Избранные труды академика А.Е.Ферсмана. Том 3

В настоящем томе «Избранных трудов» академика Александра Евгеньевича Ферсмана печатаются первый и второй тома «Геохимии», изданные в 1933-1934 гг.

При подготовке к печати в текст внесены некоторые исправления и дополнения, сделанные автором до 1940 г. В связи с тем, что переиздаваемая работа была написана автором более 20 лет тому назад, а за истекшие годы вопросы геохимии получили значительное развитие, Редакция сочла возможным дать в ряде случаев подстрочные примечания, отражающие современное состояние рассматриваемых проблем, с указанием литературных источников. Кроме того, в виде приложений к соответствующим главам даны современные таблицы радиусов ионов и кларков литосферы и метеоритов.

Литература, относящаяся ко всем четырем томам «Геохимии», которая в предыдущем издании была приведена в начале первого тома, для удобства читателей размещена по главам. Годы, приводимые А. Е. Ферсманом в скобках после упоминания авторов, не всегда являются ссылкой на работу, помещенную в списке литературы, а обозначают год того или иного исследования.

Творческая одаренность А. Е. Ферсмана, его поразительная эрудиция и трудоспособность наиболее ярко сказались в области геохимии, этой «науки XX столетия», в создании которой Александру Евгеньевичу вместе с его учителем и другом В. И. Вернадским принадлежит такая значительт ная роль.

Исследования А. Е. Ферсмана охватили почти все разделы современной геохимии, каждый из которых он обогатил новыми фактами, идеями, теориями. Таковы проблемы кларков, факторов миграции, геохимии природных процессов, роли периодического закона в геохимии, региональной геохимии, геоэнергетики и др.

С именем Александра Евгеньевича связана организация Института гео-г химии Академии Наук СССР. Велика также роль А. Е. Ферсмана в деле популяризации геохимии среди широких кругов интеллигенции и учащейся молодежи. Первый курс этой науки, как известно, был прочитан в на-? шей стране Александром Евгеньевичем в 1912 г. слушателям народного университета им.  Шанявского  (в Москве).

В рамках настоящего предисловия невозможно дать сколько-нибудь полный обзор деятельности А. Е. Ферсмана как ученого-геохимика. Для этого потребовалось бы специальное исследование. Мы остановимся только на более известных геохимических работах и в первую очередь на четырех томах «Геохимии», опубликованных в 1933—1939 гг.

По широте охвата предмета и глубине изложения «Геохимия» и сейчас не имеет себе равных в мировой литературе. «В полном смысле слова это— декларация новой науки, ее утверждение и современное ее состояние»,— писал впоследствии об этой книге академик С. С. Смирнов.

Автор излагает геохимию как одну из основных теоретических дисциплин современного естествознания. Он рассматривает всесторонне проблемы  этой  науки,   использовав   огромную  литературу.Анализ геохимических идей А. Е. Ферсмана удобно вести именно на основе данного обобщающего труда. Прежде всего надо отметить, что А. Е. Ферсману свойственно очень широкое понимание предмета геохимии как науки: «Геохимия изучает историю химических элементов-атомов в земной коре и их поведение при различных термодинамических и физико-химических условиях природы»,— писал он в первом томе.Таким образом, в качестве основной задачи геохимии выдвигается изучение процессов миграции химических элементов в земной коре, что в наибольшей степени приближает эту науку к решению практических задач — поискам и разведке полезных ископаемых. Подобное понимание геохимии, значительно более глубокое, чем даже у самых выдающиеся представителей зарубежной науки (Кларк, Гольдгпмидт), прочно утвердилось в нашей стране, вошло в учебную литературу, и на нем основываются исследования учеников и последователей А. Е. Ферсмана.А. Е. Ферсман впервые с наибольшей полнотой и глубиной показал значение великого открытия Менделеева для геохимии — периодический закон лежит в основе всего изложения, а VIII глава III тома специально посвящена этому вопросу.На основе периодической системы А.Е. Ферсманом дана геохимическая классификация элементов, рассмотрены изоморфизм, кларки, энергетика геохимических процессов, геохимия отдельных элементов и другие важные проблемы геохимии.С большим докладом о значении периодического закона в проблемах геохимии А. Е. Ферсман выступил в сентябре 1934 г. на Менделеевском съезде в Ленинграде, посвященном столетию со дня рождения великого химика. Он же был первым лектором организованных в 1937 г. Академией Наук СССР «Менделеевских чтений»; темой его выступления было «Распределение химических элементов и периодическая система Менделеева».Оценивая геохимические исследования А. Е, Ферсмана, президент Академии Наук СССР В. Л. Комаров отметил на этом торжественном заседании, что «память Менделеева почтена достойно».Одной из основных проблем современной геохимии, как известно, является проблема частоты химических элементов в земной коре и космосе. Эта проблема, впервые поставленная (правда, на ограниченном материале) в конце прошлого столетия американским геохимиком Кларком и недостаточно оцененная его современниками, приобрела в трудах В.И. Вернадского и А. Е. Ферсмана огромное теоретическое значение. Александр Евгеньевич много сил отдал изучению этого вопроса и внес значительный вклад в его разрешение. Им же был предложен термин «кларк» для величины среднего содержания элементов в отдельных геосферах или природных телах (кларки земной коры, Солнца и звезд, осадочных пород, живого вещества, почв и т. д.).На основе анализа огромного фактического материала Александр Евгеньевич в I томе «Геохимии» последовательно рассматривает историю вопроса, методы вычисления кларков, конкретные данные для различных частей земной коры. Им дана новая таблица кларков земной коры, введено очень важное понятие об атомных кларках, предложено составлять особые логарифмические кривые кларков. А. Е. Ферсман развил и углубил идеи Оддо и Гаркинса о преобладании элементов типа 4<7, показал их особое преобладание в протокристаллизации и, напротив, возрастание нечетных элементов по мере приближения к конечной кристаллизации и пегматитовому процессу. Можно смело сказать, что ни до работ А. Е. Ферсмана, ни после них проблема кларков в целом не подвергалась столь обстоятельному рассмотрению.Много места в «Геохимии» уделено замечательным достижениям современной науки в учении об изоморфизме, которыми она обязана главным образом В. М. Гольдшмидту. Подробно излагая проблему, Александр Евгеньевич и здесь внес много нового, с одной стороны, углубляя теорию вопроса, а с другой,— приближая ее к практическим проблемам поисков полезных ископаемых. Им построена классификация изоморфизма на основе периодической системы, введено ценное понятие о звездах изоморфизма, дано энергетическое объяснение явлению полярного изоморфизма.А. Е. Ферсман постоянно указывал, что при изучении природных процессов необходимо учитывать не только превращение вещества, но и соответственное изменение энергии. Подходы к этому вопросу намечены уже во втором томе «Геохимии», однако сводка имеющихся представлений в данной области не удовлетворила Александра Евгеньевича, и он со свойственной ему широтой и смелостью мысли ученого-новатора углубился в вопросы термодинамики и энергии кристаллической решетки. Это несколько нарушило первоначальный план «Геохимии» — исследования привели автора к созданию особой геоэнергетической теории, изложение основ которой заняло значительную часть III тома. Определяя его содержание, автор в предисловии писал: «Я счел необходимым попытаться подойти... к геохимии с точки зрения идей энергетики; блестящие обобщения Вернадского толкали меня на этот путь, и поэтому скоро проблемы энергии кристалла... сделались исходными точками моих исканий».Геохимикам и раньше, до работ А. Е. Ферсмана, было ясно, что миграция химических элементов во многом определяется величинами ионных радиусов, валентности и поляризации (Гольдшмидт и др.), т. е. что существует какая-то функция, определяющая миграционную способность ионов в природных процессах, аргументами которой являются радиус иона, его валентность и поляризационные свойства. Однако только в работах А. Е. Ферсмана эти представления получили конкретное развитие и, что особенно важно, приложение к анализу реальных природных процессов.А. Е. Ферсман высказал предположение, что ион каждого элемента, входя в кристаллическую решетку, вносит в нее определенное количество (пай) энергии, причем энергия кристаллической решетки многих минералов в первом приближении может рассматриваться как сумма паев отдельных ионов. Так, им было введено в геохимию понятие об «эке» — энергетическом коэффициенте, характеризующем энергию ионов в кристалле. Пользуясь данными об энергии решетки некоторых простейших соединений, А. Е. Ферсман подсчитал эки для большинства ионов, известных в геохимии.В итоге своих исследований Александр Евгеньевич пришел к заключению, что величина энергии решеток и эков определяет самые основные свойства вещества и что «энергия решеток и энергия отдельных ионов в них представляют один из важнейших параметров как общей химии, так и геохимии» («Геохимия», т. III, стр. 458). В частности, им было показано, что при изучении природных процессов, протекающих с понижением температуры (кристаллизация пород из магмы и др.), геоэнергетическая теория в ряде случаев позволяет дать простые и изящные объяснения наблюдающихся явлений. Таковы, например, его объяснения полярного изоморфизма, агпаитового порядка кристаллизации, кристаллизации веществ из водных растворов и др.