"Природа", №04-06, 1918 год, стр. 359-364.
Разрѣшите мнѣ на столбцахъ "Природы" обратить вниманiе на одну область, еще недостаточно освѣщенную при общемъ научномъ строительствѣ, — на химiю земной коры. Можетъ быть, въ Москвѣ, гдѣ созданъ первый частный петрографическiй Институтъ "Литогея", гдѣ осуществленъ впервые въ Россiи въ широкомъ масштабѣ "Научный Институтъ“, — может быть, именно въ Москвѣ будетъ положенъ первый камень этой постройки, одинаково плодотворной какъ въ области отвлеченной мысли, такъ и въ области практическаго примѣненiя научныхъ идей.
За послѣднiя десятилѣтiя научная работа выдвинула новое орудiе въ борьбѣ за завоеванiя науки и, вмѣсто разрозненныхъ усилiй разрозненныхъ лицъ, на помощь высшей школѣ — этимъ старымъ, исторически сложившимся разсадникам свободной творческой мысли — выдвинула идею научныхъ институтовъ, какъ самодовлѣющихъ единицъ въ опредѣленныхъ областяхъ знанiя. To, что XVIII вѣкъ принесъ въ видѣ академiй, какъ главныхъ очаговъ чистой науки, двадцатый вѣкъ претворилъ въ форму отдѣльныхъ научныхъ институтовъ, болѣе гибко отвѣчаюшихъ все усиливающейся спецiализацiи мысли.
Въ области химiи земной коры, столь близко соприкасающейся, съ одной стороны, съ вопросами геологiи, съ другой — съ задачами общей химiи и физической химiи, эта идея уже давно нашла себѣ конкретное выраженiе, прекраснымъ примѣромъ котораго могут служить калiевый институтъ Вангъ-Гоффа, геофизическiй институтъ Карнеги въ Вашингтонѣ, спецiальныя лабораторiи высокихъ температуръ Дельтера въ Венѣ, радiевыхъ и спектрально-минералогическихъ работъ Академiи Наукъ въ Петроградѣ и т. д.
Однако несомнѣнно, что огромная область химiи земной коры, во всей широтѣ намѣчаемыхъ нынѣ задачъ, не можетъ найти себѣ исчерпывающаго развитiя въ этихъ отдѣльныхъ очагахъ чистой науки, и цѣлый рядъ вопросовъ огромной научной важности и большого практическаго значенiя остается неразработаннымъ и ждущимъ своего разрѣшенiя.
Мнѣ хотѣлось бы въ нижеслѣдующемъ, не давая сколько-нибудь исчерпывающей картины, лишь наметить нѣсколько задачъ, наиболѣе остро ставящихся современнымъ сосгоянiемъ науки, и призвать широкiе круги къ строительству и планомѣрной научной работѣ въ этомъ направленiи.
Въ области химiи земной коры особенно важнымъ въ настоящее время является выясненiе исторiи и распространенiя отдѣльныхъ химическихъ элементовъ въ разныхъ земныхъ оболочкахъ и въ разныхъ химическихъ превращенiяхъ организованной и неорганизованной природы. Каждый элементъ Менделѣевской таблицы имѣетъ свою собственную исторiю въ земной корѣ, и изученiе законовъ его распространенiя, накопленiя или разсѣянiя, выясненiе законовъ его совмѣстнаго нахожденiя съ другими элементами и законовъ странствованiя и участiя въ рззныхъ реакцiяхъ природы — составляетъ основу современной геохимiи. За два столѣтiя научной работы минералогiя накопила рядъ весьма цѣнныхъ эмпирическихъ данныхъ, до сихъ поръ еще не получившихъ научнаго объясненiя. Почему въ извѣстныхъ частяхъ земной коры одни элементы, какъ нiобiй и танталъ, никкель и кобальт, теллуръ и золото встрѣчаются вмѣстѣ и почему и въ какихъ условiяхъ земной коры наступает та обстановка, когда эти же элементы начинаютъ идти своимъ собственнымъ путемъ? Каковы законы этихъ природныхъ ассоцiацiй элементовъ, каковы эти дружественныя простыя тѣла, совмѣстное нахожденiе которыхъ обусловливается не химической связью, не общимъ происхожденiемъ, а законностями особаго порядка? Каковы законы разсѣянiя и накопленiя различныхъ элементовъ и каковы тѣ факторы, которые обусловливаютъ распыленiе однихъ, напр., золота или радiя, и вторичное собиранiе другихъ элементовъ: барiя, стронцiя, соед. фтора и т. д.? Какъ измѣнялось распространенiе и роль отдѣльныхъ элементовъ во времени и въ геологической исторiи, и какъ измѣняется оно въ настоящее время на территорiи земной поверхности? Мы уже намѣчаемъ цѣлыя геохимическiя зоны и геохимическiя области; отдѣльные районы земли, связанные между собой общими движенiями земной коры, являются носителями особыхъ, имъ свойственныхъ ассоциацiй химическихъ элементовъ, а нагроможденiе горныхъ хребтовъ опредѣленныхъ эпохъ вызываетъ къ жизни изъ глубинъ опредѣленныя свои собственныя группы элементовъ. Такъ, тѣсно связаны между собой по геологическому характеру Крымъ и Кавказскiй хребетъ, но рѣзко разняться отъ нихъ тѣ металлы и металлоиды, которыхъ носятъ зоны опусканiя внутреннихъ областей Карпатской дуги и областей опусканiя Закавказья и Арменiи.
Эти идеи намѣчаютъ собой обобщенiя, выходящiя далеко за предѣлы земли, и неизмѣнно мысль пытается идти дальше и намѣчать судьбы элементовъ во всемъ мiрозданiи, изучая ихъ распространенiе въ тѣлахъ космическаго происхожденiя (въ метеоритахъ) и въ спектральныхъ линiяхъ небесныхъ тѣлъ.
Вмѣстѣ съ тѣмъ намѣчается и огромная область знанiя, соприкасающаяся съ бiологическими науками и агрономiей, и пытающаяся намѣтить судьбы отдѣльныхъ элементовъ въ жизни организмовъ, въ процессахъ ихъ жизнедѣятельности и смерти.
Каждый элементъ въ землѣ и мiрозданiи имѣетъ свою исторiю — возсоздать картину его жизни, постепенно изучая отдѣльныя звенья ея — такова задача современной геохимiи.
Но было бы глубоко ошибочнымъ не видѣть въ этомъ циклѣ идей и ряда обобщенiй чисто практическаго характера. Совмѣстное нахожденiе элементов — было всегда тѣмъ руководящимъ принципомъ, который сначала совершенно инстинктивно, а потомъ совершенно сознательно руководилъ горнымъ дѣломъ, горными развѣдками и поисками полезныхъ ископаемыхъ. "Золото любитъ мышьякъ, а висмутъ — серебро". "Никкель и кобальтъ два неразлучныхъ друга“ — вотъ тѣ эмпирическiя данныя, которыя долго лежали въ основѣ поисковъ различныхъ металловъ, и краснорѣчивое выраженiе которыхъ мы находимъ у Ломоносова, въ первыхъ основанiяхъ металлургiи. Вся идея парагенезиса (совмѣстнаго нахожденiя минераловъ) у Брейтгаупта въ 50-ыхъ годахъ прошлаго столѣтiя, всѣ современныя идеи о металлогенетическихъ провинцiяхъ и эпохахъ американскихъ геологовъ Линдгрена и Эммонса являются лишь выраженiемъ этихъ общихъ геохимическихъ законностей, но лишь для болѣе узкой области полезныхъ ископаемыхъ и полезныхъ металловъ. И если современная геохимiя выросла изъ обобщенiй горнаго дѣла, то ея обобщенiя въ свою очередь явятся необходимыми и руководящими въ самыхъ основныхъ вопросахъ науки о рудныхъ мѣсторожденiяхъ.
Таковы общiя задачи геохимическаго института, ихъ выполненiе лежитъ въ области разносторонней экспериментальной работы съ одной стороны, и въ систематизацiи уже имеющагося матерiала — съ другой.
Въ послѣднiе годы въ химiи земной коры начинаютъ накапливаться факты, говорящiе противъ непреложности основного закона химiи — простыхъ и кратныхъ отношенiй между атомами, входящими въ химическое соединенiе; начинаютъ воскресать старыя идеи Бертоле, а теорiя рентгеновскихъ лучей въ кристаллахъ разбиваетъ старую вѣру въ молекулу, какъ въ какой-то самостоятельный кирпичикъ кристаллической постройки.
Въ свѣтѣ новых идей Брегга строенiе матерiи рисуется какъ сплетенiе нѣсколькихъ сѣтокъ разныхъ размѣровъ и разнаго строенiя, въ углахъ которыхъ лежатъ свободные химическiе атомы; при этомъ атомы каждаго отдѣльнаго элемента образуютъ самостоятельную сѣточку, закономѣрно вкладывающуюся при образованiи химическаго соединенiя въ аналогичную сѣтку атомовъ другого элемента. И вотъ въ природѣ намѣчается рядъ химическихъ превращенiй, при которыхъ какъ бы осторожно вынимается одна система рѣшетки, въ то время какъ другiя остаются въ цѣлости, а общая кристаллическая постройка сохраняется въ старомъ видѣ. Можно сравнить эти явленiя съ постройками изъ разнородныхъ матерiаловъ, какъ то желѣза и дерева, изъ которыхъ можно выжечь всѣ деревянныя части, но оставить въ цѣлости желѣзный остовъ.
Значенiе этихъ тѣлъ особенно велико въ почвенномъ покровѣ, въ осадкахъ морей и озеръ и вообще во всей корѣ вывѣтриванiя, и, можетъ быть, своеобразными свойствами этихъ тѣлъ и обусловливается значенiе почвы, какъ подвижной, малоустойчивой системы, которую использываютъ соки растительныхъ организмовъ для своихъ нуждъ. Весьма вѣроятно, что наравнѣ съ коллоидами, столь часто встрѣчающимися на земной поверхности, вся сложность тѣлъ коры вывѣтриванiя найдетъ свое объясненiе при широкомъ изученiи этого новаго типа химическихъ соединенiй, не укладывающагося въ обычныя рамки нашихъ представленiй.
Необходимо иметь въ виду, что и въ данномъ случаѣ чисто отвлеченная постановка вопроса уже привела къ практическимъ результатамъ большого значенiя; въ Америкѣ, Германiи и Англiи уже положено начало особой промышленности, въ крупномъ масштабѣ получающей искуственные цеолиты или пермутиты. Практическое использованiе этихъ тѣлъ основано именно на неустойчивости ихъ свойствъ и состава и на способности къ легкому вступанiю во взаимодѣйствiе съ другими тѣлами.
Чувствительность ихъ, какъ химическаго реактива, къ весьма слабымъ растворамъ различныхъ веществъ настолько велика, что ихъ можно сравнивать съ дѣятельностью различныхъ микроорганизмовъ, обладающихъ поистинѣ исключительною способностью въ нѣкоторыхъ случаяхъ улавливать слѣды различныхъ соединенiй, въ которыхъ нуждается ихъ организмъ. Очистка разнообразныхъ водъ, извлеченiе слѣдовъ различныхъ веществъ изъ растворовъ, извлеченiе золота изъ морской воды — вотъ нѣсколько практическихъ задачъ, намѣчающихся въ этомъ направленiи.
Благодаря успѣхамъ минеральной химiи и широкому использованiю кремнiя и его соединенiй въ промышленной жизни, намѣчается выдѣленiе главы о соединенiяхъ кремнiя изъ общей химiи въ самостоятельную научную дисциплину. Несомнѣнно, что кремнiй раздѣлитъ въ этомъ отношенiи судьбу своего ближайшаго аналога — углерода — и, подобно послѣднему, его изученiе выльется въ особую отрасль химiи со своими методами работы и спецiальными рабочими гипотезами.
Химiя углерода, или такъ называемая органическая химiя, получила свою стройность благодаря широкой доступности ея соединенiй къ синтезу, благодаря возможности путемъ отщепленiя, замѣщенiя и перегруппировокъ глубоко проникать въ природу строенiя этихъ сложныхъ тѣлъ, чаще всего построенныхъ всего лишь изъ нѣсколькихъ элементовъ — углерода, кислорода и водорода. Къ сожаленiю, эта методика въ общем оказывается непримѣнимой къ большимъ и устойчивымъ молекуламъ кремнекислыхъ соединенiй — силикатовъ, еще болѣе сложныхъ по многообразiю входящихъ въ нихъ элементовъ и упорно сопротивляющихся нашимъ самымъ сильнымъ лабораторнымъ дѣятелямъ (щелочамъ и кислотамъ); достаточно указать, что имѣются соединенiя, на которыя не дѣйствуютъ, даже при высокой температурѣ, ни сѣрная, ни плавиковая кислота. Эти прочныя постройки можно только разрушить до основанiя, но разобрать ихъ на составныя части — мы не умѣемъ. Только вышеприведенныя соединенiя перемѣннаго состава впервые открываютъ нѣкоторую возможность проникнуть въ глубь кремневой молекулы и, путемъ замѣны одной рѣшетки другой или полнаго извлеченiя ея, выяснить взаимоотношенiя и характеръ связи между отдѣльными атомами. Такимъ путемъ удается нѣкоторые методы органической химiи перенести на изслѣдованiе кремнекислыхъ соединенiй, широко используя тотъ матерiалъ, который намъ даетъ сама природа при осторожномъ и постепенномъ разрушенiи минераловъ въ корѣ вывѣтриванiя.
Другая область изученiя химiи кремнiя намѣчается въ выясненiи тѣхъ взаимоотношенiй, которыя устанавливаются въ природѣ и техникѣ между кремнеземомъ и глиноземомъ. Только послѣднiя теорiи Вернадскаго и Аша начинаютъ проливать свѣтъ на своеобразную связь этих окисловъ, обусловливаюшую прочность и неизмѣняемость глинъ, кирпичей и посуды: въ природѣ эта связь можетъ быть нарушена только очень сильными дѣятелями, как-то парами сѣрной кислоты при вулканическихъ изверженiяхъ или же жизнедѣятельностью микроорганизмовъ, нуждающихся въ кремнеземѣ для постройки своихъ раковинъ или скелетныхъ частей.
Необходимо детальное опытное обслѣдованiе этихъ вопросовъ путемъ постановки опытовъ съ дiатомовыми водорослями и радiолярiями, или изученiя прочности глинъ и глинистыхъ продуктовъ какъ при низкихъ температурахъ, при которыхъ ими питаются организмы, такъ и при высокихъ — когда эта связь выясняется съ новыхъ точекъ зрѣнiя. Значенiе этихъ опытовъ станетъ для насъ тѣмъ болѣе очевиднымъ, что такой процессъ распада идетъ въ нѣкоторыхъ областяхъ земли въ огромномъ масштабѣ, накапливая красные латериты тропиковъ и цѣнныя алюминiевыя руды — бокситы. Въ этомъ вопросѣ мы стоимъ передъ одной изъ загадокъ природы, одинаково важной какъ для пониманiя исторiи почвеннаго и растительнаго покрова огромныхъ областей земли, такъ и для выясненiя химико-техническихъ свойствъ одного изъ важнѣйшихъ объектовъ промышленности — глины.
Таковы двѣ задачи, которыя можно выдвинуть на первую очередь; онѣ составляютъ, однако, только небольшую часть тѣхъ запросовъ, которые ставятся и наукой, и жизнью передъ химiей кремнiя. Будущее этой отрасли химическихъ наукъ несомнѣнно; не только техника и промышленность все острѣе чувствуютъ недостатокъ въ металлахъ и принуждены сами переходить къ широкому использованiю различныхъ соединенiй кремнiя въ видѣ бетона, кирпича, стекла, фарфора и т. д., но и отвлеченная научная мысль геохимика все болѣе проникается сознанiемъ необходимости изученiя этого элемента, составляющаго 26% по вѣсу всей земной коры, и связывающаго въ видѣ своихъ соединенiй болѣе трехъ четвертей атомовъ всехъ элементовъ доступной намъ оболочки земли 1).
Нижеподписавшiйся проживаетъ въ Урянхайскомъ краѣ (въ верховьяхъ р. Енисея) три года, обстоятельства складываются такъ, что придется здѣсь задержаться еще не на одинъ годъ. Урянхай, какъ извѣстно изслѣдованъ слабо, во многихъ отношенiяхъ является совершенно не изученнымъ, рядъ научныхъ экспедицiй, посѣтившихъ край, работали здѣсь "по походному" — подолгу нигдѣ не задерживались. Станцiонарныхъ обслѣдованiй не было.
Будучи основательно знакомъ съ коллектированiемъ въ разныхъ областяхъ естествознанiя и этнологiи, я рѣшилъ съ весны этого года всецѣло посвятить себя сбору научныхъ коллекцiй въ центральномъ Урянхаѣ, и всѣмъ интересующимся научнымъ работникамъ и организацiямъ предлагаю свои сборы по зоологiи (птицы, гады, млекопитающiяся, ихъ черепа, различныя насѣкомыя и т. п.), принимаю порученiя по спецiальнымъ сборамъ въ предѣлахъ того или иного рода или вида и т. п., согласенъ совершать поѣздки въ сосѣднюю Монголiю и по Урянхаю.
Съ лицами интересующимися этнографiей, археологiей и географiей края, готовъ вести переписку и надѣюсь, что смогу быть полезнымъ, такъ какъ этими вопросами занимаюсь здѣсь три года, имѣю порядочные матерiалы.
Конечно, расчитываю на оплату труда, такъ какъ только этимъ и собираюсь жить.
О моей прошлой дѣятельности желающiе могутъ получить свѣдѣнiя въ Красноярскомъ подотдѣлѣ Географическаго О-ва, где я служилъ помощникомъ консерватора музея въ теченiе 6 лѣтъ 2).
А. Ермолаевъ.
1) Вѣсъ соединенiй кремнiя въ эемной корѣ составляетъ 83% всей массы земной оболочки до глубины въ 15 километровъ. (стр. 363.)
2) Адресъ: П.-т. о. Бѣлоцарскъ (черезъ Усинское Енис. губ.), Александру Петровичу Ермолаеву. (стр. 364.)