Занимательная геохимия. Химия земли: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Схема нашего путешествия

Уже в Заволжье мы встречаемся с новыми природными реакциями: мы попадаем в огромный соляной пояс, который тянется от границ Румынии через Молдавию, по склонам Северного Кавказа, через всю Среднюю Азию и заканчивается на берегах Тихого океана. Накапливаются различные соли хлора, брома и йода. Кальций, натрий и калий являются металлами этих солей в лиманах и в умирающих озерах, десятки тысяч которых разбросаны на территории этого пояса. Здесь идет сложный процесс образования осадков. Еще южнее мы попадаем в область пустынь. Тут новая картина встает перед нашими глазами: огромные солончаки белыми полями пестрят среди зеленых пятен степной растительности, пересекаемых шоколадно-красными водами Амударьи. Яркие краски говорят нам о новых химических реакциях, атомы перемещаются и приобретают в песках новые химические равновесия. Одни накапливаются в виде песков, образующих пустыни, другие растворяются, переносятся ветрами и бурным тропическим дождем и оседают в солончаках и шорах среди пустынь.

Но еще более яркие краски мы видим в предгорьях Тянь-Шаня. Здесь бурные химические реакции встречаются на каждом шагу, и пути странствования атома на поверхности Земли очень сложны. Я не могу забыть моих впечатлений от тех ярких и пестрых цветов, которые бросились мне в глаза, когда я посетил впервые одно замечательное месторождение. В моей книжке о цветах камней я описал эту картину в следующих словах:

«Ярко-синие и зеленые пленки медных соединений покрывали обломки пород, то сгущаясь в оливково-зеленые бархатистые корочки ванадиевых минералов, то сплетаясь лазоревыми и голубыми тонами водных силикатов меди.

Пестрой гаммой тонов лежали перед нами многочисленные соединения железа — гидраты его окиси: то желтые, золотистые охры, то ярко-красные маловодные гидраты, то буро-черные сочетания железа и марганца; даже горный хрусталь приобретает здесь ярко-красные цвета „кампостельского рубина“ прозрачный барит делается желтым, бурым, красным „рудным баритом“; на розовых глинистых осадках пещер выкристаллизовываются красные иголочки алаита — свободной ванадиевой кислоты, а на белых костях человеческого скелета — яркие зелено-желтые листочки вновь образовавшегося минерала…»

Картина пестрых, ярких тонов незабываема, и геохимик с вниманием присматривается к ней, стараясь разгадать ее. Он видит прежде всего, что все соединения находятся в сильно окисленном виде, и самые высокие степени окисления марганца, железа, ванадия и меди характеризуют эти минералы; он знает, что этим они обязаны южному солнцу, ионизированному воздуху с его кислородом и озоном, разрядам электричества в часы тропических гроз, когда идет превращение азота в азотную кислоту.

Ландшафт Арктики

Но стрела уносит нас еще дальше за границы песков. Поднимаясь на высоту в 4 тысячи метров, вы снова попадаете в пустыню, но пустыню льда: вы здесь не видите ярких красок, ни странствований атомов, которые только что наблюдали в низинах Средней Азии. Перед вами почти такая же картина, как на Новой Земле или Шпицбергене. Всюду грандиозные осыпи механических осадков, свежие горные породы почти не знают химических реакций, и только кое-где среди снегов и льдов выцветы одиноких солей и скопления селитры.

Эта картина напоминает арктические пустыни; и лишь редкие грозы с сильными молниями говорят о жизни и образуют в воздухе разряды электричества, создают частицы азотной кислоты, оседающей в виде селитры в высокогорных пустынях Памира и в еще более грандиозных количествах в пустыне Атакама в Чили.

Но протянем нашу стрелу дальше, через высоты Гималаев, и мы снова увидим яркие краски южных субтропиков. Непрерывные теплые дожди сменяются тропическим сухим летом, и сложнейшие химические реакции происходят на поверхности Земли, перенося растворимые соли, накапливая громадные толщи красных осадков, руд алюминия, марганца и железа.

Дальше показываются кроваво-красные латеритные почвы Бенгалии. Иногда в диких смерчах поднимаются они вверх.

Вот шоколадно-красные тона почв тропической Индии; сверкают накаленные солнцем обломки пород, покрытые как бы полуметаллическим лаком, и только изредка видны залегания «ванн» белой и розовой соли, перемежая эту картину красных почв индийских субтропиков.

Еще живее и шире раскрывается картина странствования атомов на юге Индии, там, где изумрудно-зеленые воды Индийского океана омывают красные берега, а вулканические извержения базальта приносят из глубин свое дыхание.

Сложные химические образования на каждом шагу разнообразят картину морского дна, начиная с мелководного прибрежья с его раковинами, мшанками и кораллами, кончая глубинами с коралловыми рифами и грандиозными скоплениями коралловых известняков.

В глубинах, в иле, там, где накапливаются остатки скелетов живых организмов, образуются фосфорные соли в виде желваков фосфоритов.

Радиолярии с их панцирями из кремнезема, принесенного реками, строят свои ажурные раковинки, а фораминиферы, строя свои скелеты, поглощают барий и кальций. Так быстро сменяются атомы от Арктики до субтропиков, и так грандиозны процессы странствования отдельных элементов на поверхности Земли.

Что обусловливает это различие в ландшафтах Дальнего Севера и тропического Юга? Мы знаем сейчас, что оно вызвано действием солнечных лучей, выгоранием, обилием влаги и высокими температурами земли. Оно вызвано бурно развивающейся органической жизнью, требующей огромного количества различных атомов. Мощные скопления остатков живой клетки на горячем южном солнце разлагаются в углекислоту, которая насыщает воду своими кислыми растворами.

Скорость химических реакций повышается на юге во много раз, ибо мы, геохимики, хорошо знаем одно из основных правил химической науки, что в большинстве случаев увеличение температуры на каждые 10 градусов повышает вдвое скорость обычных химических реакций.

И нам становятся понятными и неподвижность атомов в арктической пустыне, и сложные пути их странствования в субтропиках и пустынях юга. Мы видим, что можно говорить о химической географии, что мир природы с ее разнообразием материков и стран связан прочными нитями с теми химическими процессами, которые идут вокруг.

Среди факторов, определяющих ход геохимических процессов, все большее значение приобретает сам человек. Его интенсивная деятельность за последнее столетие была связана со средними широтами, и лишь постепенно он начинает осваивать ледяные пустыни Арктики и Антарктиды и овладевать песчаными пустынями юга. Он приносит свои новые, сложные химические реакции и нарушает природные процессы, возбуждая новые движения и странствования нужных ему атомов. Новая химическая география давно уже наметилась установлением основ почвоведения, той науки, родина которой — Россия и будущее которой — плодородие наших полей. И мы вспоминаем, как в восьмидесятых годах прошлого столетия в небольшой аудитории Петербургского университета знаменитый «отец почвоведения» В. В. Докучаев в блестящих лекциях раскрывал увлекательные картины новой науки, рисуя те почвенные пояса, которые покрывают всю Землю, начиная с полярных тундр и кончая пустынями юга.

Тогда его прекрасное построение нельзя было еще перевести на язык химии. Но сейчас, когда химия мощно врывается в область геологической науки, когда агрохимики стали управлять жизнью растений и теми реакциями, которые происходят в почве, когда геохимики охватывают своими исследованиями все области странствования атомов, — мы начинаем понимать те сложные пути, которые проходит каждый атом в разных широтах нашей Земли.

А между тем прошлое учит нас, что эти широты менялись. В течение почти двух миллиардов лет менялась жизнь нашей земной коры, изменялось положение полюсов, горные хребты сначала вздымали свои снежные вершины лишь в полярных странах, и постепенно складчатость перемещалась на юг, образуя такие хребты, как пояса Альп и Гималаев. Перемещались с севера на юг и большие моря, опоясывающие Землю; менялись пояса, менялись условия ландшафта. В каждом месте много раз сменялись моря горами, горы — пустынями и снова морями.

Так в долгой геологической истории Земли менялся и ход химических реакций и странствования отдельных атомов, а почвенные и поверхностные покровы в каждом данном месте земного шара есть лишь отражение тех химических судеб, которые испытывали атомы в долгие периоды разнообразной истории нашей Земли.

Сейчас мы знаем, что все живет, все течет, все меняется во времени и пространстве, и среди природы самым подвижным, постоянно ищущим новых путей является атом, первозданный кирпичик, из которого строятся самые замечательные постройки мира, который вечно ищет покоя и равновесия, покорный основным законам природных процессов.

Ищет — но не находит и не найдет никогда, так как в природе нет покоя, а есть только вечная материя в вечном движении…

Атомы в живой клетке

Простым глазом можно видеть, что угли слагаются из остатков растений.

Раковины ископаемых морских моллюсков образуют нередко пласты известняков. Но если мы рассмотрим известняки, мел, диатомит и многие другие так называемые осадочные породы под микроскопом, то увидим, что они часто сплошь состоят из остатков скелетов организмов микроскопической величины.