Вот эта-то охлаждающаяся гранитная магма и дает начало самым разнообразным сочетаниям природных химических элементов. Законы распределения в пространстве и времени атомов, связанных с охлаждающейся магмой, определяют, в частности, и распространение главнейших металлов.

Ферсман вновь и вновь возвращался к этим процессам, исследовал их и пытался указать те основные следствия геохимического характера, которые отсюда вытекают. Вот как он их себе рисовал.

Когда расплавленная масса охлаждается под покровом какой-либо окружающей или вмещающей ее породы, то она делится на две части. Часть расплава сохраняет известное количество летучих соединений; эта часть называется пегматитовым остатком или просто пегматитом. Другая часть расплава объединяет значительное количество летучих соединений, которые выделяются из магмы, проникают в окружающую породу, поднимаются кверху, постепенно охлаждаются и дают начало целому ряду отдельных струй растворов и газов. Нижняя, более тяжелая часть тесней связана с основной массой расплава; верхняя часть носит летучий характер — вернее, богата легко испаряющимися веществами. Совершенно ясно, что если какой-либо элемент или какое-либо вещество обладает большей летучестью, то-есть большей упругостью пара, то при том давлении, которое господствует в изучаемом очаге, оно будет раньше и больше других стремиться кверху — выйти из расплава. Если же, наоборот, упругость пара данного элемента невелика, он будет оставаться в расплаве. Значит, упругость паров — одно из наиболее характерных свойств, определяющих характер перемещения молекул при охлаждении выделяющихся из магмы веществ. Итак, в зависимости от величины давления (внешнее давление мешает выделению этого вещества) и сочетания давления и температуры определяется характер распределения элементов вокруг охлаждающихся очагов.

Множество исследований позволило с большой степенью точности обозначить распределение температур вокруг каждого очага расплава и распределение давлений, которые создаются для данного участка земной коры. Зная же эти две величины и присоединяя к ним третью — величину упругости пара химического соединения и данного элемента, исследователь приходит к довольно определенной и ясной картине. Оказывается, что химические элементы вокруг каждого охлаждающегося очага располагаются закономерно, и условия их распространения легко понять, зная основные геохимические законы.

Таким образом, с геохимической точки зрения, материалы, на которых зиждется промышленность, и в первую очередь черные, цветные, легкие и редкие металлы, — все это закономерно связано с охлаждением расплавленных масс, которые в разное время поднимались из глубин и, как бы ореолом, окружали себя скоплениями отдельных полезных ископаемых.

Ферсман составил теоретическую таблицу таких «ореолов» полезных веществ, которые осаждаются раньше всего при высоких температурах. Затем следуют вещества, отлагающиеся в более холодной части очага, и, наконец, такие металлы, которые встречаются лишь на расстоянии многих километров от этих расплавленных очагов. Такая таблица определяет распределение веществ не только по глубине очага, но вместе с тем от его центра к периферии. Она намечает для определенных металлов как бы полосы, пояса, кольца.

Предположим, что мы столкнулись с таким случаем, когда горная порода подобного очага размыта до самых «корней». Тогда все, что было наверху, все, что оказалось снесенным и размытым, должно в этой области отсутствовать.

При таком подходе геохимическая разгадка геологической истории местности приобретает большую целеустремленность. Методы геохимии позволяют выявить характер очагов, наметить, где сохранились наружные части пород и где сейчас остались одни только их «корни». Если эта работа сделана умело и правильно, она позволит геохимику с большим вероятием предсказать распределение различных металлов в определенном районе Союза.

Если схему очага месторождения полезных ископаемых рассматривать как бы сверху, изучаемый расплав, или массив, представится или в виде кружка (при этом геохимические концентры получаются в виде концентрических кругов), или в виде целого ряда горных хребтов, которые протягиваются вдоль линии горообразования. Концентры, то-есть сосредоточения полезных ископаемых, при этом также вытягиваются вдоль этой линии. Получаются громадные геохимические пояса, где элементы сливаются в определенные сочетания и где в зависимости от характера вторжений магмы, так называемых интрузий, отдельные месторождения связаны между собой определенными геохимическими законами.

При современном громадном масштабе горных выработок, когда отдельные месторождения разрабатываются на глубине тысячи метров, изучение особенностей химизма рудных тел в связи с глубиной их залегания приобретает особое значение.

Но история отдельно взятого очага образования металлоносных, скажем, пород — это лишь пример. Процессы распространения химических элементов и образования минералов чрезвычайно разнообразны. Испытатель природы материалист не остановится в растерянности перед этим разнообразием. Он будет искать сходства между различными на первый взгляд явлениями природы и, соединяя воедино сходные черты, получит общее представление о связи этих явлений между собой.

Во всем строе этих мыслей ярко проявлялись принципы диалектического мышления, которыми все более глубоко овладевал ученый.

Если мы вспомним юношеские работы Ферсмана, его первые увлечения идеями Вернадского, мы, несомненно, уловим в этих геохимических построениях Ферсмана давно знакомый мотив. Но как эта научная мелодия — если позволительно так назвать строгую линию теоретической мысли — окрепла, возмужала, как широко и свободно зазвучала она сейчас!

Ферсман продолжал стремиться к тому, чтобы рассматривать минералы не сами по себе, вне зависимости от той природной обстановки, в которой они встречаются, а вместе и в связи с этой обстановкой. Служение новой — социалистической — эпохе позволило ему колоссально расширить область своих наблюдений, дало ему в руки огромный материал, позволяющий подметить закономерности возникновения и распространения минералов в чрезвычайно широком диапазоне природных условий.

Геологическая история, климат, современное движение в земной коре, такие силы природы, как солнце, вода и ветер, в сочетании создают, по представлениям Ферсмана, определенные геохимические системы, геохимические провинции и циклы.

К геохимическим системам Ферсман относил щиты — как более устойчивые древние геологические образования.

Геохимические пояса — это области разрушений и сдвигов, окаймляющих более устойчивые щиты; здесь перемещение элементов происходит наиболее интенсивно[86].

Геохимические поля связаны преимущественно с более поздними накоплениями, с перемещением химических масс.

Геохимическими зонами Ферсман называл климатические зоны, расположенные в разных широтах, со всем многообразием химической жизни их почвенного покрова и биосферы. Тот пример, который мы только что называли, должен быть отнесен к геохимическим концентрам — зональному распределению химических образований вокруг остывающих массивов, связанных с постепенным понижением температуры по глубине и в сторону от очага.

Существовали геологические явления, связанные с определенным замкнутым повторением одних и тех же процессов, — рассматривая их, Ферсман вводил понятие геохимического цикла[87].

Под геохимической провинцией он понимал геохимически однородные области, характеризующиеся определенными «сообществами» химических элементов.

Он мыслил также геохимическими эпохами — периодами специфических накоплений или отдельных элементов, или целых сборищ элементов.

Пересечение отдельных самостоятельных геохимических систем, их наложение друг на друга приводит совсем к особому накоплению и сочетанию элементов и, в частности, к особому накоплению полезных веществ. Такое пересечение, или наложение, геохимически закономерных систем Ферсман называл геохимическими узлами. Геохимические узловые точки, по его мнению, намечали собой вместе с тем пункты наибольшей концентрации различных элементов и поэтому практически предопределяли основные районы концентрации минерального сырья.