Монографии Ферсмана «Исследования в области магнезиальных силикатов», о магнезиальных силикатах, статья Соединения переменного состава в земной коре

Огромное впечатление произвела на А. Е. Ферсмана Мурзинка. Еще до поездки на Урал, в апреле 1912 г., он писал В. И. Вернадскому: «Страшно увлечен Мурзинкой и вообще пегматитовыми жилами! Чудная область для работы. Знаете ли Вы, что Мурзинка открыта в 1669 году? Собираю литературу».

Мурзинка — район на Среднем Урале, включающий в себя деревни Мурзинку, Адуй, Линовку, Шайтанку и др.

Географически это уже не Уральский хребет, а однообразная равнина Западной Сибири, местами заболоченная, местами распаханная или занятая тайгой. Но геологически это еще Урал: на глубине нескольких метров под песками и суглинками залегают все те же изверженные породы Уральского хребта. Сам хребет, простиравшийся здесь сотни миллионов лет назад, был полностью разрушен работой рек. На территории Мурзинки много пегматитовых жил с драгоценными камнями.

 Это места старого горного промысла, давшего прекрасные топазы, аметисты, турмалины и другие драгоценные камни. Трудно назвать другой утолок земного шара, где было бы сосредоточено большее количество ценнейших самоцветов, чем в знаменитой Мурзинке — заповедном для минералога районе Урала, писал А. Е. Ферсман.

В заброшенных копях, на отвалах горных выработок Мурзинки Александр Евгеньевич продолжал изучать пегматиты. Здесь он установил один из законов срастания кварца и полевого шпата, названный им мурзинским.

В 1913 г. вышла в свет монография А. Е. Ферсмана «Исследования в области магнезиальных силикатов», которая считается образцом минералогических исследований. Ученый использовал материалы личных сборов, коллекции русских и зарубежных музеев, обработал данные по 135 месторождениям. В этом труде проявилась разносторонность интересов Александра Евгеньевича: если при изучении алмаза и пегматитов он имел дело с глубинными высокотемпературными процессами, то здесь в центре внимания оказались холодные растворы земной поверхности, область выветривания.

О минералах коры выветривания в то время было известно мало, главным образом из-за исключительной их сложности: эти минералы имеют очень мелкие размеры, их кристаллическая форма выражена неярко, или, чаще, отсутствует, отдельные минеральные агрегаты переплетены.

В начале работы Александр Евгеньевич пробовал разделять минералы отмучиванием тяжелыми жидкостями, фракционной отборкой, кислотами, щелочами и т. д. Однако все классические минералогические методы оказались неприемлемыми. Пришлось остановиться на механической отборке под бинокулярной лупой с контролем под микроскопом. Часами ученый осторожно отделял мелкие волокна палыгорскита, чтобы набрать их количество, достаточное для химического анализа. Эта кропотливая работа требовала большого терпения, выдержки, аккуратности.

Изучая обширную литературу, А. Е. Ферсман обнаружил, что уже ученые XVIII в. хорошо знали палыгорскит и подробно его описывали. Группа спутанно-волокнистых минералов была известна под различными наименованиями: горная кожа, горная пробка, ксилотил, пилолит и т. д. Их рассматривали как разновидности роговообманковых и хризотиловых асбестов. А. Е. Ферсман показал, что к числу этих образований относится самостоятельная группа минералов, которую он назвал группой палыгорскита. Для ее характеристики А. Е. Ферсман в первую очередь использовал химический анализ, привлекая кристаллооптику и другие методы. В итоге ему удалось разобраться в систематике и генезисе этой чрезвычайно сложной группы минералов.

Исходя из теории строения силикатов В. И. Вернадского, А. Е. Ферсман построил структурные формулы палыгорскита и попытался объяснить его свойства. Позднее с помощью рентгеноструктурного анализа было установлено строение палыгорскита, которое оказалось иным, чем предполагал А. Е. Ферсман. Поэтому раздел о структуре минералов в его монографии представляет ныне исторический интерес. Напротив, выводы о генезисе минералов группы палыгорскита, а также многие общие заключения по минералогии коры выветривания актуальны и в наше время.

В монографии А. Е. Ферсмана о магнезиальных силикатах, в статье «Соединения переменного состава в земной коре» [1914] и в других работах особенно подчеркивается изменчивость минералов коры выветривания, непостоянство их состава («мутабильные соединения»). Согласно А. Е. Ферсману, минералы здесь нередко образуют цепь непрерывных переходов от одной устойчивой формы к другой. Для объяснения этого явления он использовал закон В. Оствальда, согласно которому при химических реакциях часто получаются не конечные устойчивые формы, а промежуточные, менее устойчивые (но более устойчивые, чем исходные формы).

Александр Евгеньевич показал огромную роль коллоидных растворов в коре выветривания, в том числе в образовании палыгорскита. Однако он не соглашался с исследователями (например, с Ф. Корню), противопоставлявшими коллоиды кристаллоидам.

По А. Е. Ферсману, коллоидные минералы — лишь начальный этап образования минералов, которые в дальнейшем приобретают упорядоченную кристаллическую структуру. Этот вывод подтвердили дальнейшие исследования, основанные на более совершенной методике. Таким образом, верный школе В. И. Вернадского, А. Е. Ферсман внес в изучение коры выветривания концепцию развития, показал изменчивость ее образований, стал рассматривать ее минералы с геохимических позиций, как определенные этапы в миграции атомов. Эти идеи были важны не только для минералогии и геохимии, они оказали большое влияние и на развитие почвоведения. В 1915 г. А. Е. Ферсман был избран действительным членом Докучаевского почвенного комитета.

В этой связи нелишне вспомнить один эпизод из истории данной науки. В 1906 г. была опубликована работа известного русского почвоведа К. Д. Глинки «Исследования в области процессов выветривания», представленная в Московский университет как докторская диссертация.

К. Д. Глинка развивал идею о стадийности выветривания минералов, о том, что полевые шпаты, превращаясь в каолинит, проходят через ряд промежуточных стадий. Свои положения он обосновал химическими анализами продуктов выветривания полевых шпатов из района Батуми. Официальные оппоненты профессора Московского университета В. И. Вернадский и А. Н. Сабанин были невысокого мнения о данном исследовании (степень доктора К. Д. Глинка получил лишь по совокупности работ). И только А. Е. Ферсман правильно оценил значение работы К. Д. Глинки, показав в своих трудах 1913—1914 гг., что образование соединений переменного состава представляет характерную особенность выветривания.

В 1912 г. в Петербурге начал выходить научно-популярный журнал «Природа». Инициаторами его создания были известные ученые Н. К. Кольцов, Л. А. Тарасевич, Л. В. Писаржевский. Деятельное участие в организации журнала принял и А. Е. Ферсман, вошедший в его редколлегию. Вскоре он стал одним из самых активных авторов. Достаточно сказать, что с 1912 по 1916 г. А. Е. Ферсман поместил в «Природе» более 100 статей и заметок.

 По свидетельству С. Ю. Липшица, в далекой Уфе гимназисты старших классов в то время «зачитывали „Природу“ до дыр»7. И одним из самых любимых авторов был А. Е. Ферсман. «Выписывая журнал „Природа“, начавший издаваться в 1912 г.,—вспоминал профессор И. К. Тихомиров,—я буквально зачитывался помещаемыми там многочисленными статьями и заметками А. Е. Ферсмана, удивляясь и живости изложения, и широте кругозора, и плодовитости автора» 8. Действительно, в те годы А. Е. Ферсман поместил в журнале «Очерки по геохимии», статьи об алмазе, радии, цеолитах, изумрудах, платине, природном газе, лунных кратерах и др. Интерес к этому журналу Александр Евгеньевич проявлял на протяжении всей жизни.

В 1914 г. закончился первый период научной деятельности А. Е. Ферсмана. Ему 30 лет. Позади годы напряженной учебы и работы, жизненное призвание определилось. И в старой минералогии, и в молодой геохимии проявился его большой талант исследователя. А. Е. Ферсман — автор выдающихся трудов об алмазе, магнезиальных силикатах, цеолитах. Однако в творчестве молодого ученого тогда еще не было тесной связи научных исследований с практикой.

К содержанию книги: Академик Ферсман