Одним из центральных в геохимии он считает понятие «кларк» относительное количество атомов того или иного элемента в данном космическом теле или его части. Он ввел это понятие в 1923 году, назвав его по имени американского геохимика, первым подсчитавшего распространенность элементов в земной коре.
Ферсман сам произвел уточненные подсчеты кларков для разных сфер Земли (гидросферы, биосферы), а также построил целый ряд таблиц химических элементов, в том числе и Менделеевскую, с указанием кларковых чисел.
Такое большое внимание к законам распространения хинических элементов в геосферах совершенно оправдано.
Ведь па Земле в отличие от лабораторных условий характер химических реакций зависит пе только от термодинамической обстановки, но и от «естественных», природных масс веществ, вступающих в соединения. В лаборатории пропорции реагентов определяет экспериментатор. На планете таким «экспериментатором» является природа.
Это и учитывают кларковые числа.
Скажем, первые три самые распространенные (по числу атомов) в земной коре элементы — О, Н, Si — составляют, по Ферсману, 86,70 %, первые девять — добавляются Al, Na, Mg, Ca, Fe, К — 98,81 %, а первые двенадцать — С, Ti, С, Сl — 99,64 %. Одно уж это ясно показывает, насколько своеобразна великая химическая лаборатория Земли.
Например, в ней явно преобладают элементы с четным атомным числом. Без учета подобных закономерностей познать ее деятельность невозможно…
Впрочем, не менее важно понять, почему кларки имеют такие значения. Однако на этот вопрос до сих пор пет однозначного ответа.
Итак, Ферсман очень широко использует кларковые числа. В то же время он не ограничивается химией Земли, а подвергает геохимическому анализу состав небесных тел и «пришельцев из космоса» — метеоритов. Развивая свои идеи, высказанные десятилетием раньше, он рассматривает геохимию как часть космохимии, изучающей химическое строение и эволюцию космических объектов.
Он не торопится делать «основополагающие» обобщения и выдвигать скороспелые теории. Честно признается:
«Наши знания по химии космоса лишь сейчас начинают сливаться в отрывки общей картины. Никакая стройная и научно обоснованная теория еще не может быть построена».[21]
Переходя к описанию Земли, Ферсман вслед за Вернадским характеризует планету по ее сферическим оболочкам, геосферам. Каждая из них отличается не только составом, но и особенностями среды, в которой протекают реакции: межзвездное пространство — стратосфера — тропосфера — биосфера (область жизни) — гидросфера — кора выветривания — осадочная оболочка (стратосфера) — метаморфическая — гранитная — базальтовая — периодотитовая.
Отличия оболочек очевидны: по состоянию вещества, давлению, температуре и т. д. Ферсман приводит кларки и для каждой оболочки, и для их частей. Например, для разных видов горных пород, а также для живого вещества (совокупности всех организмов) и даже для промышленности. Он, можно сказать, построил декорации и охарактеризовал главных действующих лиц глобального «спектакля» химической жизни Земли. Осталось проследить, как развивается действие. Этому посвящен второй том «Геохимии».
В первом томе геохимия Земли представлялась как бы застывшей, статичной. Во втором на первый план вышло движение атомов, геохимическая динамика. Глобальные перемещения вещества планеты называются миграцией.
От чего зависит геохимическая миграция? От свойств атомов соответствующих соединений и физико-химических условий в окружающей среде. Ферсман подробно исследует закономерности геохимической миграции. Верный своему принципу, он не ограничивается земными процессами, занимаясь и космохимией, миграцией вещества в звездах. Но конечно, главное внимание уделяет земным факторам.
Последовательное изложение материала требовало от Ферсмана постоянных и довольно-таки утомительных перечислений, простоты и сухости стиля. Тем, кто знаком только с его блестящими популярными работами, стиль «Геохимии» покажется трудным и скучным, совершенно не «ферсмановским». Однако надо учесть, что Ферсман в первую очередь был профессиональным ученым. Популяризаторская его деятельность оставалась только увлечением, на которое он мог уделять время урывками, главным образом в периоды болезни, когда врачи запрещали более трудоемкие занятия.
Но вот что интересно отметить. В «Геохимии» постоянно ощущается своеобразный стиль Ферсмана. Не в смысле узко литературном — как особенности письма, структуры фраз, выбора слов и образов, а в широком понимании стиля — как выражения особого склада ума и характера. Это заметно уже в том, что постоянно, даже рассказывая о далеких звездах, строении атома или химических законах, автор остается минералогом, чувствуется, что его интересуют в конечном счете именно земные процессы, жизнь минералов. И еще. Он прекрасно ориентируется в самых разных науках, проявляя энциклопедические знания. В то же время хорошо улавливает различия научных методов. Тан, анализируя ход химических реакций в земных условиях, Ферсман обращает особое внимание на проблему геологического времени.
Обычно химические реакции записываются в виде уравнений без учета времени реакции. Тут важен результат. Для геохимии все обстоит иначе. Геохимические взаимодействия (реакции) могут растягиваться на годы, тысячелетия, миллионолетия. Здесь чаще всего важны не исходные и конечные состояния, а промежуточные.
Казалось бы, вывод этот вполне естественный. А ведь наиболее полно и последовательно первым сделал его Ферсман. Возможно именно потому, что он острее, чем другие крупнейшие геохимики мира, ощущал связь законов химии с законами бытия минералов, с природными условиями Земли. Не просто понимал эту связь как теоретик, но и наблюдал ее на практике, на полевых работах, среди хибинских туудр и среднеазиатских пустынь, жадно вглядываясь в камни, кристаллы, мысленно восстанавливая их геологические судьбы.
И еще одна особенность подхода Ферсмана к проблемам геохимии: нацеленность — в ближней или дальней перспективе — на практическую пользу в связи с поисками полезпых ископаемых. Вот, например, Вернадского более интересовали общенаучные и философские аспекты геохимии.
Было бы неразумно оценивать, какой из двух подходов лучше, тем более что оба ученых интересовались в теоретическими, и практическими проблемами, но только в равных пропорциях. Общетеоретические вопросы, как известно, могут иметь очень ценные практические следствия. А практика предоставляет прекрасный материал для теоретических обобщений. Просто мы должны отметить одну из важных черт научного стиля Ферсмана, взаимосвязь теории с практикой.
Памятуя о практике, Ферсман всегда оставался теоретиком. В этом и заключается суть его «Геохимии». Многие теоретические выводы, сделанные в ней, исключительно плодотворны.
Анализируя геохимическую миграцию, он вводит, в частности, понятия «гипергенез», «сингенез», «катагенез» и «диагенез». Новых понятий он вообще вводит очень много, на что указывали его критики. Но это он делает не из пристрастия к сложным терминам или своим собственным словообразованиям. Он обращает внимание геохимиков на явления, прежде изучавшиеся слабо, недостаточно полно и глубоко.
Гипергепез — воздеиствие па горные породы физикогеографических агентов, поверхностных сил. «Область геохимических процессов гипергенного типа характеризуется сложными химическими и физическими взаимоотношениями атмосферы, гидросферы и верхних частей литосферы, исключительным непостоянством определяющих ход реакций факторов, ролью жизненных процессов и процессов технической деятельности человека». Особенности гипергенеза в разных районах Земли связаны с географической зональностью, климатом, типами почв, характером растительного покрова, хозяйственным освоением территории.