Александр Ферсман – Занимательная геохимия. Химия земли (страница 23)
П. И. Преображенский (1874–1944)
За это взялся один из крупнейших геологов Геологического комитета П. И. Преображенский. Он указал на необходимость закладки глубоких скважин, и вскоре эти скважины вошли в мощные слои калиевых солей, открыв новую эру в истории калия на всей земной поверхности.
Сейчас, когда прошло несколько десятков лет с момента этого исторического открытия, совершенно изменилась картина распределения запасов калия среди всех стран мира. Если мы выразим этот запас в миллионах тонн окиси калия, то большая часть запасов падает на долю Советского Союза; на Германию придется только 2500 миллионов тонн; на Испанию — 350 миллионов; на Францию — 285 миллионов и совсем немного — на Америку и другие страны. Однако далеко не все количество калия разведано в калиевых месторождениях Советского Союза.
Весьма вероятно, что наш Союз скоро еще увеличит свои запасы, и раскроются грандиозные картины миграции калия в древних пермских морях за 300–400 миллионов лет до наших дней.
Сейчас нам так представляется это отдаленное прошлое геологической истории нашей страны. Древнее пермское море охватывало весь восток Европейской части Союза. Море это было мелководной южной частью океана, заходившего к нам с севера. Отдельные его заливы, языки, заходили под самый Архангельск к Белому озеру и под Новгород. На востоке границей моря служил Уральский хребет, на юго-западе длинные рукава протягивались к Донецкому бассейну и к Харькову. На юго-востоке оно уходило далеко на юг, в область Прикаспия. Некоторые ученые полагали даже, что наше пермское море в начале своего существования сливалось и с тем великим океаном Тетис, который опоясывал землю в далекие времена пермской эпохи. Этот большой океан постепенно мелел, образуя по берегам отдельные озера, а влажный климат сменялся ветрами и солнцем пустынь.
Молодые Уральские хребты разрушались мощными горячими ветрами, — все сносилось к берегам умиравшего пермского моря. Море отходило на юг. На севере в озерах и лиманах накапливались гипс, поваренная соль. А на юге все увеличивалось и увеличивалось содержание солей калия и магния. На юго-востоке накапливалась та рапа, которую получает искусственно человек в осадочных бассейнах, например на Сакском озере. Так постепенно образовывались отдельные неглубокие моря и озера, насыщенные остаточными солями калия и магния.
Стали накапливаться отложения калиевых солей. Начиная от Соликамска и вплоть до юго-восточной части Уральского хребта тянутся отдельные калиевые месторождения, скрывающиеся под покровом почвы. Всюду буровые скважины наталкиваются на подземные мощные линзы поваренной соли, а в их верхах — и на соли калия.
Так благодаря маленькому кусочку буровато-красной соли, подмеченному зорким глазом ученого в лаборатории завода, была решена одна из самых грандиозных проблем — проблема калия. У нашей страны появилась возможность не только полностью снабдить удобрениями поля и повысить их урожайность, — перед нами открылись грандиозные возможности создания новой, калиевой химической промышленности и получения самых разнообразных солей калия, столь нужных для химического производства. Это калиевые щелочи и соли азотной, хлорной и хромовой кислот; это самые разнообразные соединения, которые все шире и шире входят в промышленность и народное хозяйство. Вместе с калием большие количества металла магния получаются в виде «отбросов»; из них путем электролиза выделяется сверкающий легкий металл, а сплав его, так называемый электрон[36], открывает новые страницы в области строительства железных дорог и самолетов.
И осуществляется сейчас мечта агрохимиков нашей страны — добывать в год столько тонн окиси калия, чтобы полностью снабдить этим ценным веществом все наши поля и увеличить их урожаи.
Так рисуется перед нами история калия в земле и в руках человека.
Но есть еще одна маленькая черта у этого элемента, на которую следует обратить внимание. Любопытно то, что один из изотопов калия обладает свойствами радиоактивности, правда, в очень слабой степени, то есть он оказывается неустойчивым, — сам по себе выделяет различные лучи и превращается в атомы другого вещества, которое при дальнейших группировках образует атомы кальция[37].
Долгое время это явление оставалось недоказанным, но потом оказалось, что действительно этот самый калий с атомным весом 40 играет большую роль в жизни Земли, так как при превращении неустойчивых атомов калия в атомы кальция выделяется значительное количество тепла. Наши радиологи подсчитали, что по крайней мере 20 % всего тепла, которое образуется в Земле под влиянием распада атомов, относится к соединениям калия, а отсюда и огромная роль распада атомов калия в тепловом хозяйстве нашей Земли.
Понятно, что биологи и физиологи попытались выяснить значение этих свойств в проблеме жизни самого растения и высказывали мысль, что чудодейственная и непонятная пока любовь растений к калию связана с тем, что атомы калия своими излучениями оказывают какое-то особое влияние на жизнь и рост клетки.
Много было сделано опытов в этом направлении, но до сих пор они не привели к каким-либо определенным результатам. По всей вероятности, роль этих разлагающихся атомов калия и их излучений весьма значительна и вызывает ряд особенностей в росте и развитии живой клетки и всего организма.
Таковы странички из геохимии калия, этого нечетного, блуждающего химического элемента. Такова история его странствования и круговорота на Земле.
О каждом химическом элементе можно рассказать такую же историю его странствований в недрах, на поверхности Земли, в промышленности, но для многих из них отдельные звенья истории ускользают пока от взоров исследователя; для многих можно написать лишь отдельные отрывки; и геохимику будущего предстоит задача — свести их в стройный, последовательный рассказ. История калия более ясна, потому что все эпохи в жизни этого важного элемента для нас очевидны.
Мы не только знаем его историю, но имеем в своих руках могучее орудие для поисков его месторождений, для технологии его использования, и еще таинственной остается для нас только его роль в живом организме, — пожалуй, самая интересная и самая важная страница его истории!
Железо и железный век
Железо — не только самый главный металл окружающей нас природы, — оно основа культуры и промышленности, оно орудие войны и мирного труда. И трудно во всей таблице Менделеева найти другой элемент, который был бы так связан с прошлыми, настоящими и будущими судьбами человечества. Прекрасно говорит о железе один из первых минералогов древнего Рима — Плиний Старший, который погиб в 79 году нашей эры во время извержения Везувия, задушенный «прахом и пеплом, изверженными из огнедышащей горы», как писал о нем минералог Василий Михайлович Севергин более ста лет назад.
В его прекрасном переводе мы читаем яркие страницы из истории железа, как она рисовалась Плинию: «Железные рудокопи доставляют человеку превосходнейшее и зловреднейшее орудие. Ибо сим орудием прорезываем мы землю, сажаем кустарники, обрабатываем плодовитые сады и, обрезывая дикие лозы с виноградом, понуждаем их каждый год юнеть. Сим орудием выстраиваем домы, разбиваем камни и употребляем железо на все подобные надобности. Но тем же самым железом производим брани, битвы и грабежи и употребляем оное не только вблизи, но мещем окрыленное вдаль, то из бойниц, то из мощных рук, то в виде оперенных стрел. Самое порочнейшее, по мнению моему, ухищрение ума человеческого. Ибо, чтобы смерть скорее постигла человека, соделали ее крылатою и железу придали перья. Того ради да будет вина приписана человеку, а не природе».
Через всю историю человечества проходит борьба за железо, начиная с IV–III тысячелетия до нашей эры, когда человек впервые научился владеть этим металлом. Может быть, вначале он подбирал упавшие с неба камни — метеориты и из них создавал изделия, подобные тем, которые мы встречаем и у ацтеков Мексики, и у индейцев Северной Америки, и у эскимосов Гренландии, и у обитателей Ближнего Востока. Недаром существует древняя арабская легенда о том, что железо — небесного происхождения. На коптском языке оно даже называется «камнем неба»; арабы же, повторяя древние сказания египтян, говорили, что с неба падают в Аравийскую пустыню капли золота; на земле золото превращается в серебро, а потом в черное железо — в наказание племенам, борющимся за овладение небесным даром.
Долгое время железо не могло иметь широкого распространения, так как выплавлять его из руд было трудно, а камней, падающих с неба, — метеоритов — было мало.
Только с первого тысячелетия нашей эры человек научился выплавлять железные руды; и на смену бронзовому веку пришел тот век железа, который в истории культуры продолжается и до наших дней.
В сложной исторической жизни народов борьба за железо, как и за золото, играла всегда огромную роль, но настоящее овладение этим металлом было невозможно ни для металлургов Cредних веков, ни для алхимиков, и началось оно только с XIX века; и постепенно железо превратилось в важнейший металл промышленности. С развитием металлургии мелкие кустарные железные сыродутные печи сменились домнами; на их месте выросли грандиозные металлургические заводы-гиганты производительностью в тысячи тонн, которыми мы любуемся, например, в Магнитогорске.