ВведениеЕсть различные способы движения научной мысли к познанию естественных законов эволюции сложнейших природных систем, какими являются минеральные и геохимические. Один из этих способов — исследование проявлений фундаментальных законов минерало­образования в различных геологических обстановках. Результатом таких исследований являются не только совершенствование знаний о рудообразовании, методов поиска и утилизации рудных месторождений, но и стимулирование прогресса в области создания новых научных и научно-экспериментальных технологий. Замечательной иллюстрацией последнего может служить разработка Юрием Гаври­ловичем Щербаковым современного варианта теории космогеохимической дифференциации, уже широко востребованной специалистами в области геолого-минералогических наук.На протяжении всей своей научной деятельности Ю. Г. Щербаков в продолжение классических идей В. М. Гольд­шмидта, Ф. Кларка, А. Ферсмана, К. Турекяна (Goldschmidt, 1934; Goldschmidt, 1954; Clarke, 1924; Ферсман, 1955; Turekian, Wedephol, 1961) искал фундаментальные связи между свойствами элементов, определяемыми Периодическим законом Д. И. Мен­делеева, и закономерностями пространственного распределения элементов в геологической истории, что позволяло бы научно-обоснованно осуществлять прогнозы, поиски и разведки рудных месторождений. Следует подчеркнуть, что, как это случается с такого рода людьми, Юрий Гаврилович был одаренным многообразно, в частности занимался живописью и талантливым сочинительством (рис. 1).  Закон космогеохимической дифференциацииВ результате исследований Ю. Г. Щербаковым была открыта фундаментальная закономерность геохимической эволюции Земли с образованием земной коры в ходе деплетирования первичной метеоритоподобной мантии, состав которой был реконструирован еще В. Масоном (Mason, 1962). В качестве геохимической базы Ю. Г. Щербаков использовал систему кларков, рассчитанных А. П. Виноградовым (Вино­градов, 1962). Проведенный анализ показал, что по характеру и степени участия в глобальной дифференциации химические элементы образуют четыре группы: 1) центростремительных элементов, преимущественно сохраняющихся в мантии; 2) минимально-центробежных элементов, незначительно участвующих в процессах мантийно-корового разделения вещества; 3) дефицитно-центробежных, более склонных к миграции; 4) центробежных, наиболее подвижных и вследствие этого концентрирующихся в земной коре (Щербаков, 1969; 1976). В итоге оказалось, что выявленное геохимическое разделение элементов замечательно скоррелировалось именно с химическими (менделеевскими) свойствами элементов, что было подмечено еще Виктором Морицом Гольд­шмидтом, который подразделял элементы на сидерофильные (аналог щербаковских центростремительных), халькофильных (минимально-центробежных) и литофильных (дефицитно-центробежных и центробежных). На основе выявленной закономерности Ю. Г. Щербаков разработал систему оценок степени геохимической дифференцированности магматических, гидротермально-мета­соматических пород и оруденений, по которой можно судить и о глубинности первоисточников вещества, и о протяженности путей миграции, и о так называемой металлогенической специализации по Ю. А. Билибину (Щербаков, 1965; 1974; Золото ..., 1976; Геохимия рудообразующих систем, 1989). Тем самым создавались предпосылки к суждениям не только об эндогенной рудоносности, но и о геохимической связи магм с вмещающей матрицей осадочных и метаморфических пород, т. е. средой, в которой реализуется магматогенное рудообразование. При этом отклонения концентраций элементов в рудах от геохимически ожидаемого, например смещение относительных концентраций из области центростремительных в область центробежных элементов, Ю. Г. Щербаков связывал именно с влиянием окружающих рудообразующие магматиты осадочных пород. Это очень близко согласовалось с результатами наших исследований в рудных провинциях Южного Верхоянья в Якутии. Оказалось, что пространственная связь масштабных концентраций золота с кислым магматизмом в этом регионе обычно наблюдается там, где в составе вмещающих черносланцевых толщ позднего карбона и ранней перми содержания золота превышали кларк земной коры в 2.5—12 раз (с учётом аномальных концентраций золота в составе пирита-марказита, присутствующего в этих толщах). Ю. Г. Щербаков об этом сообщал следующее: «…любые излишки элементов против эвтектических соотношений специфичным для каждого уровня температур и давлений способом стремятся покинуть расплав. Поэтому развитие, например, гранитоидного очага за счёт субстрата с нескольким больше, чем 1—2 мг/т, содержаниями золота приводит к избыточности этого металла в магме» (Щербаков, 1974). Другими словами, чтобы процесс рудообразования реализовался, необходимо наличие существенных градиентов концентрации элементов на границах магматитов и вмещающих осадочных комплексов. В противном случае рудообразование либо не происходит, либо ведёт к образованию незначительных рудных концентраций. По щербаковской версии, глобальная геохимическая дифференциация реализуется, с одной стороны, в глобальном масштабе — в виде минералого-геохимической зональности земных оболочек, а с другой — в более локальных масштабах — рудных узлов, рудных полей, отдельных месторождений (Силаев, 1982, 1987). Кроме того, эта дифференциация согласуется с Периодическим законом изменения химических свойств элементов по Д. И. Менделееву. То есть выявленные Ю. Г. Щербаковым геохимические закономерности оказались прежде всего трансляцией на геологическую природу фундаментальных свойств химических элементов.Как показала практика геохимических исследований в районе юго-восточного обрамления Сибирской платформы (Юго-Восточная Якутия), распределение химических элементов в разрезе земной коры мощностью свыше 30 км — от рифея до мела — не только согласовалось с принципами глобальной геохимической дифференциации по Ю. Г. Щербакову, но и выразилось в геохимически закономерном пространственном распределении конкретных рудных минерализаций и оруденений (табл. 1). Прикладной аспект закона космогеохимической дифференциацииИдеи Ю. Г. Щербакова были с энтузиазмом восприняты прежде всего геологами-практиками, поскольку в этих идеях просматривалась перспектива полезной ревизии оценок рудных объектов на новой научной основе (Кокин, 2005; 2009), а не только на основе геологических факторов (Рундквист, Неженский, 1975) и статистических расчетов (Барсуков и др., 1981). Значительную роль в новых прогнозах, поисках и оценках рудоносности стали играть фундаментальные химические закономерности, как это уже случилось, например, в прикладной химии (Stoker, 2007; Kotz et al., 2009; Myers, 2003).В конце 1980-х годов якутские геологи в рамках обмена опытом пригласили Ю. Г. Щербакова в Аллах-Юньскую геолого-разведочную экспедицию ПГО «Якутскгеология» для проведения трёхдневного семинара по практическому использованию его геохимических идей. Помнится, он был в восторге от такого приглашения. Он щедро делился с геологами своими идеями и практическими наработками. Геологи-практики со своей стороны усматривали в нем пример настоящего учёного-подвижника. В 1985 г. первым автором настоящей статьи был составлен проект на минералого-геохимическое картирование масштаба 1:100000 на часть юго-восточной территории Южно-Верхоянской металлогенической провинции в районе хр. Сунтар-Хаята. К этому времени в соответствующей геологической экспедиции были рассчитаны региональные кларки наиболее распространённых химических элементов (Кокин, Кокина, 1986а, 1986б; Кокин, 1988). На упомянутой территории в составе терригенных пород поздней перми, перекрываемых существенно кислым по составу вулканогенно-осадочным комплексом, уже были выявлены сверхкларковые содержания марганца (КК > 2.5), а в составе широко распространённых здесь точек с оловополиметаллической минерализацией постоянно отмечалась микропримесь алабандина.В результате минералого-геохимического картирования в современных аллювиальных отложениях был обнаружен обломок с массивным крупнокристаллическим алабандином. На основании этой находки первым автором статьи была выдвинута гипотеза о возможности обнаружения в коренном залегании массивных алабандиновых руд в позднепермских породах с надкларковыми содержаниями марганца. Исследо­вание уже оконтуренных участков таких пород, перекрытых вулканитами кислого состава, привели к открытию Высокогорного месторождения в виде серии протяженных массивных алабандиновых жил мощностью до 2 м на площади около 7 км2 (Кокин, 2006). Позже в алабандиновых рудах обнаружились высокие концентрации индия, обусловленные множеством индиевых минералов, и Высокогорное месторождение было переаттестовано из сульфидно-марганцевого в беспрецедентное сульфидно-индиево-марганцевое (Кокин и др., 2010; Silaev et al., 2013; Силаев и др, 2023). В массивных алабандиновых рудах средние содержания марганца по отдельным рудным телам составили 57—59 мас. %; олово+свинец+цинк — около 2 мас. %, серебра и индия — по 300 г/т. В отдельных пробах отмечались содержания золота до 4 г/т. В итоге алабандиновые руды Высогорного месторождения были отнесены к промышленным и комплексным по составу — с попутным извлечением индия, серебра, олова, свинца, цинка. По результатам предварительной оценки прогнозные ресурсы только марганца на месторождении достигают 3.5 млн т. Разработанная технология его извлечения позволила получить металлический марганец с чистотой 99.99 % (Кокин, 2009).Таким образом, именно на основе теоретических построений Ю. Г. Щербакова удалось обнаружить уникальное рудное месторождение, способное в значительной степени обеспечить Россию весьма промышленно актуальным металлом — индием. В знак признательности учёному, практически предвосхитившему это открытие, была посвящена монография коллектива авторов (Кокин и др., 2011).Открытие месторождения оказалось, разумеется, неслучайным, поскольку его авторы исходили из научного предсказания о возможности группировки рудообразующих элементов в соответствии с их фундаментальными химическими и геохимическими свойствами с последующей дифференцированной локализацией на разнообразных геохимических барьерах, в частности на границах осадочных пород и магматитов. В рассматриваемом нами случае химической первопричиной образования алабандиновых руд являются близкие по свойствам переходные металлы — марганец и железо, расположенные в верхнем полупериоде четвёртого периода Периодической системы. Это наделяет упомянутые элементы способностью к формированию принципиально разных по составу минералов и руд в различных геологических условиях и средах. Известно, что марганец в природе проявляет более сильные оксифильные свойства, концентрируясь преимущественно в форме кислородных соединений, и лишь изредка образует сульфиды, в основном как примесь в сульфидах железа (табл. 2). Железо, в отличие от марганца, концентрируется в рудах, как в оксидных, так и сульфидных формах, но при этом весьма контрастно. То есть марганец и железо как переходные элементы проявляют, хотя и в разной степени, но схожим образом, сродство к разным окислителям — кислороду и сере. Однако в силу значительно большего сродства к сере именно железо, как правило сильно преобладающее по концентрации, образует сульфиды, в которых марганец лишь рассеивается, почти не образуя собственных сульфидных минералов. И только в условиях сильного преобладания по концентрации над железом марганец получает возможность массово проявить свои халькофильные свойства. Вот так и образовалось Высокогорное месторождение, на котором значительные содержания сульфидов железа обнаружились только на выклиниваниях алабандиновых жил.В указанной выше связи значительный интерес на Высокогорном месторождении представляет собой распределение основных металлов-примесей в составе сульфидов железа и марганца (рис. 2). Для разных сульфидов железа здесь выявляется близкая к согласованной периодическая зависимость распределения концентраций металлов в составе большинства сульфидов, повторяя такую зависимость в разной степени геохимически дифференцированных субстратах — метеоритах, лунном грунте и земной коре. Лишь для алабандина эта согласованность несколько нарушается — именно по причине аномально высокого содержания в этом сульфиде марганца.Таким образом, появление микроколичеств алабандина в составе сульфидных руд месторождений может являться индикатором динамики изменчивости состава рудообразующих растворов в части пропорций между марганцем, железом и серой. Геохимические свойства марганца в ходе изменения состава рудообразующих растворов могут меняться от минимально-центробежных в кислородных условиях до центростремительных в сернистых. В случае значительных концентраций марганец может вставать на место железа. Анализ показал, что закономерности глобальной геохимической дифференциации, сформулированные Ю. Г. Щербаковым, распространяются не только на горные породы, руды и минералы, но и на другие формы организации вещества, включая организмы и органоминеральные (включая витаминеральные, по Н. П. Юшкину) образования. Примером этого могут служить результаты исследований бактерий (Павлович и др., 2019; Силаев и др., 2021) и конкрементов (Кокин и др., 2020а). Для этих объектов установлено весьма близкое волнообразное распределение микроэлементов, модально совпадающее с космогеохимической классификацией элементов по Ю. Г. Щербакову (рис. 3). Это позволяет сделать вывод о возможной связи образования конкрементов не только с составом потребляемой воды и пищи, как считалось ранее, но и с деятельностью бактерий. Более того, выявляющаяся в микроорганизмах и биоконкрементах закономерность распределения микроэлементов вполне наглядно коррелируется с закономерностью распределения тех же элементов в космогеологических неорганических субстратах (рис. 4). Последнее может свидетельствовать о космогеохимическом единстве, пусть и отдаленном, земного неорганического, органического живого и витаминералогического веществ. Весьма любопытные данные получены Г. Е. Шумаковой (Шумакова, 2017) при изучении распределения содержаний химических элементов в почвах, грунтовых водах и агропродукции юга Ростовской области. Ею были установлены два факта инверсии геохимических свойств марганца и железа в зависимости от состояния среды (рис. 5). Например, в составе водорастворимых соединений реализуется последовательность уменьшения подвижности элементов в направлении от марганца к железу: Mn > [Co, Ni, Cu, Pb, Cd] > Fe. Наиболее инертным в этом ряду является железо, а наиболее подвижным — марганец. Валовая концентрация марганца в грунтовых водах превышает концентрацию железа в десятки раз. Ряд миграции подобных форм в составе выращиваемой агропродукции аналогичен. Собственно в почве (рис. 6) ряд подвижности элементов выглядит противоположным образом: Fe > [Co, Ni, Pb, Cu, Cd] > Mn. То есть в почвах марганец является наиболее инертным в сравнении с железом, а валовая концентрация марганца в этом случае уступает концентрации железа в десятки раз. Подвижность химических элементов кластера [Co, Ni, Cu, Pb, Cd] в обоих случаях является промежуточной. Таким образом, судя по данным Г. Е. Шумаковой, миграционная картина марганца и железа в ходе перегруппировок даже в гипергенно-экзогенной обстановке подчиняется закону геохимической дифференциации по Ю. Г. Щербакову. Это в какой-то степени объясняет и образование, например, железомарганцевых конкреций в морских и океанических сферах. В ходе этого процесса сначала образуются гётит-гидрогётитовые конкреции, затем происходит адсорбция ионов Мn2+ поверхностью железных оксигидроксидов, потом марганец окисляется и путем ионных замещений вытесняет восстановленные до Fe2+ ионы железа (Силаев, 2008). Процесс регулируется ресурсом Mn2+ в окружающей среде, который может находиться не только в составе водорастворимых соединений разного генезиса, но и в составе рудовмещающих толщ, как это было показано выше на примере Высокогорного месторождения. ЗаключениеОткрытие Ю. Г. Щербаковым закона космогеохимической дифференциации элементов было с энтузиазмом воспринято геологами-практиками, занимавшимися геологической съемкой, прогнозом, поисками и оценкой рудных месторождений. В частности, на основе геохимической системы Ю. Г. Щербакова была выдвинута гипотеза о возможности образования в эндогенных геологических условиях промышленных концентраций марганцевых руд в сульфидной форме. В ходе целевого минералого-геохимического картирования м-ба 1:100 000 в пределах развития терригенного верхоянского и вулканогенного охотского комплексов была не только подтверждена универсальность щербаковского принципа космогеохимической дифференциации, но и открыто беспрецедентное до настоящего времени потенциально промышленное сульфидно-индиево-марганцевое месторождение Высокогорное.Проведенные впоследствии исследования геологических и биологических объектов показали, что никакая степень химической дифференцированности вещества в истории Земли не ликвидирует полностью первично-космической периодичности в распределении щербаковских групп элементов, что можно расценивать как сохранение признака фундаментального космического кода распределения химических элементов на всех уровнях организации минерального и живого вещества в истории Земли и Солнечной системы.Охарактеризованный выше закон космогеохимической дифференциации и соответствующую ему классификацию элементов Периодической системы следовало бы закрепить в геохимии как принцип Ю. Г. Щер­бакова.