Коротко про історію геохімії

« Коріння всякого відкриття лежать далеко в глибині , і , як хвилі б'ються з розбігу об берег , багато разів хлюпається людська думка близько дозріваючого відкриття , поки прийде дев'ятий вал» : ці слова В. І. Вернадського в повній мірі відносяться до геохімії - від першої згадки цього слова до її визнання та формування як науки пройшло майже два століття . Сьогодні це найважливіша дисципліна , яка найтіснішим чином пов'язана з екологічним моніторингом та вирішенням екологічних проблем.

Вперше термін « геохімія » вжив в 1838 році швейцарський хімік Християн Фрідріх Шенбейн ( 1799-1868 ) . «Вже кілька років тому, - писав він в 1842 році , - я публічно висловив своє переконання , що , перш ніж може йти мова про справжню геологічної науці , ми повинні мати геохімію , яка повинна направити свою увагу на хімічну природу мас , становлять наш земну кулю , і на їх походження , принаймні , стільки ж , скільки і на відносну старовину цих утворень і в них похованих залишків допотопних рослин і тварин. З упевненістю можна , звичайно , стверджувати , що геологи не вічно будуть слідувати тому напрямку , послідовниками якого вони зараз є . Вони , для розширення своєї науки , як тільки скам'янілості не зможуть досить служити їм , повинні будуть шукати нові допоміжні засоби і, без сумніву , тоді введуть в геологію мінералого -хімічні шляху дослідження . Час , коли це здійсниться , здається мені не настільки далеким ».

Шенбейн помилився лише в одному: час його ідей прийшло лише у ХХ столітті. У XIX столітті наукові уми займала багатовікова суперечка плутоністов і нептуністов . Останні вважали , що земля отримала свій вигляд завдяки воді. Плутоністи вважали, що навколишню природу створює розплавлена гаряча магма , що знаходяться усередині планети , а значить , головне в геології - це вулкани , гейзери , землетруси , терми. Саме завдяки внутрішнім силам землі утворюються гори , гірські породи і ландшафти.

Трохи пізніше , в 1866 році , відомий німецький хімік і фармацевт Карл Фрідріх Мор (до речі , це він ввів поняття « нормальність розчину » , розробив метод визначення срібла , сконструював бюретку і піпетку ) надрукував чудова праця « Історія Землі . Геологія на нових підставах » . У цій книзі , аналізуючи геологічні знання свого часу , Мор з жахом відзначав , що геологи створили свою « фізику » і « хімію» , в яких « найлегші тіла тонуть у найтяжких середовищах » , а пар має силу , « яка не снилася звичайної фізики » . Порівнюючи відносну силу двох важливих кислот , вугільної та кремнієвої , в різних геологічних умовах , він показав , що ближче до поверхні сильніше вугільна кислота , оскільки витісняє кремнієву з її солей . А в глибині Землі , в області високих температур і тисків , навпаки , кремнієва стає сильнішою. Це був вже цілком сучасний геохімічний підхід, заснований на емпіричних мінералогічних даних.

У той час ні в геології , ні в хімії не було сприятливого середовища для виділення геохімічних ідей в окрему дисципліну. Грунт для цього повільно готувалася протягом десятиліть з другої половини XIX століття. Не буду перераховувати всі події і висловлювання , які , « як хвилі » , готували відкриття нової галузі науки , тим більше що це повно і ємко зробив В. І. Вернадський у першій же частині своїх знаменитих « Нарисів геохімії ». Сама геохімія як наука народилася тільки на початку ХХ століття.

Було два основних напрямки її розвитку , які довгий час майже не перетиналися. Одне з них народилося з кристалохімії , і його родоначальниками можна вважати Мінералогічний інститут у Геттінгені та Університет в Осло . Удосконалити до того часу рентгенометричних методи дозволили нарешті зв'язати властивості кристалічних речовин з їх атомної структурою і положенням в Періодичній системі елементів . Норвезька хімік і кристалограф Віктор Гольдшмідт (1988-1947) ввів поняття про атомні та іонних радіусах , сформулював закон ізоморфізму (цей закон носить його ім'я) , застосував термодинамічна правило фаз до геологічних об'єктів і побудував геохімічну класифікацію елементів . Але найголовніше - був знайдений інструмент досліджень: їм стали уявлення про розміри атомів і про зв'язки між ними.

Величезну роль у формуванні геохімії зіграла також Фенноскандия (географічна область, що включає Скандинавію , Кольський півострів , Фінляндію і Карелію ) . Її географічні та геологічні особливості націлили вчених на дослідження мінералів , магматичних і метаморфічних гірських порід і тих процесів , які відбуваються в більш глибоких геосферах Землі , - зокрема на вивчення того , як переміщуються елементи в умовах градієнтних значень температур і тисків. Геохімія мінеральних речовин швидко увійшла в геологію , а потім зробилася самостійною наукою . Об'єктами її досліджень стали мінерали і все, що складається з мінералів.

Другий напрямок геохімії пов'язаний з іменем Володимира Івановича Вернадського.

Як представник точного знання , В. І. Вернадський у всіх своїх роботах завжди намагався спиратися на кількісні характеристики , виражені числом і мірою . І в той же час його цікавили найрізноманітніші природні об'єкти . Як знайти спільну міру різних природних тіл : великих і малих , земних і космічних , живих і відсталих ? Маса - не інформативний параметр , а морфологія може бути схожа у самих різних об'єктів (наприклад , хмара і пухлина описують приблизно однаково). Відповідь підказала хімія мінералів. « У кожній краплі і порошинці речовини на земній поверхні в міру збільшення точності наших досліджень ми відкриваємо все нові й нові елементи. У піщинці або краплі , як у мікросвіті , відбивається весь склад космосу ». Ці слова , сказані при відкритті секції геології і мінералогії на з'їзді російських натуралістів і лікарів ( 1909) , стали ключовими для цілої серії робіт по « спектроскопії земної кори » і наступних потім « нарисів геохімії ».

Отже , всі елементи є скрізь , але в різних кількостях. І це не випадковість , а прояв законів природи . « Яке б не було пояснення цього явища , схема розсіювання елементів дуже зручна для класифікації фактів ». Загальна міра знайдена! Закономірності розподілу хімічних елементів - ось та єдина міра , яку можна застосувати до всіх природних тілах. Цей підхід об'єднав методи вивчення і живого , і відсталого речовини.

У 1908 році головний хімік Американського геологічного комітету Франк Уіглсуорк Кларк , все життя займався геологічними проблемами , звів і переробив все отримані на той час дані , в книзі « Data of Geochemistry ». Там він вперше навів статистичні дані про розподіл елементів у природних тілах і мінералах . Це було дуже важливо : геологічні дані придбали нарешті геохімічний зміст. Адже всі тіла складаються з атомів , тільки з яких саме , визначається законами природи . Саме на цьому підході пізніше були побудовані знамениті лекції Вернадського , які він читав у Колеж де Франс в Сорбонні.

У 1924 році лекції видали у Франції французькою мовою , а потім і російською під заголовком « Нариси геохімії ».

Елементний хімічний склад природних тіл настільки показовий, що його , як з'ясувалося , можна використовувати як одну з видових ознак , і не тільки для мінералів і гірських порід , але навіть для всіх живих організмів . Це виявилося єдиною мірою вимірювання , центральним ядром синтетичного підходу до неживих і живих об'єктів природи , за допомогою якого можна зрозуміти , як вони впливають один на одного. А також як вони впливають на процеси , що відбуваються в земній корі , гідросфері і атмосфері.

Якщо атомна геометрія застосовна тільки до мінералів і природних об'єктів , що складається з мінералів ( як у першому кристалохімічному напрямку) , то такий інструмент , як вивчення розподілу елементів , підходить до всього , в тому числі і до живих організмів . Як гірська порода складається з мінералів , які потихеньку руйнуються , а потім перетворюються на щось інше , так і живі організми створюють спільноти , біоценози , усередині яких одні види харчуються іншими і відбувається своєрідний круговорот елементів . Для аналізу живих організмів з точки зору розподілу елементів Вернадський вводить нове поняття - « жива речовина ».

Вийшла єдина система рівнів організації відсталого і живого на планеті. У мінеральному речовині це мінерал - порода - комплекс і т. д. У живих організмах це біологічний вид - біоценоз - біотоп (ділянка простору , зайнятий певним біоценозом ) і т. д. Але ці лінії не ізольовані один від одного , між ними є безперервна зв'язок . Єдина міра дозволяє зіставляти хімію живого і відсталого , досліджувати круговорот елементів між ними. Це було не так важливо на початку ХХ століття , але стає особливо цінним зараз , в сучасних екологічних дослідженнях .

З введенням цих понять відкрився ще один важливий аспект геохімічного аналізу розвитку нашої планети - історичний . « Біогенні породи ... йдуть далеко за межі біосфери . Враховуючи явища метаморфізму , вони перетворюються , втрачаючи всякі сліди життя , в гранітну оболонку , виходять з біосфери . Гранітна оболонка Землі є область колишніх біосфер ». Все це відбувається за своїми законами , і , щоб їх дізнатися , треба вивчати розподіл елементів у природних об'єктах , їх зміни в просторі і в часі. Говорячи про своє розуміння геохімії , В. І. Вернадський писав: «Я підійшов до нового для мене і для інших і тоді забутому розумінню природи - геохімічного і біогеохімічного , охоплює і відсталу і живу природу з однієї і тієї ж точки зору. Підходячи геохимически до вивчення геологічних явищ , ми охоплюємо всю навколишню нас природу в одному і тому ж атомному аспекті ».

До розуміння цього Вернадський йшов протягом багатьох років наполегливої роботи . Тільки в 1916 році він завів спеціальну папку для робочих матеріалів по живому речовини , які лягли в основу його фундаментальної роботи « Біосфера» , що вийшла друком у 1926 році, - для того , щоб ідеї вишикувалися в теорію , знадобився не один десяток років.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Місце геохімії в системі наук про Землю.	\|	Геохімія – ключ до розкриття геологічних процесів.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.017 сек.