Вот обыкновенная вода. Состоит она из двух элементарных газов — кислорода и водорода. Чтобы разложить воду на составные части, необходима температура, близкая к той, что расплавляет камни. Добыть из воды кислород трудно. Однако достаточно Солнцу осветить своим живительным светом листок любого растения, содержащего влагу, и происходит удивительный процесс. Его называют фотосинтез. Это он незаметно для нас создает ежегодно на планете около 4,67 млрд. тонн кислорода! Помогает выделить его из растений, чтобы поддержать живое, принять участие в «строительстве» различных минеральных масс, в том числе и полезных ископаемых. Каким образом? Ну, скажем, вот так.
В недрах есть сероводородные воды. Там, где они выходят на поверхность, могут рождаться серные отложения. Это делает свое дело невидимка-кислород. Вспомните об Узоне! Залежи серы возникли в пустыне Каракумы, имеются они в Туркмении, в Ферганской долине Узбекистана и в Прикарпатье. Здесь природа обошлась без вулканического жара. Был бы рядом активный химический элемент, в частности тот же кислород. Он создает и железорудные клады. Для этого ему достаточно «встретиться» в озерах или болотах с соединениями, содержащими железо и марганец. Известно ли вам, что самое первое железо в России добывали из болотных железных руд в Карелии. Петр I приказал построить для их переработки завод. Ему обязан своим рождением город Петрозаводск. Современный серебристый металл — алюминий — нередко добывают из залежей, также возникших под действием окислительных процессов в земной коре.
Вот какой могучий, хотя и незаметный элемент — кислород. Благодаря ему верхняя часть земной коры как бы расслоилась на две зоны: верхнюю — окислительную— и нижнюю — восстановительную. В верхней вместе с другими элементами активно властвует кислород.
Химическое взаимодействие минеральных и органических веществ непрерывно расчленяет, соединяет и преобразует все вокруг нас. Где-то очень медленно, где-то быстро. Из легких газов может родиться жидкость, благодаря им растворы могут окаменеть, а твердое исчезнуть в летучем облачке. Все это вместе взятое и создает нашу планету — частицу материи, из которой «соткана» Вселенная.
Геохимические правила
В простейшем объяснении они общепонятны. Круговорот природных элементов непрерывен. Постоянно где-то и что-то собирается или, наоборот, рассеивается. Из нового сочетания веществ создаются природные соединения с иными свойствами, распадаются старые. Повсюду действуют свои закономерности, свои правила.
Такой процесс может идти очень быстро, например при горении. Вместо угля остаются пепел и газ. Здесь господствует окислительный процесс. Без кислорода тут не обходится. Иногда этот процесс бывает и весьма медленным. Для образования угля из отмирающих растений нужны долгие тысячелетия. Да и особо благоприятные условия. Не успев сгнить, растения в огромном количестве должны попасть под толщу горных пород. Для их медленного обугливания требуются определенные условия. Попробуйте сделать так, чтобы все совпало, как требуется. Нелегко это природным силам. Гораздо проще и быстрее человеку сжечь уголь в топках.
В этом и заключается одна из главных причин несогласованности между хозяйственной деятельностью людей и естественной неспешностью планеты в создании полезных ископаемых, в ее собственных неповторимых путях преобразования.
Горные породы, как и живой мир, предпочитают существовать в определенных сообществах. Там, где в породах много кремнезема, накапливаются цинк и свинец. Среди щелочных образований находят себе место никель и кобальт. Вместе с горячими газоводяными парами, идущими из глубин, переносятся молибден и вольфрам. Алюминий может накапливаться ближе к поверхности земли, среди отложений, на которые воздействуют даже изменения погоды. В целом по определенным геохимическим правилам, как по полочкам, раскладывает в земной коре свои сокровища природа. Но как мы их используем? Молибдена в недрах почти в 100 раз меньше, чем ванадия, а добываем мы его в 70 раз больше. Явная диспропорция. Подобное происходит и с другими рудными кладами. Прав был В. И. Вернадский, когда говорил, что «человек изменяет геохимическую историю всех металлов». Предполагают, что лет через 50 в поверхностных отложениях Земли станет в 10 раз больше свинца, в 100 раз ртути. Зато месторождения их в доступных нам недрах почти исчезнут, будут выработаны.
Богатства недр планеты не уменьшатся. Только часть их перейдет в другое состояние. Сначала сконцентрируется в машинах, изделиях, потом рассеется повсюду, в том числе превратится в отходы. Так «срабатывает» новый, хозяйственный, вариант геохимических правил, когда они подчиняются технической мощи людей.
Возьмем самый известный металл — железо. Ученые подсчитали, что с каждым годом его становится все больше и больше. Но где? Буквально под нашими ногами, в земле и в водах. Чаще в виде окиси, которую нельзя добывать как руду, но легко заметить повсюду, где мы имеем дело с железом. Это — обыкновенная ржавчина. Пока не пытались считать потери от нее, думали — они небольшие. Подсчитали и удивились: несколько процентов национального дохода государств отбирает ржавчина, или коррозия.
Тысячелетняя привычка заставляла смотреть на эти потери безболезненно. Ныне истощение минеральных ресурсов, которое уже привело к тому, что мощные металлургические предприятия железного пояса Урала работают на привозной руде, вынуждает смотреть на эти потери иначе. Всего несколько десятилетий потребовалось, чтобы срыть знаменитые рудные горы Урала — Благодать и Магнитную.
А ведь выход есть. Его подсказывает наука. Найдено множество способов защиты металлов от коррозии. Уже известны лучшие варианты рациональной и комплексной добычи полезных ископаемых. Однако и поныне вырастают горы отвалов вокруг рудников и шахт. Дымят тысячи труб металлургических предприятий. Вместе с полезными изделиями они непрерывно создают вокруг себя искусственные месторождения, которые мы не можем разрабатывать. Цветная металлургия насыщает окрестности свинцом, цинком, медью, кадмием, селеном, молибденом, фтором, серебром. Черная металлургия — марганцем, никелем, ванадием.
Не отстают от металлургических и другие предприятия. Шинные заводы выбрасывают в окружающую среду сурьму, мышьяк, цинк, медь, свинец; красильные предприятия— цинк, медь, кадмий, свинец и т. д. Продолжать этот перечень нет смысла.
Так возникают искусственные зоны насыщения природной среды различными химическими соединениями, притом в новом, ранее неизвестном природе сочетании.
Иногда говорят: нет правил без исключения. В естественный геохимический круговорот минеральных веществ теперь вошло довольно много исключений. К чему они приведут в будущем? Об этом надо задумываться сейчас.
Потребности и возможности
Мы привыкли к великому разнообразию природы нашей страны. Но на Земле есть государства, территория которых почти сплошь покрыта песками. И представьте, именно здесь для промышленности песка нужного качества может не хватать. Его привозят на кораблях из заморских стран. В тщательно упакованных мешках, чтобы не просыпалось ни песчинки. Приобретают за деньги. Да, пески Аравии — не лучший материал для строительства. В то же время в глубине недр под ними скрыты огромные запасы нефти. Отсюда по нефтепроводам и в танкерах черное золото доставляют в разные районы мира, где его не хватает или вообще нет. Вот вам конкретный факт несовпадения собственных хозяйственных потребностей и природных возможностей.
Итак, о потребностях. Они особенно велики в индустриально развитых капиталистических странах. Мощной промышленности необходимо много минерального сырья. Это ее хлеб насущный. Около половины его привозят из других государств. Почти 95 % нефти — основы современной энергетики и химии — поступает в эти страны из дальних, чужих, земель.
Соединенные Штаты Америки в 1950 году обеспечи* вали себя на 91 % полезными ископаемыми, добываемыми на их собственной территории. Эта страна считается одной из богатейших в мире по природным ресурсам. Спустя 30 лет более половины потребностей США приходилось удовлетворять за счет других стран. Тот, кто внимательно читает газеты, смотрит телевизионные передачи и слушает радио, может сделать вывод: не случайно слово «нефть» стало самым ходовым в политических сообщениях.
Что же говорить о положении другого гиганта индустрии— Японии? Она почти целиком питает свою промышленность за счет чужого минерального сырья.
Как видите, проблема обеспеченности государства полезными ископаемыми гораздо сложнее, чем кажется на первый взгляд. Природа не признает государственных границ. Кому-то повезло больше, кому-то меньше. Хорошие, мирные, добрососедские отношения и международная торговля позволяют найти тут выход. Было бы обоюдное желание.
Более важно другое. Почти все известные запасы руд и топлива — срочный вклад. Взять его у Земли в разные сроки и использовать можно. Положить обратно, опять «заполнить сейфы» месторождений ценным сырьем, пока нельзя. Появляется все больше заброшенных рудников и иссякнувших скважин. Их срок истек. Определен он был размерами залежи, умением ее разрабатывать. Воссоздать утраченное богатство уже никому, кроме самой природы, не удастся. А она с этим не спешит. Требует очень долгого времени. В лучшем случае могут помочь наука и техника. Однако чаще всего путем не воссоздания, а более тщательного отбора имеющегося. Что сейчас и пытаются делать.
Есть и другие возможности. Внимательнее, чем в прошлом, изучать недра. Как говорят, вскрыть резервы. В Московской, Калининской или Орловской областях руды свинцовые, медные, многих редких и цветных металлов найти невозможно. Так утверждалось совсем недавно. А теперь? Даже в московском микрорайоне Теплый Стан найдены титановые россыпи. Богат стронцием и подмосковный известняк. Тот самый, из которого возводился град белокаменный. Залежи молибдена найдены в Калининской, Рязанской, Тульской и Воронежской областях. Вот так происходит переоценка ценностей. Так растущие потребности способствуют научному познанию природы. А оно в свою очередь расширяет ее возможности. И все-таки эти возможности не безграничны.