CC BY
9
ВЕРА НИКОЛАЕВНА ФЛОРОВСКАЯ - ВЫДАЮЩИЙСЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬ ГЕОХИМИИ УГЛЕРОДИСТЫХ ВЕЩЕСТВ
22 февраля 2012 года исполняется 100 лет Вере Николаевне Флоровской, доктору геолого-минералогических наук, профессору, основательнице и первой заведующей лабораторией углеродистых веществ биосферы. Больше 40 лет — с 1946 г. и до ухода на пенсию в 1987 г. — Вера Николаевна вела научную и педагогическую работу в Московском университете. В 1953 г. после переезда в новое здание МГУ на кафедре геологии и геохимии горючих ископаемых геологического факультета ею создан люминесцентно-битуминоло-гический кабинет, который в 1960 г. был преобразован в лабораторию люминесцентно-битуминологических исследований, официально вошедшую в структуру университета. В 1968 г. эта лаборатория стала межфакультетской лабораторией люминесцентных исследований природных углеродистых веществ, а с 1972 г. она вошла в состав кафедры геохимии ландшафтов и географии почв географического факультета и получила новое название — лаборатория углеродистых веществ биосферы. Вся трудовая деятельность Веры Николаевны в МГУ связана с проведением научных исследований и подготовкой научных кадров в этой лаборатории.
Научные исследования Веры Николаевны Фло-ровской развивались по нескольким основным направлениям.
Разработка люминесцентно-битуминологического метода поисков и разведки месторождений нефти и газа. Имя В.Н. Флоровской стало широко известно в связи с разработкой и внедренным в геолого-разведочное дело люминесцентной битуминологии — нового научного метода исследования углеродистых веществ горных пород и минералов. Этот метод оказался эффективным инструментом для решения многих теоретических и прикладных задач геохимии углеродистых соединений и геоэкологии.
Люминесцентная битуминология — научное направление, позволяющее исследовать геохимию углеродистых веществ земной коры, а также природных и техногенных ландшафтов с использованием важнейшего имманентного свойства этих веществ люминес-цировать под воздействием ультрафиолетовых лучей.
В конце 1930-х гг. сотрудники Ленинградского горного института В.Н. Флоровская и В.Г. Мелков изучали возможность применения люминесценции горных пород и минералов для решения прикладных задач геологоразведки. В.Г. Мелков использовал явление люминесценции для диагностики урановых минералов, а В.Н. Флоровская нашла приемы, позволяющие обнаружить битуминозное вещество, находящееся в дисперсном состоянии непосредственно в пробе горной породы, и выявить связь между люминесцентными свойствами этих веществ и их качественными и количественными характеристиками, что стало
основой люминесцентно-битуминологического метода. В итоге была открыта возможность массово изучать рассеянные битуминозные вещества в толщах горных пород, вмещающих и покрывающих нефтяные залежи. Работы В.Н. Флоровской были поддержаны академиком С.И. Вавиловым, который помог организовать первую люминесцентно-битуминологическую лабораторию, он же представил в журнал "Доклады АН СССР" статью В.Н. Флоровской "Новый метод обнаружения битуминозных веществ в горных породах" (1941).
В период Великой Отечественной войны начиная с 1942 г. люминесцентно-битуминологический метод нашел практическое применение при разведке нового нефтеносного района между Волгой и Уралом, названного впоследствии Вторым Баку. В Татарском геолого-разведочном тресте в г. Чистополь была организована специальная лаборатория. В этой лаборатории В.Н. Флоровская и В.Г. Мелков, вернувшийся к научной деятельности после тяжелого ранения на фронте, с помощью ультрафиолетовых лучей проводили поиски мельчайших следов миграции нефти в горных породах из поисково-разведочных скважин. Исследования охватывали также почвы и грунты над нефтеносными структурами. В дальнейшем эта лаборатория, руководимая В.Н. Флоровской, переросла в отдел люминесцентной битуминологии ЦНИЛа Татгеолтреста Наркомнефти СССР. В эти годы с помощью люми-несцентно-битуминологического анализа установлены признаки нефтеносности ряда площадей. Изучены признаки нефти в пермских и каменноугольных отложениях Татарии, Башкирии и в керне из структур Западной Сибири. Тогда же В.Н. Флоровская и В.Г. Мелков разработали новые геохимические методы поисков залежей нефти и газа — люминесцентно-битумино-логическую съемку и люминесцентно-битуминоло-гический каротаж скважин. Результаты работ этого периода обобщены в монографии В.Н. Флоровской и В.Г. Мелкова "Введение в люминесцентную битуминологию" (1946).
В послевоенный период В.Н. Флоровская продолжала разрабатывать и совершенствовать этот метод. Под ее руководством выполнен большой объем люминесцентно-битуминологических исследований в люминесцентной лаборатории, созданной в Москве при государственной специализированной конторе "Нефтегазосъемка" Миннефтепрома СССР.
Люминесцентно-битуминологическим исследованиям для поисков месторождений нефти и газа было придано особое значение на уровне правительства страны. В приказе по Министерству нефтяной промышленности (1951) отмечалась практическая ценность люминесцентно-битуминологического метода для поисков и разведки нефтяных и газовых месторождений. С помощью данных о битуминозности керна скважин
сделан прогноз нефтеносности ряда месторождений, подтвержденный впоследствии бурением. Кроме того, при изучении керна скважин в пределах отдельных эксплуатационных площадей Краснодарского края удалось сопоставить между собой промышленные нефтеносные горизонты, провести стратификацию немых толщ горных пород. Люминесцентно-битуминологи-ческая съемка почв и подпочвенных отложений помогла выделить участки для разведки нефти и газа в ряде районов Северного Кавказа и Поволжья.
Для более широкого внедрения метода созданы и укомплектованы люминесцентно-битуминологические лаборатории в научно-исследовательских институтах и геолого-разведочных организациях нефтегазовой отрасли. Кроме Москвы люминесцентно-битумино-логические лаборатории были организованы в Ленинграде, Куйбышеве, Ереване, Махачкале, Грозном, Краснодаре, Перми, Минске, Новосибирске, Иркутске и других городах. Метод применялся в геологических исследованиях в других странах (Куба, Китай, ГДР, Пакистан, Югославия, Болгария).
Люминесцентно-битуминологические съемка и каротаж стали составной частью геохимических поисков нефти и газа. На всех каротажных станциях, обслуживающих бурение, ставились источники ультрафиолетового возбуждения для контроля признаков нефти в керне и буровом шламе.
Итоги развития и применения люминесцентного анализа в геологоразведке обобщены в докторской диссертации В.Н. Флоровской (1954) и ее монографии "Люминесцентно-битуминологический метод в нефтяной геологии" (1957).
После перехода В.Н. Флоровской на работу в Московский университет люминесцентно-битумино-логический метод вошел в учебные курсы и стал темой научных исследований кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых геологического факультета. Его применяли практически во всех экспедициях, связанных с литолого-геохимической оценкой перспектив нефтегазоносности осадочных бассейнов. Для научного обоснования геохимических методов поисков углеводородных месторождений В.Н. Флоровская с 1950-х гг. развивала теорию ореолов рассеяния нефтяных и газовых месторождений, взяв за основу представления об ореолах рассеяния месторождений рудных полезных ископаемых.
Ореолы рассеяния газонефтяных месторождений, по В.Н. Флоровской, бывают первичные и вторичные. Основные процессы, формирующие ореолы первичного рассеяния, — это процессы миграции легкоподвижных битуминозных веществ на путях потоков, образующих углеводородные скопления. Ореолы вторичного рассеяния связаны с разрушением (рассеянием) залежи. Они создаются во всей толще горных пород, покрывающих залежь, вплоть до земной поверхности. Состав и форма существования химических элементов в пределах ореолов рассеяния весьма разнообразны. Среди химических элементов, форми-
рующих ореол, наблюдаются элементы, типичные для залежи, а также элементы-спутники, не типичные для залежи, но обнаруживаемые в пределах ореола в породах, минералах, воде, почвах и растениях.
Результаты процесса, протекающего в пределах ореолов первичного и вторичного рассеяния в различных геологических условиях, отражены в содержании и составе битуминозных веществ и углеводородов. Помимо этого для различных геологических условий развития ореолов всегда существуют другие геохимические показатели, возникающие в результате процессов и явлений, сопутствующих образованию ореолов. К числу таких геохимических показателей относятся: восстановительные условия в горных породах, наличие специфических минералов, солей, газов и бактерий. Таким образом, считала В.Н. Флоровская, изучение разнообразных геохимических явлений, развитых в нефтесодержащих отложениях в направлении от залежи к дневной поверхности, может дать наиболее полное представление о проявлении всех сторон развития единого геохимического процесса, приводящего к развитию ореолов рассеяния углеводородных потоков и нефтегазовых скоплений.
С созданием в структуре университета специальной люминесцентно-битуминологической лаборатории появились новые возможности для развития метода и расширения области применения люминесцентной битуминологии. На базе открытого Э.В. Шпольским эффекта квазилинейных спектров люминесценции растворов ароматических молекул при низких значениях температуры с 1960-х гг. в лаборатории стали изучать индивидуальные молекулы полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в горных породах и минералах. Это позволило получать качественно новую геохимическую информацию для изучения природных углеводородных аномалий. В 1972 г. В.Н. Флоровская и сотрудники лаборатории получили авторское свидетельство на способ люминесцентно-битуминоло-гической съемки, включающий идентификацию ПАУ для обнаружения геохимических аномалий над нефтяными и газовыми скоплениями.
Диагностика и геохимия углеродистых веществ в эндогенных геологических процессах. По мере расширения объектов для люминесцентно-битуминологи-ческих исследований битуминозные вещества стали обнаруживать не только в осадочных горных породах, но и в изверженных и метаморфических породах, рудах, минералах, метеоритах вне связи с нефтеносностью. Назрела важнейшая в научном и практическом отношении проблема изучения геохимии углеродистых веществ в различных процессах минералообра-зования. Люминесцентно-битуминологический метод перерос рамки нефтяной геологии. Он стал одним из средств познания закономерностей поведения природных углеродистых веществ в широком круге природных процессов.
Под руководством В.Н. Флоровской начались систематические геохимические и минералогические ис-
следования углеродистых веществ в магматических горных породах, гидротермальных рудах и минералах. Для этого были организованы специальные экспедиции на Урал и Кавказ, в Закавказье, Забайкалье, Хибины и другие регионы страны. Углеродистые вещества изучены в разных типах месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых: полиметаллов, золота, ртути, вольфрама, меди, железа, алмаза, флюорита и др.
Результаты исследований показали, что рассеянные углеродистые вещества в горных породах и минералах связаны не только с преобразованием отмерших остатков организмов или с ореолами рассеяния углеводородных скоплений. Углеродистые вещества закономерно присутствуют в продуктах эндогенных процессов — от изверженных пород, пегматитов и пневматолитов до гидротермальных образований. В соответствии с эволюцией эндогенного процесса от собственно магматического до гидротермального обнаружилась и эволюция углеродистых соединений в том же направлении: увеличение их количества, усложнение состава и структуры молекул, обогащение водородом, азотом, серой и кислородом. Удалось установить, что различные формы углеродистых веществ выделяются в строгой последовательности в зависимости от изменения физико-химических условий процесса минералообразования. Сначала отлагаются твердые высокоуглеродистые полимеры антраксолит и керит, а по мере снижения температуры выделения минералов — асфальтит, асфальт, нефтеподобное вещество. При этом углеродистые газы и ПАУ образуются во всем температурном диапазоне минералогенеза.
Эти исследования заставили В.Н. Флоровскую изменить прежние взгляды на процессы нефтеобразо-вания с позиций органической теории и твердо встать на точку зрения эндогенного происхождения нефти. В 1971 г. в журнале "Геология рудных месторождений" ею совместно с Ю.И. Пиковским опубликована статья, в которой впервые было предложено относить скопления нефти и природного газа к месторождениям гидротермального типа.
Результаты этих исследований изложены авторским коллективом под руководством В.Н. Флоровской в монографиях "Диагностика органических веществ в горных породах и минералах магматического и гидротермального происхождения" (1968), "Люминесцентная битуминология" (1975) и многих публикациях в научных журналах.
Исследования по проблеме возникновения жизни на Земле. Широта научных взглядов В.Н. Флоровской позволила ей еще в 1960-е гг. связать эволюцию углеродистых соединений в земной коре с одной из краеугольных проблем мировой науки — проблемой возникновения жизни на Земле.
Со времени появления первых научных гипотез возникновения жизни на Земле А.И. Опарина (1924) и Д. Холдейна (1929) в мировой науке прочно установилась точка зрения, согласно которой синтез первых
предбиологических органических соединений происходил в земной атмосфере под действием электрических разрядов, а дальнейшая эволюция этих соединений шла в Мировом океане. Нерешенным оставался вопрос, заключающийся в том, что концентрация предбиологических соединений в этих средах не могла быть настолько высокой, чтобы обеспечить спонтанное сближение молекул и формирование надмолекулярных предбиологических, а затем биохимических структур. Опираясь на результаты диагностики углеродистых соединений в горных породах и минералах различного происхождения, В.Н. Флоровская предложила альтернативную концепцию: предбиологиче-ские соединения на Земле закономерно образуются в результате эндогенной деятельности, главным образом на последних, низкотемпературных, стадиях гидротермального процесса. Жизнь на Земле возникла на ранней стадии развития планеты еще до формирования сплошной гидросферы. Гидротермальные пред-биологические соединения концентрировались и формировали сложные надмолекулярные структуры в небольших водоемах на всей земной поверхности в местах разгрузки гидротермальных растворов. Все разнообразие живого вещества на Земле было заложено изначально благодаря геохимическому разнообразию предшественников живых организмов.
В.Н. Флоровская впервые указала на реальный геологический процесс и конкретные условия, при которых проходил абиогенный синтез сложных органических структур, давших начало первым живым существам на Земле. С этой гипотезой В.Н. Флоров-ская впервые выступила на Ломоносовских чтениях в МГУ в 1962 г. и продолжает развивать ее до настоящего времени. После первых публикаций новой концепции В.Н. Флоровская стала членом Научного совета АН СССР по проблеме "Эволюционная биохимия и происхождение жизни" (1965). Лишь много лет спустя, особенно после открытия на дне океанов черных курильщиков — гидротермальных потоков, несущих углеводороды, в мировой научной литературе появилось много работ о происхождении жизни, в которых предбиологическую эволюцию связывают с гидротермальными явлениями, хотя далеко не всегда их авторы ссылаются на предшественницу.
Геоэкологические проблемы. К тому времени, когда лаборатория люминесцентных исследований вошла в состав географического факультета МГУ (1972), В.Н. Флоровская стала уделять большое внимание изучению влияния эндогенных факторов на современную биосферу. Она сформулировала представления о влиянии природных газов Земли на биосферу, согласно которой возникающие в атмосфере и гидросфере Земли "импульсы" за счет проявления эндогенных сил на протяжении всей истории формирования планеты предопределяли образование биохимически важных соединений. Эти соединения на добиологическом этапе истории Земли послужили исходным материалом для становления жизни, а в последующее геологиче-
ское время их использовали живые организмы в качестве пищи. Особенно ярко это проявляется в "оазисах жизни" вблизи термальных источников. В то же время импульсы эндогенных веществ могли сопровождаться инъекциями ядовитых газов в среду обитания живых организмов и служить причиной их массовой гибели. Развивая гипотезу о происхождении сложных углеродистых веществ путем синтеза в глубинных газогидротермальных системах, В.Н. Флоровская высказала мысль о том, что эти соединения в настоящее время служат не только питательным материалом для живых организмов, но и мощным бальнеологическим фактором. Над этими идеями Вера Николаевна работала много лет и продолжает работать в настоящее время.
Другим аспектом научной деятельности В.Н. Фло-ровской в области геоэкологии стала адаптация методов люминесцентной битуминологии, применявшихся для поисков месторождений нефти и газа и диагностики углеродистых веществ в геологических объектах, для изучения процессов техногенеза в компонентах ландшафта.
Соединение методов люминесцентной битуминологии и геохимии ландшафтов привело к созданию нового научного направления — изучение геохимических и экологических последствий загрязнения природной среды при добыче и транспортировке нефти. Эти исследования в течение многих лет проводились в рамках эколого-геохимической тематики кафедры геохимии ландшафтов и географии почв под общим научным руководством М.А. Глазовской. За эти работы В.Н. Флоровская получила премию Минвуза СССР (1985).
Вера Николаевна Флоровская всегда ищет новые, неизведанные пути в науке. Созданная ее трудами и
трудами ее учеников и последователей люминесцентная битуминология за 70 лет прошла большой и сложный путь развития и эволюции. Зародившись как метод нефтяной геологии, люминесцентная битуминология стала инструментом для решения фундаментальных задач геохимии земной коры и современных ландшафтов, а также фундаментальных и прикладных задач геоэкологии. В настоящее время люминесцентная битуминология наиболее активно развивается в рамках исследования геохимии битуминозных веществ и полициклических ароматических углеводородов в ландшафтах, при изучении поведения и природы углеродистых веществ и разработке методологии экологического мониторинга природной среды. Использование современной инструментальной базы позволяет многократно увеличить эффективность люминесцентно-битуминологических исследований.
Профессор Вера Николаевна Флоровская являет собой пример уникального творческого долголетия. К своему 90-летию она опубликовала книгу "Углеродистые вещества в природных процессах" (2003), куда вошли ее лучшие избранные работы и еще не публиковавшиеся оригинальные статьи. В 2007 г. в издательстве "Университетская книга" вышли ее мемуары "Минувших лет воспоминанья". К своему 100-летнему юбилею В.Н. Флоровская публикует в соавторстве с Ю.И. Пиковским и М.Е. Раменской фундаментальную монографию "Предбиологическая эволюция углеродистых соединений на ранней Земле. Геологический аспект", в которой наиболее полно изложена ее концепция о возникновении жизни на Земле.
Н.С. Касимов, А.Н. Геннадиев, Ю.И. Пиковский
