ВВЕДЕНИЕ. Гидрохимия, гидрогеохимия, геохимия природных вод

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ:

Идея единства вод нашей планеты, уже более 100 лет господствующая в естествознании, нашла отражение в понятии о гидросфере — водной оболочке Земли. В нее входят и грандиозный Мировой океан, и воды атмосферы, и все реки, озера, ледники, и, наконец, подземные воды, которые, как кровеносные сосуды, пронизывают верхнюю часть твердой земной коры — литосферы. Существует и специальная наука о гидросфере — гидрология, решающая важные научные и практические задачи. Главное внимание гидрологи обращают на физические явления — испарение вод и конденсацию водяных паров, таяние снега и льда, сток рек, наводки, наводнения, речную эрозию, круговорот поды и т. д. (1).

Все эти явления исключительно важны для народного хозяйства. Большое значение придают •гидрологи и химическим особенностям вод. В результате систематических исследований в этой области накопился огромный фактический материал. Обширными сведениями о химии подземных вод располагает геология, в которой давно уже обособилась самостоятельная наука о подземных водах — гидрогеология.

Естественно, что все зти данные нуждались в осмысливании с общих позиций. Возникла необходимость разработки теоретических основ химии поверхностных и подземных вод. Эти основы разрабатывались в рамках как гидрологии (преимущественно для поверхностных вод), так и гидрогеологии (для подземных вод). Обе науки достигли многого: изучены процессы образования природных вод, разработаны многочисленные их классификации, создано учение о зональности вод на земной поверхности и в толще земной коры и т. д. В этой связи название настоящей книги, вороятно, вызовет вопросы или даже недоумение у некоторых читателей.

Действительно, почему «Геохимия природных вод», а не «Химия природных вод», не «Гидрохимия»? Не подменяется ли здесь новое понятие новым термином, что, к сожалению, нередко имеет место в науке? Чтобы разобраться в этом вопросе посмотрим, какое содержание вкладывается в термин ((геохимия». Впервые его ввел в науку в 1838 г. видный немецкий химик К. Ф. Шёнбейн (1799—1868). «Его идеи были забыты,— писал В. И. Вернадский,— но историк мысли не может забывать реального влияния личности, особенно столь крупной и яркой, каким был Шёнбейн, открывший озон»1. В 1842 г. Шёнбейн писал: «Уже несколько лет тому назад я публично высказал свое убежДенне, что мы должны иметь г е о х и м п ю, прежде чем может идти речь о настоящей геологической науке, которая ясно должна обращать внимание на химическую природу масс, составляющих наш земной шар, н на их происхождение по крайней мере столько же, сколько и на относительную древность этих образований и в них погребенных остатков допотопных растений и животных» .

В XIX в. термин «геохимия» не получил широкого распространения, он применялся для обозначения совокупности сведений о химическом составе земной коры и химических процессах, в ней протекающих. Однако в ту эпоху энергично развивались науки о веществе земной коры, широко использующие химический анализ горных пород, руд, минералов и вод. Суммирование данных многих наук еще не дает нового научного нанравлеиия, для этого необходим новый подход, новая методология. В эпоху Шёпбейна и позднее, в течение всего XIX в., такая методология отсутствовала, и понятно, что в то время не могла возникнуть самостоятельная наука — геохимия, о необходимости которой писал ученый. Такую методологию разработал в начале XX в. руководитель кафедры минералогии Московского увиверситета академик Владимир v-Иванович Вернадский (1863—1945).

Вернадский принадлежит к той редкой категории ученых, применение к которым слова «гений» не вызывает каких-либо сомнений. Приведем лишь один пример гениального предвидения ученого. Как известно, в начале XX в. в явлении радиоактивности был открыт новый источник энергии — энергия ядра атома. Но в то время ученые не говорили о практическом ее использовании. И даже десятилетия спустя крупнейшие физики, исследователи атомного ядра, скептически относились к возможности применения атомной энергии, считая его делом далекого будущего.

Но вот что писал Вернадский в 1922 г.: «Мы подходим к великому перевороту в жизни человечества, с которым не может сравниться все им раньше пережитое. Недалеко время, когда человек получит в свои ру- _ки атомпую энергию, такой источник силы, который даст ему возможность строить свою жизнь, как он захочет. Это может случиться в ближайшие годы, может случиться через столетия. Но ясно, что это должно быть. Сумеет ли человек воспользоваться этой силой, направить ее на добро, а не на самоуничтожение? Дорос ли он до умения использовать ту силу, которую неизбежно должпа дать ему наука? Ученые не должны закрывать глаза на возможные последствия их научной работы, научного процесса. Они должны себя чувствовать ответственными за последствия их открытий. Они должны связать свою работу с лучшей организацией всего человечества» .

Один из крупнейших натуралистов XX в. В. И. Вернадский умел видеть то, чего не видели современники, путем логического анализа, используя хорошо известные факты, открывать перед наукой новые перспективы.

Среди всех научных достижений В. И. Вернадского первое место и по глубине и по значению для естествознания и народного хозяйства, несомненно, занимает создание им новой науки — геохимии. Необходимую методологию Вернадский нашел в, атомистике.

Характерная особенность современного естествознания, как известно, состоит в быстром развитии наук, изучающих атом, использующих атомистический подход в исследованиях. Хотя представление об атомах зародилось еще в античную эпоху в трудах великих философов Левкиппа, Демокрита, Эпикура и Лукреция Кара, в то время, да и много поздпее, атом не был инструментом познания действительности, атомистические представления не использовались или почти не использовались для изучения конкретных природных процессов. Коренной перелом произошел в начале XIX в., когда английский химик Джон Дальтоп (1766 — 1844) ввел понятие об атомных весах и установил закон кратных отношепий. В результате химия приобрела прочные основы для развития. «Новая эпоха начинается в химии с атомистики (следовательно, не Лавуазье, а Дальтон — отец современной химии)»,— писал Ф. Энгельс .

В 1811 г. итальянский ученый А. Авогадро развил молекулярную гипотезу, окончательно утвердившуюся в химии в первой половине XIX столетия. В середине XIX в. Д. И. Менделеев использовал понятие об атомных весах для систематики химических элементов и разработал на этой основе свою периодическую систему, которая уже более 100 лет не перестает восхищать ученый мир. Это открытие еще более укрепило атомистику и явилось мощным стимулом для развития химии.

В XIX в. атомистика утвердилась и в физике: в середине века была разработана атомно-молекулярная теория строения вещества, а в конце века открыты электрон и радиоактивность. Атом оказался вполне реальной и к тому же сложной системой, изучение которой привело в начале XX в. к революции в физике, а в его середине — к новой научно-технической революции. Так, на примере физики и химии было доказано, что атомистика, т. е. изучение природных процессов с точки зрения судьбы атомов в них, является мощным средством познания природы.

В XX в. идеи и методы атомистики стали проникать и в науки о Земле. Проводником такого подхода и был В. И. Вернадский. Он заложил основы истории атомов Земли и присвоил ей термин, предложенный Шёнбейном. Таким образом, геохимия, по Вернадскому,— это не «химия Земли», не конгломерат данных петрографии, литологии, минералогии и т. д., а самостоятельная наука с особой методологией, оригинальными задачами и методами исследования. Геохимия изучает геологические процессы на «атомарном уровне», историю атомов в земной коре и в планете в целом. Теперь нетрудно сформулировать, что такое «геохимия нрйродных вод» — это история атомов в водах Земли, раздел геохимии.

Изучению водной миграции элементов в геохимии придается большое значение. Вода — самый универсальный растворитель в природе, это как бы кровь земной коры, которая связывает между собой отдельные ее части, создает условие для миграции химических элементов.

В 1929 г. в Российском минералогическом обществе Вернадский сделал доклад «О классификации и химическом составе природных вод». В 1933—1936 гг. вышли три тома «Истории природных вод», в которых Вернадский развил геохимический подход к водам нашей планеты. После этих классических работ геохимия природных вод стала привлекать большое внимание геохимиков, гидрогеологов и гидрологов.

В 1938 г. для обозначения науки, изучающей геохимию подземных вод, появился новый термин — «гидрогеохимия». Эта наука — промежуточная между геохимией и гидрогеологией, в ее научных основах наряду с геохимией видное место принадлежит поло?кеииям, разработап- ным гидрогеологами нашей страны — А. Н. Семихатовым, Ф. П. Саваренским, А. М. Овчинниковым, Г. Н. Каменским, В. А. Приклонскнм, Н. К. Игнатовичем, А. И. Сп- линым-Бекчуриным и др.

Особенно большую роль сыграли труды А. М. Овчинникова (1904—1969) — талантливого ученого и педагога, профессора Московского геологоразведочного института (МГРИ), создателя прекрасной научной школы, автора первой монографии по гидрогеохпмии (1970).

Большое значение для развития гидрогеохимии имела разработка особого гидрогеохимического метода поисков полезных ископаемых, основанного на определении в подземных й поверхностных водах ничтожных следов хищнических элементов. Разработка теории этого прогрессивного метода и его внедрение в практику связаны с именами многих советских ученых. В нашей стране существует и научный центр, в котором разрабатывается теория гидрогеохимических поисков,— это Томский политехнический институт им. С. М. Кирова. Здесь на кафедре гидрогеологии в середине 50-х годов проф. П. А. Удодов (1903—1981) организовал гидрогеохимические исследования с целью поисков рудных месторождений в Сибири. В институте сформировалась гидрогеохимическая научная школа.

Геохимический подход к природным водам внедрился и в гидрологию. В 1921 г. в г. Новочеркасске проф. П. А. Кашинский организовал Гидрохимический институт, который в первые годы разрабатывал преимущественно методы химического анализа природных вод и лечебных грязей, но в дальнейшем стал заниматься и геохимическими проблемами (О. А. Алекин, Г. С. Коновалов, Е. В. Посохов и др.). В трактовке чл.-кор. О. А. Але- кина гидрохимия — пограничная область знания между гидрологией и геохимией. Ученому принадлежат "широко известные монографии и учебные пособия: «Общая гидрохимия» (1948), «Основы гидрохимии» (1953, 1970), «Химия океана» (1966).

Итак, одно и то же научное направление в трудах различных авторов именуется «гидрохимией», «гидрогеохимией», «геохимией природных вод». В этой книге в дальнейшем используется последний термин, предложенный В. И. Вернадским в 1939 г.

К содержанию книги: Геохимия природных вод

Последние добавления:

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОШЛОЕ ПОДМОСКОВЬЯ КАЛЕДОНСКАЯ СКЛАДЧАТОСТЬ Поиск и добыча золота из россыпей ГЕОЛОГИЯ КАВКАЗА Камни самоцветы

ГЕОХИМИЯ ВОДЫ

ВВЕДЕНИЕ. Гидрохимия, гидрогеохимия, геохимия природных вод