Ферсман
Шрифт:
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
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».
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
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.
Если схему очага месторождения полезных ископаемых рассматривать как бы сверху, изучаемый расплав, или массив, представится или в виде кружка (при этом геохимические концентры получаются в виде концентрических кругов), или в виде целого ряда горных хребтов, которые протягиваются вдоль линии горообразования. Концентры, то-есть сосредоточения полезных ископаемых, при этом также вытягиваются вдоль этой линии. Получаются громадные геохимические пояса, где элементы сливаются в определенные сочетания и где в зависимости от характера вторжений магмы, так называемых интрузий, отдельные месторождения связаны между собой определенными геохимическими законами.