Методы геохимических исследований. Работы Ф.У. Кларка, В.И. Вернадского, В.М. Гольдшмидта, А.Е. Ферсмана, А.И. Перельмана

Становлению и развитию геохимии как целого комплекса наук безусловно способствовали талантливые ученые, посвятившие свою жизнь этой науке. Среди них особо необходимо отметить Вернадского В.И., чьи труды фактически послужили базисом и методологической основой новой науки, Гольдшмидта В.М. и Ферсмана А.Е.

Вернадский Владимир Иванович [28.02 (12.03).1863, Петербург, – 06.01.1945 г., Москва], российский естествоиспытатель, выдающийся мыслитель, минералог и кристаллограф, основоположник геохимии, биогеохимии, радиогеологии и учения о биосфере, организатор многих научных учреждений.

Академик АН СССР (1912 г.), первый президент АН Украинской ССР (1919 г.), член Чехословацкой (1926 г.) и Парижской (1928 г.) АН. В 1885 г. окончил физико-математический факультет Петербургского университета. Принимал участие в работе студенческих народнических кружков вместе с А. Ульяновым.

С 1890 г. приват-доцент минералогии Московского университета. Профессор Московского университета (1898–1911 гг.). Участвовал в земском движении в защиту высшей школы. В знак протеста против реакционных мер царского правительства ушел из Московского университета.    С 1914 г. директор Геологического и минералогического музея Петербургской АН. Один из организаторов Комиссии по изучению естественных производительных сил России (КЕПС; председатель 1915–1930 гг.), из которой выросли институты: керамический, оптический, радиевый, физико-химический и платины и др.

С 1922 г. по 1939 г. – директор организованного им Государственного радиевого института.   В 1927 организовал в АН СССР отдел живого вещества, преобразованный в 1929 г. в Биогеохимическую лабораторию (директор 1927–1945 гг.), ставшую впоследствии институтом геохимии и аналитической химии им. Вернадского.

Вернадский был одним из организаторов Комиссии по изучению вечной мерзлоты (ныне институт). В 1937 г. по инициативе Вернадского была создана Международная комиссия по определению возраста пород радиоактивным методом. В 1939 г. Вернадский совместно с другими учеными организовал Комиссию по изотопам. Работал в Париже (в Радиевом институте имени М. Кюри-Склодовской, в Сорбонне), Праге (в Карловом университете) и др.

В своих исследованиях Вернадский выдвинул крупнейшие, представляющие большое практическое значение научные проблемы: проблемы строения силикатов, геохимии редких и рассеянных элементов, поисков радиоактивных минералов, роли организмов в геохимических процессах, определения абсолютного возраста горных пород и многие др.

В «Опыте описательной минералогии» (1908–1922 гг.) и в «Истории минералов земной коры» (1923–1936 гг.) Вернадский выдвинул новую эволюционную теорию происхождения минералов (генетическую минералогию).

Большое значение имели исследования Вернадского о строении силикатов и алюмосиликатов, составляющих большую часть земной коры. Учение Вернадского о роли каолинового ядра и строении алюмосиликатов легло в основу современной кристаллографии, а представления о парагенезисе и изоморфных рядах – в основу одного из научных методов поиска полезных ископаемых.

Вернадский – один из основоположников геохимии, он первый в России использовал спектральный метод для решения геохимических задач. Занимался изучением редких и рассеянных химических элементов в изоморфных соединениях и в рассеянном состоянии. Много внимания уделил изучению химического состава земной коры, океана и атмосферы. В «Очерках геохимии» (1927 г.) Вернадский изложил историю кремния и силикатов, марганца, брома, йода, углерода, радиоактивных элементов в земной коре.

Радиогеологические исследования Вернадского касаются роли радиоактивных элементов в эволюции Земли. Начиная с 1910 г. Вернадский проводил поиски месторождений радиоактивных минералов и химические исследования на радий и уран. Предсказал значение радиоактивных веществ (1911 г.).

Рассматривая воду как минерал, Вернадский в работе «История минералов земной коры» дал минералогию воды. Им развивалось учение о единстве вод Земли.

Созданная Вернадским биогеохимия изучает геохимические процессы, в которых участвуют организмы. Вернадский является основоположником современного учения о биосфере. Совокупность живых организмов в биосфере он назвал живым веществом.

Согласно учению Вернадского, живое вещество, трансформируя солнечное излучение, вовлекает неорганическую материю в непрерывный круговорот. Огромная роль учения Вернадского о биосфере и ее развитии в полной мере начала выявляться со 2-й половины XX в. Этому способствовали, с одной стороны, развитие экологии, в которой понятие биосферы явилось одним из основополагающих, а с другой – развитие современной научно-технической революции, выдвинувшей в качестве одной из первоочередных задач проблему воздействия человечества на природу. Биосфера под влиянием научных достижений и человеческого труда постепенно переходит в новое состояние – ноосферу – (сферу разума).

Идеи Вернадского о ноосфере, представляющие крупное философское обобщение, возникли на стыке двух основных направлений его научной деятельности – биогеохимии и истории наук. Последней Вернадский уделял особое внимание, указывая, что в моменты взрыва научного творчества, научно-технической революции «научная мысль является орудием достижения нового». Проведенные Вернадским анализ эволюции научной мысли и научного мировоззрения, а также исследования структуры науки представляют крупнейший вклад в науковедение, одним из основоположников которого был Вернадский. Многие страницы его трудов посвящены фундаментальным философским проблемам естествознания. Он подчеркивал, что XX век является периодом ломки коренных естественнонаучных представлений.

Из школы Вернадского вышли А.Е. Ферсман, Д.И. Щербаков, А.П. Виноградов, В.Г. Хлопин, К.А. Ненадкевич, К.А. Власов, А.А. Сауков, Я.В. Самойлов и др.

    За выдающиеся работы в области науки и техники он был удостоен Государственной премии СССР (1943 г.), награжден орденом Трудового Красного Знамени. В АН СССР и МГУ с 1945 г. было установлено по 2 стипендии им. В.И. Вернадского. Кроме того, в АН СССР учреждены денежная премия (с 1943 г.) и золотая медаль (с 1963 г.) им. В. И. Вернадского. Действуют они и сейчас в знак величайших научных заслуг российского ученого.

Ферсман Александр Евгеньевич [27.10 (08.11).1883 г., Петербург, – 20.05.1945 г., Сочи; похоронен на Новодевичьем кладбище в Москве] – советский геохимик и минералог, академик АН СССР (1919 г.). Ученик В. И. Вернадского. В 1907 г. окончил Московский университет. В 1907–1909 гг. работал в Париже у французского минералога А. Лакруа и в Гейдельберге в лаборатории у норвежского геохимика В. М. Гольдшмидта.

С 1909 г. преподаватель Московского университета, с 1910 г. – профессор народного университета им. Шанявского, где в 1912 г. им был прочитан первый курс геохимии; с 1912 г. – профессор минералогии Высших женских курсов (Бестужевские курсы) в Петербурге; одновременно – старший хранитель (с 1912 г.) Минералогического музея АН, а позже его директор (1919–1930 гг.). Один из организаторов (1912 г.) и редакторов журнала «Природа».

В 1915 г. по инициативе Ферсмана была организована Комиссия сырья и химических материалов при Комитете военно-технической помощи, которую он возглавил; одновременно Ферсман – секретарь Комиссии по изучению естественных производительных сил при АН (КЕПС).

Многогранная деятельность Ферсмана особенно широко развернулась после Великой Октябрьской социалистической революции. Ферсман участвовал в исследованиях Кольского полуострова, Тянь-Шаня, Кызылкумов и Каракумов, Урала, Забайкалья и др. районов.

Особо важное прикладное значение имели исследования Хибинских тундр (с 1920 г.) и Мончетундры (с 1930 г.), где при его участии были открыты месторождения апатита и медно-никелевых руд.

Ферсман – один из основоположников геохимии. Фундаментальное исследование Ферсмана в этой области – «Геохимия» (т. 1–4, 1933–1939 гг.). Большое внимание Ферсман уделил проблеме кларков и миграции элементов. Разрабатывал проблему энергетики природных неорганических процессов и предложил геоэнергетическую теорию, в которой связал последовательность выпадения минералов с величинами энергий кристаллических решеток. Ферсман один из первых обосновал необходимость применения геохимических методов при поисках месторождений полезных ископаемых. Много внимания Ферсман уделял проблемам региональной геохимии и еще в 1926 г. наметил впервые Монголо-Охотский геохимический пояс.

Важный цикл его исследований посвящен изучению гранитных пегматитов, итоги его работ опубликованы в монографии «Пегматиты» (1931 г.). Ферсман был крупнейшим знатоком драгоценных и поделочных камней; им посвящен ряд его научных и научно-популярных работ. В 1924–1927 гг. академик-секретарь Отделения физико-математических наук, вице-президент   (1927–1929 гг.), член Президиума (1929–1945 гг.) АН СССР. Директор Радиевого института АН СССР (1922–1926 гг.), председатель Уральского филиала АН СССР (1932–1938 гг.), Кольской базы им.  С.М. Кирова при АН СССР (1930–1945 гг.), директор института кристаллографии, минералогии и геохимии им. М.В. Ломоносова (1930–1939 гг.) и института геологических наук АН СССР    (1942–1945 гг.).

Во время Великой Отечественной войны 1941–1945 гг. Ферсман создал и возглавил комиссию научной помощи Советской Армии при отделении геолого-географических наук АН СССР.

Ферсман широко известен как автор популярных книг и статей («Воспоминания о камне», 1940 г.; «Занимательная минералогия», «Занимательная геохимия», 1950 г., и др.). Премия          им. В.И. Ленина (1929 г.), Государственная премия СССР (1942 г.), палладиевая медаль им. Волластона (1943 г.) Лондонского геологического общества. Награжден орденом Трудового Красного Знамени. Именем Ферсмана названы минералы: ферсмит – титано-ниобиевый окисел и ферсманит – титано-ниобиевый силикат.

Гольдшмидт (Goldschmidt) Виктор Мориц (27.01.1888 г., Цюрих, – 20.03.1947 г., Осло), норвежский геохимик. Один из основоположников геохимии. Учился в Кристиании (Осло) и в Вене.       С 1914 г. профессор минералогии и геологии университета в Осло, директор Геологического музея в Осло. Во время оккупации Норвегии гитлеровцами Гольдшмидт был заключен в концлагерь.

Участники норвежского Движения Сопротивления похитили Гольдшмидта и перевезли его в Великобританию, где он работал до освобождения Норвегии. В работе «Явления контактного метаморфизма в окрестностях Кристиании» (1911 г.) Гольдшмидт дал физико-химический анализ геохимических процессов, впервые подойдя к формулировке своего «минералогического правила фаз». Этой работой была показана возможность применения правила фаз к простейшим минеральным системам. Гольдшмидт сформулировал «законы геохимического распределения элементов».

Распределение химических элементов в Земле Гольдшмидт ставил в связь не только с химическими и физическими свойствами их атомов, но и с их поведением в кристаллической решетке. Гольдшмидт предложил геохимическую классификацию химических элементов, основанную на строении иона, положении элемента на кривой атомных объемов, магнитных свойствах простых тел и их сродстве к кислороду, сере и пр.

Кристаллохимические работы Гольдшмидта вскрыли важные соотношения между положением элементов в периодической системе Д.И. Менделеева и размерами их атомов и ионов. Гольдшмидт исследовал миграцию элементов группы железа, а также распространение в земной коре галлия, церия, скандия, бора, лития, рубидия, цезия, бериллия, селена, мышьяка, золота и платиновых металлов.

В честь американского ученого – геохимика Ф.У. Кларка было названо одно из самых основных, базовых понятий геохимии: его исследования положили начало изучению  химического состава земной коры.

Будет полезно почитать по теме: