Текст книги "Ферсман"

Автор книги: Олег Писаржевский

сообщить о нарушении

Текущая страница: 18 (всего у книги 23 страниц)

XV. НА КРЫЛЬЯХ ТЕОРИИ

«Помните, что призван делать обобщение, претворять научную фантазию в научную истину лишь тот, кто имеет достаточный запас хорошего фактического материала, кто владеет методом исследования и хорошо знает, что уже сделано до него другими».

Ф. Ю. Левинсон-Лессинг

Когда вы читаете эти строки, поезда непрерывно вывозят из Заполярья кировский апатит и развозят его повсюду: на Украину с ее подсолнечниками и свеклой, что не могут жить без фосфора, в солнечный Крым с его табачными плантациями, в знойный Узбекистан с его белыми полями длинноволокнистого советского хлопка…

А вблизи Узбекистана уже открыта своя собственная, новая, ближняя, подземная кладовая фосфорных удобрений. К этому также приложил свои знания и энергию Ферсман. Южные республики берут из нее фосфориты – залог высоких урожаев технических культур.

Жизнь идет дальше… Ведь хибиногорская стройка – это только одна из 1 500 великих новостроек первой пятилетки, это только новая звездочка на карте необозримого Советского Союза, на которую картографы не успевают наносить новые города, железнодорожные магистрали и судоходные каналы.

Встали на очередь новые проблемы Мончетундр, которым посвящен длинный ряд работ Ферсмана. Богатства Мончегорска бесчисленны. Пусть историю борьбы за них, хотя бы беглым лучом, осветят нам живые воспоминания.

…Экспедиция из двух человек: Ферсмана и его обычной спутницы по Хибинам – Нины [78]78
  Он не оставил нам более полного имени в своих «Воспоминаниях о камне», и мы не приводим его и здесь.


[Закрыть]. «Мы прекрасно подходили друг к другу по закону противоположностей, – шутил Ферсман. – Поэтому, взаимно нейтрализуясь, образовывали, очевидно, прочное и устойчивое химическое соединение, если выражаться химическим языком». Путь в тихую Мончегубу в грозу на карбасе, раскачиваемом почти морскими волнами. Приветливый костер саами Архипова. Маленькая избушка с закопченным котелком. Сети на шестах и рыба… На следующий день вверх по реке до Нюд-озера, по мнению Ферсмана, «красивейшего из наших полярных озер», величаво улегшегося среди лесистых берегов. А потом долгая пора похода в тундру; бурные и трудно переходимые реки, бурливые, выматывающие вое силы; коварно мягкий седой мох, затягивающий ноги. Болота. Мошкара. И снова мошкара, и снова болота… Вокруг шеи окровавленные полотенца. Ноги тонут в хлюпающей жиже. И ослепительно палящее солнце над головой…

Утомленный дневным переходом, Ферсман в изнеможении садился на мох и, задыхаясь в своем накомарнике, говорил Нине:

– Так запомните же, Нина: сюда я больше ни ногой! К чорту!.. Лучше все пески Кара-Кумов, где испаряешься, как стакан с кипящей водой, но где хоть нет комаров и этих болот.

И снова азарт втайне предвиденных находок, колеблющиеся цифры анализов, собственные сомнения…

«Я просто пришел тогда к С. М. Кирову, – этот рассказ Ферсман в своих воспоминаниях влагает в уста третьего лица, условного рассказчика, но свидетельства современников позволяют вернуть этот рассказ действительному его герою, – рассказал откровенно обо всем, и он отдал приказ начать разведки. Крепко запали в душу его слова: «Нет такой земли, которая в умелых руках при Советской власти не могла бы быть повернута на благо человечества».

И здесь, так же как в Хибинах, задышали моторы буровых станков. В тишине заповедных лесов, где еще ходили дикие олени и лоси, стали прокладывать дороги, рубить лес, взрывать камни, строить землянки и дома… Первые точки, намеченные для добычи, не оправдали надежд, но появились новые находки, сопровождавшиеся иными огорчениями. Казавшиеся богатейшими линзы руд скоро выклинивались, и забои повсюду врезались в пустую породу.

«Сколько новых буровых, сколько надежд и разочарований, сколько грандиозных, но бедных запасов, сколько геологических и технологических трудностей, – писал Ферсман, – сколько упрямых идей, сколько фантазий и увлечений, а медлить было нельзя! Надо было строить заново фабрики, города, железные дороги, надо было верить, что богатая руда будет найдена. И снова делились мы своими заботами и своей верой в окончательную победу с С. М. Кировым; и снова его спокойное, деловое слово подбадривало нас, охлаждало пыл чрезмерной фантазии, внушало волю…»

И еще раз все сомнения остаются в прошлом. «Сняты и отброшены все те, кто мешал, путал карты, сдерживал, срывал развитие рудников и города. Новые люди, молодое поколение – не без ошибок, но полное искренней любви к делу, – сумело сломать это старое, и новый, самый молодой город Советского Союза вырастает там, где на курьих ножках стоял сарайчик старого саами Архипова, где нетронутой белела целина сплошного ягельного мха…»

Дома стоят в сосновом и еловом лесу. Выйдя за порог, можно сразу же начать собирать грибы. На улицах-дорогах столбы с надписями, каких нет, вероятно, ни в одном городе мира: «Запрещается курить, разжигать костры, стрелять из ружей с пыжами из войлока и пакли…»

Время уплотнено до предела.

В академической типографии уже верстается очередной номер «Докладов Академии наук» серии 1931 года, где появится принадлежащая Ферсману статья «Периодический закон количества элементов»– так в работах геохимиков все с новых и новых сторон открываются богатства гениального творения великого русского химика Д. И. Менделеева. Периодическая система элементов связала проблему строения атомного ядра и проблему количества атомов каждого элемента в мироздании. На десятках работ самого Ферсмана можно проследить, как постепенно все более усложнялась казавшаяся вначале очень элементарной проблема выяснения относительного количества отдельных химических элементов, из которых построен весь доступный нашему исследованию мир. Повседневный опыт достаточно убедительно поназывает нам, как велико различие в распространенности тех или иных элементов, как часто встречаются нам в природе атомы железа, кальция или натрия, как редки сравнительно атомы золота или платины, не говоря уже о других сверхредких элементах природы, как, например, галлий, германий или индий.

В 1931 году Ферсман спешил сообщить всему научному миру подведенный им итог полувековой работы ученых: геохимия уточнила новую константу мира. Этой константой является число, определяющее относительное количество какого-либо элемента в космосе. И оно не является случайным, оно зависит от устойчивости атомной постройки, от ее способности противостоять всем испытаниям на сложных путях космической истории. Тот поразительный факт, что количество одних атомов почти в миллионы миллиардов раз больше, чем других, определяется строением атома, энергетической устойчивостью его ядра, большей или меньшей способностью к радиоактивному распаду. А общий вывод о сходстве физико-химического состава небесных тел и Земли – еще одно доказательство в пользу принципа марксистского философского материализма о материальном единстве мира [79]79
  Сочетая достижения своего времени в области физики, химии и астрономии, А. Е. Ферсман заложил основы космохимии – науки о химических процессах, идущих во вселенной.


[Закрыть].

В многочисленных трудах Ферсмана и в знаменитой его многотомной обобщающей работе «Геохимия» [80]80
  Этот капитальный труд содержал не только исчерпывающую сводку всего фактического материала, накопленного во всем мире исследователями, который можно истолковать с геохимической точки зрения, но и наиболее полное освещение оригинальных геохимических обобщений самого автора.


[Закрыть]было также глубоко вскрыто значение бессмертного творения менделеевского гения как путеводной звезды еще для одного и, быть может, наиболее практически существенного в наши дни направления геохимических исследований. Мы имеем в виду применение методов геохимии к поискам и добыванию редких и рассеянных элементов.

Вот несколько штрихов из «послужного списка» лития – металла, которого почти никто не только не держал в руках, но даже и не видел, хотя его в земной коре в 10 тысяч раз больше, чем золота, – лития, придающего алюминиево-цинковому сплаву свойства стали, увеличивающего срок службы кадмиевых аккумуляторов, изменяющего в огромных пределах при столь же ничтожных добавках коэффициент преломления оптических стекол.

Ниобий! Так долго он считался «лишенным практического значения», а на поверку оказался незаменимой добавкой к хромоникелевым сталям, облегчая их сварку, придавая им пластичность при низких температурах.

Тантал! Тугоплавкий и кислотоупорный, не истирающийся, в фильерах для протягивания нитей искусственного шелка, незаменимый материал для изготовления нитей радиоламп.

Бериллий! Создающий сплавы исключительной электропроводности, жаропрочности, словно самой природой предназначенный для изготовления контактных пружин электрических приборов.

Рубидий, цезий, легко поддающиеся действию световых лучей. Эти элементы отвечают на основные требования конструкторов искусственных электрических «фотоглаз»: обладают наибольшей чувствительностью к свету, наименьшей затратой энергии на отрыв электрона из внешней оболочки. Они работают в звуковом (кино и в телевизорах, в «следящих системах» приборов-автоматов.

Нелегка добыча этих и многих других нужнейших и в то же время редчайших металлов. Больше или меньше их в природе, но почти все они рассеяны в недрах земли. Самый малоопытный геолог с первого взгляда определит минералы, содержащие железо, медь, свинец, далее вольфрам и молибден, но минералы, содержащие цезий, индий, рений и другие, нелегко определяются даже опытным геологом. А когда они обнаружены, они с трудом поддаются извлечению.

В тонне вольфрамовой руды, например, содержится не более 20 граммов галлия. Содержание ниобия или тантала в земной коре составляет тысячные доли процента. Лития в земной коре в 120 раз больше, чем свинца, но особенность его атомов такова, что он с легкостью внедряется в силикатные породы, откуда его невероятно трудно добыть. Вместе с чаем, кофе или табачным дымом мы глотаем бесконечно слабый раствор рубидия и цезия, соединения которых избирательно поглощаются свеклой, листвой чайного куста, табаком. Только пользуясь методами геохимии, можно проследить пути, по которым происходит рассеяние редких элементов, обнаружить их ловкие увертки, позволяющие им проникать в те минералы, где они способны замещать сходные по размерам атомы [81]81
  «Подобно тому, как в свободной лисьей норе не будут искать себе приюта ни мышь, ни медведь» – этой шуткой в «Занимательной геохимии» А. Е. Ферсман очень образно пояснил закон изоморфного замещения одних атомов другими.


[Закрыть].

Знание законов этого замещения позволяет находить редкие элементы, открывает способы их добывания. Если элементы неразлучно проходят сложный путь различных химических превращений в расплавах и растворах земных недр, тем труднее найти химические способы, которые могли бы разделить этих, столь похожих друг на друга, «близнецов». Вот еще одна область, в которой сплетаются задачи и трудности геохимии и новой химической технологии…

Эти положения требуют пояснений, и мы тут же – в работах Ферсмана – их находим.

Мы представляем себе каждый кристалл состоящем из атомов, расположенных в пространстве по строго определенным геометрическим законам, так называемым «законам решетки». Каждая физическая кристаллическая решетка определяется свойствами атомов и равновесием между силами их электрических и магнитных полей. Это и создает ту устойчивость, которую исследователи считают особенно характерной для кристаллов. Понятно, что раз кристалл строится как равновесная система, то узлы всей системы должны быть в равновесии друг с другом. Если бы мы попытались извлечь из нее одну такую опору, мы нарушили бы равновесие и могли бы его восстановить только в том случае, если бы вместо прежней «точки» поставили новую, которая справилась бы со своими задачами и установила такое же или сходное с прежним равновесие.

Эти простые рассуждения (Ферсман был на них величайшим мастером, и целые поколения писателей и ученых будут учиться его искусству популярного изложения самых сложных положений науки) объясняют нам, при каких условиях атомы могут замещать друг друга в решетке. Естественно, что, если атом «В» похож на атом «А» по своим свойствам, то, вынув первый, мы легко поместим на его место второй. Несколько упрощая, можно сказать, что из этого положения, которое, кстати сказать, экспериментально проверял в своих юношеских работах Д. И. Менделеев, вытекает очень многое в теории геохимии со всеми серьезнейшими выводами практического характера.

Но вот дальнейшие соображения, приводимые здесь, опираются уже на завоевания науки, которые принадлежат послеменделеевской поре ее развития. Мы сможем поставить вместо атома «А» химически сходный с ним атом «В» в решетку минерала только в том случае, если атом «В» обладает размерами, близкими к размерам атома «А». Если атом «В» значительно больше, чем тот «кирпичик» «А», который мы вынули, то заменить нам его не удастся. На языке современной физики мы сейчас говорим, что эту замену можно произвести только в том случае, если близки радиусы ионов [82]82
  Так именуется радиус воображаемого вокруг атома шара – сферы действия его электрического поля.


[Закрыть]этих двух веществ, а также сходны их влияния на общее электростатическое поле.

В начале нашего века основной величиной характеристики атомов в менделеевской таблице был атомный вес. Современная физика наиболее важной характеристикой атома считает атомный номер, выражающий электрический заряд его ядра. Кристаллохимия, а за ней и геохимия, добавила к этому третью величину – атомный радиус, под которым понимается радиус воображаемого вокруг атома шара – сферы действия его электрического поля [83]83
  Чаще говорят о «ионном радиусе», так как почти во всех практически важных случаях мы имеем дело не с цельными атомами, а с их ионами.


[Закрыть]. Этот радиус является реальной своеобразной «запретной зоной», окружающей каждый атом и каждый ион, за пределы которой не могут проникать другие атомы. Поскольку каждый атом и каждый ион являются обладателем такой «запретной зоны», то в первом * приближении можно сказать, что другие атомы не могут подойти к нему ближе этого расстояния. Оказалось, что эта величина подчиняется всем закономерностям периодической системы: величина радиуса одинаково построенных ионов возрастает с увеличением атомного номера и уменьшается с увеличением заряда (валентности) иона и т. д.

Этому новому числу, дополняющему характеристику элементов менделеевской таблицы – радиусу ионов, Ферсман недаром придавал такое большое значение: радиус иона является для нас первым ориентиром в изучении законов совместного нахождения отдельных химических элементов в земной коре. Им же определяется и множество других свойств кристаллического вещества: энергия кристалла, механическая прочность, термическая устойчивость и т. д.

В работах Ферсмана мы находим интересные примеры истолкования этих закономерностей.

В природных геохимических процессах, например при разделении вещества магмы в процессе ре постепенного остывания и затвердения, при разнообразных перемещениях химических элементов, их ионы и атомы неизбежно сортируются по своим размерам. Кристаллические решетки главных минералов, образующих горные породы, принимают одни ионы и не принимают других в зависимости от величины их заряда (валентности) и иных свойств. Сходные ионы могут замещать друг друга, образовывать совместные твердые растворы, обладающие общим типом химического строения.

Предположим, предметом исследования геохимика является кристаллическая решетка, в которую входит двухвалентный ион железа с радиусом 0,83 ангстрема [84]84
  Ангстрем– единица длины, употребляемая для измерения световых волн, равная одной стомиллионной доле миллиметра.


[Закрыть]. Понятно, что цинк, радиус иона которого немногим больше чем 0,83 ангстрема, прекрасно уложится в эту решетку, сможет в ней заместить ион железа, войти в тот же кристалл и создать столь же равновесную постройку. Труднее будет с магнием, радиус иона которого 0,78 ангстрема, но и он тоже войдет в эту же решетку.

Но атомам этих металлов свойствен одинаковый заряд и возможность их совместного нахождения не так уж поразительна.

Однако существует совсем чуждый им металл, ничего общего не имеющий с ними по химическим свойствам, – литий. Обладая сходным радиусом иона – 0,78 ангстрема, он тоже обладает способностью замещать двухвалентное железо.

Подобным путем объяснился целый ряд важнейших явлений, многие из которых минералоги знали и раньше, встречаясь с ними на практике, но останавливались перед ними в недоумении, как перед неразрешимой загадкой. Они знали, например, литиевые слюды в рудных жилах, знали, что они всегда железистые, даже добывали этот минерал (он называется цинвальдит) для извлечения лития, но не могли объяснить, почему именно в рудных месторождениях образуется цинвальдит, а не другое литиевое соединение.

Таким образом, сама кристаллическая постройка определяет собой характер тех элементов, которые она может в себя включать. Если речь идет об элементах, которые с достаточной степенью приближения обладают сходным радиусом иона с другими более важными, более распространенными элементами, то геохимик уверенно предсказывает: они не будут образовывать самостоятельных ячеек, а должны как бы обезличиться. И действительно, таковы, например, скандий и галлий – элементы, знаменитые тем, что открытие их явилось первым торжеством предсказаний Менделеева, основанных на Периодической системе химических элементов. Этим же объясняется и то, что к моменту составления Менделеевым первого варианта своей таблицы эти элементы не были известны. По радиусу ионов они близки: первый – к атомам магния, второй – к атомам алюминия. Поэтому совершенно понятно, что они всегда будут встречаться только в качестве небольших примесей к атомам магния и алюминия И нельзя себе представить таких условий, которые заставили бы их в природе соединиться вместе и образовать решетку собственного минерала. Большие месторождения галлия, повидимому, невозможны, ибо это обезличенный элемент. У него нет тех черт, которые являются обязательной характеристикой элемента, способного к концентрации в земной коре. Так геохимики объясняют, почему во времена Менделеева, когда этот элемент был впервые открыт Лекоком де Буабодраном, это открытие могло совершиться при весьма несовершенной в то время технике отделения сходных элементов, как это и предсказал Менделеев, только с помощью спектрального анализа.

Еще более интересный пример, подчеркивающий значение законов решетки для рассеяния и концентрации элементов, представляет геохимия радиоактивных элементов. Здесь картина осложняется тем, что эти элементы обладают существенной особенностью на протяжении определенного промежутка времени распадаться, то-есть превращаться в новые элементы, с другими химическими свойствами. Кристаллическая решетка, включающая в себя, скажем, атомы урана, при распаде этих атомов должна как-то восполниться. Но место распавшегося атома урана может быть занято только атомом, близким к нему по свойствам. Для этого совсем не подходит атом радия, образующийся в результате распада урана. Его атом не может встать в кристаллическую решетку на место урана. Именно поэтому в первичных минералах атомы радия, в отличие от атомов урана, не входят в кристаллическую решетку, а находятся вне ее – в микроскопических трещинках и пустошах, так называемых капиллярах, в воде, заполняющей эти капилляры, и оседают на их стенках.

Весьма различны и условия перемещения урана и радия в земной коре. Уран может перемещаться – мигрировать, как говорят геохимики, – только при разрушении кристаллической решетки, скажем, при растворении минерала, а радий может быть извлечен из породы без всякого нарушения целостности кристаллической решетки минерала. Например, он может быть выщелочен из тех капилляров, где он «прячется». Таким образом, миграцию урана определяют в основном законы растворимости, миграцию радия – законы адсорбции и диффузии.

Тонкий геохимический анализ дает в руки геохимика путеводную нить в поисках этих столь важных для современной техники элементов.

***

В ранних своих статьях, посвященных роли авиации в современной географии и геологии, начало которым положила его статья в «Правде» (апрель 1927 года), Ферсман обобщил свои собственные впечатления. Его радовала невиданная быстрота накопления наблюдений во время полета. Полеты давали ученому ощущение мгновенного расширения поля обзора: с высотой приобреталось как бы новое зрение.

Во время первого своего большого перелета Берлин – Москва в июле 1927 года Ферсман с огромным интересом наблюдал на всем протяжении от Ковно (Каунаса) до Витебска типичный ландшафт отступивших ледников, целую сеть озер без стока. Он явственно видел – не умозаключал, а просто видел собственными глазами! – следы ледниковых потоков, вынесших песчаные косы, на которых темными полосами вытянулись хвойные леса. Далее, к Смоленску и Москве, наблюдались террасы – тот своеобразный элемент поверхности Земли, который столь тесно связан со всей ее геологической историей последнего времени. Эти террасы по Двине и Днестру резко бросались в глаза. На них темнели стены Смоленского кремля.

Но еще более интересны были наблюдения с самолета над течением рек и речек наших равнин, которые столь прихотливо извиваются в Средней России, образуя извилины – меандры – и составляя систему стариц. С самолета можно прочитать всю их прошлую историю, которую рассказывают не только сами извилины, а и цвет их растительности. Она меняется в зависимости от старости и заиленности речного ложа и представляет взору наблюдателя всю гамму цветов от старого, уже затянувшегося русла до только что отделенной старицы.

«Ни на какой карте этих мелочей нельзя найти… а здесь они присутствуют в таком изобилии и такой громадной распространенности, – описывал Ферсман свои впечатления в ежемесячнике Ленинградского университета, – что нельзя не обратить внимания наших молодых геологов на эти явления микроблуждания рек и пожелать им с аэроплана изучать законы движения рек, речек и больших ручейков».

А смена почвенных ландшафтов! С самолета она вырисовывается нагляднее, чем в витринах кропотливо собранных образцов Почвенного музея.

В жизни ученого редко бывает так, что отдельные темы его научных работ, отдельные мысли, которые подчас неожиданно всплывают в его высказываниях и статьях, жили обособленной жизнью от главных его интересов. Если эта связь не ощущается явно, то при более глубоком знакомстве с его деятельностью она неизбежно обнаружится. Так, ферсмановское увлечение авиацией при ближайшем рассмотрении оказывается тесно связанным с практической направленностью его геохимических идей.

То же самое ощущение – огромного расширения кругозора геолога – сообщал Ферсману геохимический подход к изучению земных недр.

На специальную сессию Академии наук, обсуждавшую задачи научной помощи новостройкам Сибири, Ферсман прилетел из Кузнецка, где закладывались тогда основы всей Урало-Кузнецкой проблемы. Он весь находился под впечатлением нового строительства гигантов индустрии, их небывалых масштабов и темпов. Необычным было и его выступление на сессии. Он говорил:

– Когда в течение нескольких минут на трехмоторном самолете поднимаешься над землей на тысячеметровую высоту и перед тобой проходит вся грандиозная картина Южного и Среднего Урала, тогда начинаешь понимать, как трудна работа партии геологов, брошенной в эти громадные пространства на поверхности лесов и озер, расстилающихся вокруг на необъятных просторах Союза, и еще резче начинаешь понимать то громадное значение, которое должен иметь прогноз теоретической мысли, которая одна позволяет под этой поверхностью отыскать лежащие там богатства, проникнуть под ее покров «какими-то другими глазами, чем глаза простого геолога, глазами новых научных методов – методов геофизики и молодой геохимии…

Нам нельзя тратить время на то, чтобы двигаться ощупью! Это убеждение Ферсмана с новой стороны объясняет ту настойчивость, с которой он боролся за распространение передовых идей геохимии – науки, рожденной в нашей стране и откристаллизовавшейся под влиянием запросов социалистической индустрии.

Наука – теория – позволяет взлетать, опираясь на воздух фактов, как замечательно сказал через несколько лет гениальный русский физиолог И. П. Павлов, с этой высоты открываются новые просторы познания.

Ферсман рассказывал товарищам по науке, как его огорчает все еще «бесконечная слабость наших геохимических знаний». Но как ни малы достижения геохимии, они позволят ему все же на примере Сибири раскрыть направления, в которых геохимия может помочь геологической работе.

Разноцветная геологическая карта, представляющая собой для непосвященного странное нагромождение красных, коричневых, синих и зеленых пятен и полос, непонятных литерных обозначений и цифр, является важнейшим орудием геолога. Глядя на геологическую карту района, в котором он никогда раньше не бывал, геолог может рассказать, где здесь находятся равнины, каковы здесь горы, скалисты они или пологи. Он может описать ширину речных долин и характер течения рек. А если увидит на карте некоторые дополнительные условные знаки, сумеет объяснить, какие горные породы слагают ту или иную часть района. Всмотревшись в карту, внимательный геолог расскажет, что было на месте района в прошлом, нарисует границы гор и суши минувших эпох, сообщит о глубине моря и высоте суши и скажет, когда возник горный хребет, пересекающий район.

Каждая подобная карта заключает в себе огромный труд геологических партий, пядь за пядью исследующих разрезы или обнажения, где под современными наносами видны подстилающие их древние горные породы, отыскивающих остатки ископаемых животных и растений, чтобы определить возраст развитых в районе пород. Геолог попытается определить и их состав – это наиболее трудоемкая, длительная и в то же время наиболее важная часть работы. Надо во что бы то ни стало ускорить, облегчить именно эту, столь важную, заключительную часть научного труда. А может быть, именно с нее можно начинать? Может быть, можно путем геохимических предсказаний предугадать, где и что надо искать?

Ферсман говорил об этом в обычном своем живом, образном стиле: «Надо проникнуть рентгеновским лучом под покровы лесов, болот и степей и открыть новые точки – новые месторождения, на которых сможет спокойно строиться мощь нашей индустриальной базы».

Этим «рентгеновским лучом» и должен явиться широкий геохимический прогноз.

В фундаментальных научных трудах Ферсмана и прежде всего в той же его многотомной «Геохимии» мы можем познакомиться с тем, как ученый подходил к решению поставленной им большой задачи. Геолог-поисковик должен, по мнению Ферсмана, заранее знать, где что можно найти [85]85
  Ферсман писал: «Я глубоко убежден, что вся поисковая работа в неведомых и девственных областях должна перестраиваться вообще по новому основному принципу: найти можно только то, что ищешь, а искать нужно в данном районе только то, что при данном сочетании геологических и физико-химических условий может и должно в данном районе находиться. Только такой прогноз, который толкает мысль в определенном направлении, который заостряет глаз на поиски определенного объекта, а не вообще «чего-нибудь полезного», приводит к реальным результатам».


[Закрыть].

***

Из разнообразных природных процессов постоянного перемещения атомов Ферсман особенно глубоко исследовал одно явление, представляющее большой интерес, – явление постепенного охлаждения расплавленной массы, или застывающей в глубинах Земли, или вырывающейся на поверхность. Действительно, большая часть минералообразовательных процессов, протекающих в твердой земной коре, связана именно с этой характерной реакцией постепенного охлаждения расплавленных очагов.

Одни такие очаги состоят из гранитных, другие – из тяжелых базальтовых магм. Химически они довольно отличны. «Но мы знаем, – говорил по этому поводу Ферсман, – что природа и здесь идет в сторону более простого единообразного решения и что среди всех охлаждающихся очагов земной поверхности 95 процентов по весу и приблизительно столько же или немногим меньше по числу занятых ими атомов принадлежат к гранитным магмам. Гранитные магмы – кислые магмы – в сущности, определяют в значительной степени судьбы миграции химических элементов на земной поверхности, и не будет ошибкой, если мы скажем, что больше чем 80 процентов всех природных минералов связаны как раз с явлениями охлаждающейся гранитной магмы».

Вот эта-то охлаждающаяся гранитная магма и дает начало самым разнообразным сочетаниям природных химических элементов. Законы распределения в пространстве и времени атомов, связанных с охлаждающейся магмой, определяют, в частности, и распространение главнейших металлов.

Ферсман вновь и вновь возвращался к этим процессам, исследовал их и пытался указать те основные следствия геохимического характера, которые отсюда вытекают. Вот как он их себе рисовал.

Когда расплавленная масса охлаждается под покровом какой-либо окружающей или вмещающей ее породы, то она делится на две части. Часть расплава сохраняет известное количество летучих соединений; эта часть называется пегматитовым остатком или просто пегматитом. Другая часть расплава объединяет значительное количество летучих соединений, которые выделяются из магмы, проникают в окружающую породу, поднимаются кверху, постепенно охлаждаются и дают начало целому ряду отдельных струй растворов и газов. Нижняя, более тяжелая часть тесней связана с основной массой расплава; верхняя часть носит летучий характер – вернее, богата легко испаряющимися веществами. Совершенно ясно, что если какой-либо элемент или какое-либо вещество обладает большей летучестью, то-есть большей упругостью пара, то при том давлении, которое господствует в изучаемом очаге, оно будет раньше и больше других стремиться кверху – выйти из расплава. Если же, наоборот, упругость пара данного элемента невелика, он будет оставаться в расплаве. Значит, упругость паров – одно из наиболее характерных свойств, определяющих характер перемещения молекул при охлаждении выделяющихся из магмы веществ. Итак, в зависимости от величины давления (внешнее давление мешает выделению этого вещества) и сочетания давления и температуры определяется характер распределения элементов вокруг охлаждающихся очагов.

Множество исследований позволило с большой степенью точности обозначить распределение температур вокруг каждого очага расплава и распределение давлений, которые создаются для данного участка земной коры. Зная же эти две величины и присоединяя к ним третью – величину упругости пара химического соединения и данного элемента, исследователь приходит к довольно определенной и ясной картине. Оказывается, что химические элементы вокруг каждого охлаждающегося очага располагаются закономерно, и условия их распространения легко понять, зная основные геохимические законы.

Таким образом, с геохимической точки зрения, материалы, на которых зиждется промышленность, и в первую очередь черные, цветные, легкие и редкие металлы, – все это закономерно связано с охлаждением расплавленных масс, которые в разное время поднимались из глубин и, как бы ореолом, окружали себя скоплениями отдельных полезных ископаемых.

Ферсман составил теоретическую таблицу таких «ореолов» полезных веществ, которые осаждаются раньше всего при высоких температурах. Затем следуют вещества, отлагающиеся в более холодной части очага, и, наконец, такие металлы, которые встречаются лишь на расстоянии многих километров от этих расплавленных очагов. Такая таблица определяет распределение веществ не только по глубине очага, но вместе с тем от его центра к периферии. Она намечает для определенных металлов как бы полосы, пояса, кольца.

Предположим, что мы столкнулись с таким случаем, когда горная порода подобного очага размыта до самых «корней». Тогда все, что было наверху, все, что оказалось снесенным и размытым, должно в этой области отсутствовать.

При таком подходе геохимическая разгадка геологической истории местности приобретает большую целеустремленность. Методы геохимии позволяют выявить характер очагов, наметить, где сохранились наружные части пород и где сейчас остались одни только их «корни». Если эта работа сделана умело и правильно, она позволит геохимику с большим вероятием предсказать распределение различных металлов в определенном районе Союза.