Рассматривая минералы в их связи с окружающей средой, Вернадский вынужден был охватить многие миллионы лет геологической истории и обширнейшие области планеты, геологические оболочки -- атмосферу, гидросферу, земную кору. Он особо выделил коллоидальные системы. До него минералоги не обращали внимания на геологическую роль коллоидов. Иногда упоминали о них в связи с деятельностью организмов.

В области жизни коллоидов много -- особенно в воде. И сами живые существа можно считать разновидностью коллоидов. Подобно организмам, коллоиды смертны, "имеют на Земле очень временное существование; они неизбежно должны перейти в кристаллические тела".

И вновь Вернадский подчеркивает: "Эта область явлений еще мало охвачена теорией, а эмпирический материал минералогии не сведен и не обработан".

Замечательное качество: в густом лесу геологических проблем распознавать пути, ведущие далеко вперед, забытые или не увиденные другими.

Говоря о коллоидах, Вернадский отмечал у них как бы две формы существования: близ земной поверхности, где находятся живые организмы, и глубже -- в земной коре. Здесь они часто образуют псевдоморфозы, то есть заполняют формы, свойственные другим минералам или телам.

Псевдоморфозы разнообразны.

Некогда в шахте погиб рудокоп. Каково же было изумление шахтеров, когда шестьдесят лет спустя они наткнулись под землей на человека, сплошь состоящего из сернистого железа! Эта псевдоморфоза вошла в историю под именем пиритового человека.

Нередки псевдоморфозы древних деревьев. Эти деревья жили, шумели листвой десятки миллионов лет назад. В твердом коллоиде опале, заменившем с годами древесину, сохраняется даже микроскопическое клеточное строение.

Псевдоморфозы редко имеют практическое значение. Но для науки они очень ценны. По ним можно восстановить проходившие когда-то под землей химические реакции. А еще, как особо отметил Вернадский, псевдоморфозы указывают на иные, чем ныне, природные условия, существовавшие в той или иной местности.

Отдаленно напоминает псевдоморфоз другое интересное явление -изоморфизм. На него обратили внимание еще в начале прошлого века: многие одинаковые по форме минералы (изоморфные) могут различаться по своему химическому составу. Позже было высказано предположение: изоморфизм -- это образование твердых растворов. В кристаллах, как и в жидкостях, одни атомы могут смешиваться с другими, но не при свободном перемещении, а в точках пересечения невидимых линий кристаллических решеток. Подобные твердые смеси элементов широко распространены в природе. Они придают характерные черты одним и тем же минералам, находящимся в разных месторождениях: примеси обычно отличаются между собой. Так, вода каждого моря имеет индивидуальный химический состав. Хотя в общем воды всемирного океана более или менее однородны.

Вернадский выстроил изоморфные ряды химических элементов, способных давать "кристаллические растворы". Еще в 1909 году, когда идея "кристаллических растворов" не пользовалась популярностью среди натуралистов, Вернадский перенес ее из химии в геологию.

Как растение, приспособившееся к новой среде, идея, перейдя из одной науки в другую, приобретает новую форму. В химии особенности изоморфных рядов определялись в зависимости от типов химических соединений. В геологии для природных изоморфных рядов на первое место выходят внешние условия: температура, давление, силы молекулярные и электрические. Для земной коры характерны именно твердые растворы, потому что химически чистые вещества здесь образуются чрезвычайно редко.

Изоморфизм и парагенезис минералов помогают геологу понять условия образования месторождений полезных ископаемых, особенности жизни земной коры. Вернадский, можно сказать, сквозь кристаллы и лабораторные реактивы видел всю Землю. В минералогии он занимался не только общими проблемами. Наиболее знамениты его исследования соединений кремния -- самых распространенных минералов на Земле. По подсчетам Вернадского, земная кора (до глубины 16 киломегров) на восемьдесят пять процентов состоит из силикатов.

Один из известнейших минералов, входящий в состав многих горных пород, -кварц -- окись кремния. На основе окисла кремния, как считалось, образуются разнообразные минералы, и в числе их большая группа, содержащая алюминий.

Вернадский разработал оригинальную теорию строения этих соединений. В ее основе -- идея существования сложных алюминиево-кремниевых кислот. В них водород может замещаться металлами. Соли этих кислот получили название алюмосиликатов. Так могут образоваться очень сложные по составу минералы.

В зоне выветривания под действием внешних агентов (воды газов, живых существ, солнечных лучей) алюмосиликаты разлагаются. Из них выносятся металлы. В виде конечного продукта остается минерал каолинит, содержащий кремний, алюминий, водород и воду (сейчас считается, что вместо воды в каолине находится гидроксильная группа ОН). Вернадский предположил, что кристаллическую основу алюмосиликатов образует особая, сложно построенная замкнутая конструкция атомов, содержащая алюминий-кислородные и кремне-кислородные группы (комплексы). Эту конструкцию он назвал каолиновым ядром. Замкнутая (кольцевая) структура ядра обеспечивает ему высокую устойчивость.