).............. 32
Химическая жизнь земной коры................. 38
Явления диффузии в земной коре............... 73
Вода в истории Земли......................... 82
Атом в истории Земли......................... 93
Законы эволюции в химии земной коры .... 107
Страничка из геохимии осадочных пород...... 117
Минералогия и геохимия пустыни............... 122
Минералогия и геохимия пещер................. 136
Простые камни................................ 144
Окраска горных пород и почв................. 148
Роль химии в горном деле и геологии........ 157
Геохимические системы........................ 166
О поисках и находках ....................... 177
Заключение................................ 186
Послесловие ко второму изданию............... 189
Александр Евгеньевич Ферсман
ОЧЕРКИ ПО МИНЕРАЛОГИИ И ГЕОХИМИИ
Утверждено к печати редколлегией серии научно-популярных изданий
Академии наук СССР
Редактор издательства В. Н. Вявемцева. Художник В. Соболев
Художественный редактор В. Г. Ефимов
Технический редактор И. П. Кузнецова. Корректор Н. Г. Васильева
Сдано в набор 1/IV 1977 г. Подписано к печати 12/VII 1977 г. Форма
84х108'/и. Бумага типографская J'S 1. Усл. печ. л. 10,08. Уч.-изд. л. 9,"
Тираж 50 000. Т-09988. Тип. вак. 278. Цена 75 коп.
Издательство «Наука». 117485 Москва, Профсоюзная ул., 94а.
1-я типография издательства «Наука», 199034 Ленинград, Б-34, 9 линия, 12