25 лет тому назад супругам Кюри в сотрудничестве с Бемоном удалось выделить новый элемент — радий.
Однако открытию радия предшествовала выработка принципиально нового метода открытия элементов, основанного на том, что ряд элементов и их соединений самопроизвольно испускают в пространство группу излучений, ионизирующих воздух и делающих его благодаря этому электропроводным. Качественная сторона явления была уже известна Беккерелю, но количественное измерение проводимости, приобретаемой воздухом под действием этих веществ, было впервые применено, как новый метод исследования, супругами Кюри. Те же вещества, которые обладают способностью самопроизвольно производить подобные лучеиспускания, названы ими "радиоактивными" (P. Curie et M-me Curie, Comptes-rendus, 18 Juillet 1898) и с тех пор этот термин получил всеобщее распространение.
М-me Кюри тогда же произвела параллельные исследования над чувствительностью своего метода и спектроскопического способа и в своей докторской диссертации резюмировала результаты этих опытов следующими словами: "для обнаружения присутствия радия, радиоактивность есть свойство в тысячу раз более чувствительное, чем спектральный анализ".
С тех пор этот метод вполне разработан и применен в ряде разнообразных приборов. Вполне естественно, что такой чувствительный способ привлек внимание не только физиков и химиков, но и геологов-разведчиков, пытающихся применить его в том или ином виде к поискам радиоактивных руд. Автору заметки известны два случая когда в условиях русской практики эти специальные приемы исследования дали положительные результаты. Так, московская радиевая экспедиция, работавшая летом 1914 г. в Фергане, попробовала использовать для поисков прибор Гердиена, прямое назначение которого — определять ионизацию воздуха. Сущность его сводится к следующему: на стативе устанавливается горизонтально цилиндр, открытый с двух сторон (диаметр 15—20 см.). В одном конце помещается аспиратор, который приводится во вращение от руки и служит для протягивания воздуха. Внутри цилиндра находится металлический конденсатор, соединенный с градуированным электроскопом; последний помещается под цилиндром. Заряжая конденсатор до определенной величины, можно потом, протягивая воздух, судить о степени его ионизации по скорости спадания листочков электроскопа.
Явление ионизации воздуха находится в сложной зависимости от ряда еще не вполне выясненных причин, главным образом метеорологических; большие скопления радиоактивных руд вблизи земной поверхности должны также влиять заметным образом на показания этого прибора. Первые опыты, проделанные с "Гердиеном" в окрестностях заведомого месторождения — Тюя-Муюнского радиевого рудника, указали на большую зависимость его показаний от направления и силы ветра и подчеркнули, вместе с тем, слабую чувствительность прибора.
Опыты, однако, продолжались и в других районах работ экспедиции. В середине мая поисковый отряд, после утомительного дневного перехода, расположился лагерем на 2-й терассе реки Испайран (в 4 кил. к югу от сел. Уч-Курган), метрах в 50 от коренных обнажений правого берега. По обыкновению производились вечерние наблюдения над полярной проводимостью воздуха. Прибор был установлен длинной осью по направлению к сверкавшим в лучах заходящего солнца снеговым вершинам Алая (т. е. параллельно реке на юг). Спадание листочков электроскопа оказалось ничтожным. Тогда один из членов экспедиции обратил внимание на то, что обстановка опыта неправильна, так как по долине уже начинал дуть вечерний бриз. Прибор был повернут на 90° и поставлен под защиту палатки; своим устьем он смотрел теперь на черные скалистые вершины правого берега, прорезанные в этом месте небольшим ущельем. Теперь улавливались боковые струи воздуха, спускавшиеся по этому ущелью; ионизация его оказалась в три раза большей. Утром эти наблюдения были повторены в тех же условиях — опять получились такие же результаты. После этого мрачные черные скалы (кремнистые сланцы) были тщательно осмотрены и в самом непродолжительном времени удалось найти желтый, заметно активный минерал (в ряде жил), в котором аналитически определены Ni, V, Al, Si, Р, а радиометрически в некоторых образцах до 0,2% U3O81). Минерал этот, по предложению академика В. И. Вернадского, назван "коловратитом".
В 1923 г. по заданию Геологического Комитета горн. инж. Попов производил разведки этого месторождения (гора Кара-Чагыр). Полученные интересные материалы находятся сейчас в обработке.
С 1914 г. никто больше не занимался разработкой методов поисков с помощью прибора Гердиена.
Другой случай описывается со слов проф. минералогии С. М. Курбатова, которому, путем массового опробования коллекций горных пород из определенного района, удалось выделить наиболее активные образцы, а затем найти и самое месторождение.
В 1919 г. С. М. Курбатов занимался минералогическим изучением окрестностей рудника "Юлия" в Минусинском крае. Так как в этом районе были известны источники, отличавшиеся по сведениям проф. Орлова повышенной радиоактивностью, то собранный петрографический и геологический материал было решено опробовать на активность. С этой целью был использован прибор типа Эльстера и Гейтеля, специально сконструированный для массового качественного опробования коллекций горных пород проф. Орловым и изготовленный в мастерской Томского университета. Прибор представляет собой хороший электроскоп с зеркальным отсчетом, соединенный с металлическим стержнем, которому сообщается определенный заряд. Электроскоп вводится в центральный прорез круглой стойки с целым рядом секторов-полок. Полки загружаются испытуемыми образцами. Поверх всего одевается колокол (описание прибора см. П. Орлов. Труды радиев. эксп. Ак. Н. № 6, 1915 г.). Кривая скорости спадания листочков позволяет судить о присутствии или отсутствии радиоактивных начал в испытуемых коллекциях.
Исследование образцов, собранных проф. Курбатовым, производилось так: брались коллекции по определенным районам и опробование производилось над горными породами и минералами, сгруппированными по видам, напр.: известняки, песчаники, граниты, медные руды и т. д. Там где испытуемая партия давала повышенную активность производилось уже дробное опробование в пределах взятой партии. Одна серия образцов оказалась заметно активной; дробное опробование привело наконец к отдельному штуфу, но на нем никаких минералов не было заметно. Только когда образец был разбит, обнаружился ярко желтый радиоактивный неизвестный минерал.
Поездка 1920 г. дала возможность найти самое месторождение (в 12—13 клм. на ю.-в. от рудника "Юлин") и собрать материал, обрабатываемый теперь проф. С. М. Курбатовым.
Этот метод позволяет испытывать сразу много образцов в целом виде (не портя их измельчением) и должен быть признан очень экономным по затрачиваемому времени. Можно только пожелать ему широкого распространения.
Нельзя не отметить здесь же еще один метод, который дает как бы суммарную характеристику целого района — это опробование шлихов тяжелых элементов, собранных по оврагам и речным системам2).
Ферганская радиевая экспедиция в процессе поисковой работы пришла к нему самостоятельно; независимо от нее и несколько ранее исследование радиоактивности сибирских шлихов из разных золотоносных округов производилось проф. Орловым.
Ферганская экспедиция обнаружила заметно активные шлихи в реке Кок-су выше Шахдара (Алайская долина), но коренные месторождения этого активного минерала (монацит?) ждут и поныне своего исследователя.
В самое последнее время, независимо друг от друга, разрабатывают методы поисков γ-электроскопами радиологи: проф. Ерчиковский в Радиевом Институте и Богоявленский — в Геологическом Комитете. Их приборы устроены так, что улавливают только γ-излучения радиоэлементов, скрытых в горных породах.
Лабораторные опыты (Кольрауш) говорят о том, что слой породы в 1 метр толщины должен поглотить все γ-излучения; тем не менее полевые данныя как бы противоречат этому и дают очень интересные результаты. Летом 1923 г. проф. Ерчиковский экспериментировал с специально им сконструированным прибором — γ-электроскопом (конструкция симметричная относительно излучений согласно опытам Hess’a) на Тюя-Муюнском радиевом руднике. Получавшиеся им для некоторых точек наблюдения максимумы спаданий листочков он стремится объяснить наличием трещин тектонического происхождения и циркуляцией по ним эманации. Эти работы находятся в начальной стадии и вероятно будут продолжены летом 1924 г.
Радиолог Богоявленский работал летом в Пятигорске, где в районе Теплосерной улицы, известной своими буровыми скважинами с сильно активными водами (до 660 ед. Махе), он производил радиометрическую съемку. Его γ-прибор построен по несколько иному принципу (теория плоского излучающего слоя — Кинга; описание прибора печатается во "Временнике" Палаты Мер и Весов). Получены интересные результаты, для объяснения которых Богоявленскому пришлось ввести представление о "проникающих ультра-икс радиациях земли".
Опыты с этими приборами требуют еще упорной и большой работы от русских конструкторов и исследователей.
Если мы вспомним огромную территорию России, едва только затронутую радиоактивными исследованиями, притом уже с интересными и многообещающими результатами, то нам останется только пожелать широкого привлечения молодых сил к делу изучения методов работы и разнообразных районов России. Пути к этому — ознакомление с достижениями в области радио-активных исследований возможно большего круга лиц.
Д. Щербаков.
1) Активность минерала выражена в урановых единицах, но может быть обусловлена и другим радиоактивным началом.
2) При изучении активных шлихов больше вероятия встретить в них ториевые соединения.
На земной поверхности ториевые минералы относительно более устойчивы чем урановые; они покрываются характерной коркой, предохраняющей минеральное тело от дальнейшего разрушения.