Связь петрографии с другими науками

В настоящее время ни одно из направлений наук о Земле не может обойтись без знания вещественного состава земной коры. Понимание горных пород, их состава, строения и свойств, физико-химических условий формирования необходимо не только геологам всех направлений, но и специалистам сопредельных наук.

Для успешного изучения современной петрографии необходимо иметь предварительную подготовку по ряду общенаучных и геологических дисциплин. В петрографии используются достижения математики, физики, химии и физической химии. Особенно большое значение для петрографии имеет кристаллография. Тесную связь имеет петрография с науками, занимающимися изучением геологических процессов: исторической геологией, геотектоникой, учением о геологических формациях, геофизикой, а также с науками, изучающими вещественный состав земной коры: геохимией, минералогией, учением о месторождениях полезных ископаемых, минерагенией.

Петрография занимает промежуточное положение между двумя этими группами геологических наук, так как, с одной стороны, она изучает горные породы как ассоциации минеральных агрегатов, а с другой – как геологические тела.

При решении вопросов происхождения пород большое значение имеют экспериментальные исследования, моделирующие процессы образования магматических минералов и их ассоциаций. Эксперименты в области петрологии очень сложны, т. к. они проводятся на высокоточной аппаратуре при огромных давлениях и температурах (этим занимается экспериментальная петрология). Однако результаты экспериментов, которые представляются в виде математических расчетов, все шире используются в области определения термодинамических параметров образования пород (при изучении газово-жидких включений в минералах, определении Р–Т параметров образования пород, изотопных исследованиях и др.).

Общие сведения о магматических породах

Все горные породы в соответствии с условиями их образования делятся на четыре генетических класса: магматические, метаморфические, осадочные и коптогенные. Магматические (или изверженные) породы образуются в результате кристаллизации или застывания силикатного (преимущественно) расплава, который называется магмой. Осадочные горные породы – продукты преобразования осадков, накопившихся на земной поверхности в результате разложения других, ранее существовавших пород и жизнедеятельности организмов. Метаморфические горные породы – продукты перекристаллизации магматических и осадочных пород без расплавления. Коптогенные горные породы – продукты ударного метаморфизма, образующиеся при кратковременном воздействии огромных давлений и температур, возникающих в результате падения метеоритов либо при ядерных взрывах. Кроме пород перечисленных классов, резко отличных друг от друга по минеральному составу и строению, в природе встречаются породы, процессы метаморфизма в которых прошли не до конца, или метаморфические породы со следами частичного плавления, или породы смешанного вулканогенно-осадочного (пирокластического) происхождения, т. е. породы, промежуточные между выделенными классами магматических, осадочных и метаморфических образований.

Магматические породы разделяются, прежде всего, по фациальным условиям образования на три класса: плутонические, вулканические и гипабиссальные. Плутонические породы кристаллизуются в абиссальных условиях, образуясь путем интрузии (внедрения расплава), поэтому их называют интрузивными. Вулканические породы застывают на земной поверхности, образуясь путем эффузии (излияния), поэтому называются эффузивными или излившимися. Гипабиссальные породы кристаллизуются (или застывают) в полуглубинных условиях и, по сути, являются частично излившимися, т. к. застывают близ поверхности и могут частично изливаться на поверхность, поэтому их еще называют субвулканическими.

Все магматические породы имеют резкие, часто секущие контакты с вмещающими их магматическими, метаморфическими или осадочными образованиями, на которые часто оказывают термальное воздействие, изменяя их состав.

Магматические породы характеризуются определенным химическим и минеральным составом. Химический состав показывает количественное соотношение элементов, входящих в состав породы. Минеральный состав отражает характер соединений, в которых находятся эти элементы в породе. Минеральный и химический состав взаимосвязаны, хотя и не всегда визуально можно определить эту связь. Породы, имеющие один и тот же химический состав, могут иметь разный минеральный состав, т. к. последний зависит не только от состава исходного расплава, но и от условий его кристаллизации. Также это касается вулканических пород, где вместо минералов часто присутствует вулканическое стекло, а также измененных пород, где первичные магматические минералы замещаются вторичными. Поэтому нельзя просто по химическому составу определить, с какой породой мы имеем дело – вулканической, плутонической, гипабиссальной или вообще осадочной. Хотя обратную задачу – пересчитать минеральный состав вулканической породы по известному химическому составу можно, что с успехом и применяется в петрологии.

Из всего сказанного следует, что определение валового химического и минерального составов является обязательным для полной характеристики породы. Рассмотрим подробнее химический и минеральный составы магматических пород.