Петрографія (від греч.(грецький) pétros — камінь і ...графія ), наука про гірських породах, їх мінералогічних і хімічних складах, структурах і текстурах, умовах залягання, закономірностях поширення, походження і зміни в земній корі і на поверхні Землі. Існує тенденція розділення загальної науки про гірські породи на дві частини — П., переважно описового характеру, і петрологію, в якій дається аналіз генетичних співвідношень. Проте часто ці терміни розглядаються як синоніми.
По типах гірських порід, що вивчаються, розрізняють П. магматичних, П. метаморфічних і П. осадових гірських порід, або літологію .
П. магматичних гірських порід досліджує кристалічні гірські породи, що утворилися в основному в результаті застигання і кристалізації магма . Процеси розщеплювання (диференціація) магми в ході її застигання в земній корі і розчинення в магмі вміщаючих порід (асиміляція, контамінації) вели до виникнення різних по складу типів вивержених гірських порід і пов'язаних з ними корисних копалини. Дослідження магматичних порід проводиться з метою визначення їх речового складу, з'ясування физико-хімічних умов застигання магми, їх взаємовідношення з навколишніми породами і пр.
П. метаморфічних гірських порід займається дослідженням гірських порід, що змінили (без руйнування і розплавлення) первинний мінеральний і хімічний склад під впливом нових физико-хімічних умов (див. також Метаморфізм гірських порід ). По характеру зміни розрізняють породи різних метаморфічних фацій, мінеральний склад яких визначається в основному тиском і температурою довкілля (див. Фації метаморфізму ).
Крім того, існують гірські породи, що займають проміжне положення. Так, деякі метаморфічні породи в процесі своєї освіти піддаються частковому розплавленню (див. Палінгенезис ); і навпаки, у формуванні деяких магматичних порід значну роль грають процеси метаморфізму. Існують породи, перехідні між осадовими і магматичними (вулканогенно-осадові породи, пірокластічеськие породи і ін.), які складені магматичним матеріалом, але спосіб їх утворення і умови залягання характерні для осадових гірських порід .
Для вивчення складу і будови гірських порід застосовуються спеціальні методи дослідження. До них відносяться в першу чергу крісталлооптічеськие методи, що дозволяють вивчати тонкозернисті мінеральні агрегати. При цьому використовуються поляризаційний мікроскоп і інші прилади. Широко застосовуються рентгеноскопічний метод і спектральний аналіз, які дають можливість визначити елементи-домішки, присутні в породах в нікчемних кількостях. Хімічний склад мінералів визначається за допомогою мікроаналізаторів безпосередньо в гірських породах без попереднього виділення мінералів. Речовина гірських порід досліджується також шляхом хімічного аналізу. Фізичні дослідження гірських порід і складових їх мінералів застосовують для визначення ряду фізичних констант (щільність, твердість, теплове розширення, стисливість, швидкості сейсмічних хвиль, в'язкість, електричні і магнітні властивості і т.д.). З середини 20 ст в П. все ширше використовуються математичні методи на основі вживання ЕОМ(електронна обчислювальна машина). В першу чергу притягуються методи математичної статистики для оцінки достовірності совокупностей хімічних або спектральних аналізів, побудови раціональних класифікацій гірських порід визначення пошукових ознак на різні види корисних копалини, пересчетов хімічних аналізів. Таким чином, вивчення гірських порід включає складний комплекс всіляких досліджень, почало яких відноситься до польових спостережень (при геологос'емочних роботах, в кернах або в гірських виробленнях). Узагальнення геолого-петрографічніх матеріалів в регіональному плані дозволяє підійти до виявлення ролі різних типів гірських порід в процесах формування і розвитку земної кори (формаційний аналіз).
властивостей, що По характеру вивчаються, і вживаним методам виділяють наступні розділи П.: петрохимія, петрофізика, петротектоніка, физико-хімічна і експериментальна П. технічна П., космічна П.
З'ясування всього комплексу хімічних взаємин в окремих породах і в їх природних поєднаннях складає вміст розділу П.— петрохимії.
Розвиток інженерно-геологічних і геофизичних досліджень активізувало вивчення фізичних властивостей гірських порід і привело до появи нової гілки в П.— петрофізики, що встановлює зв'язок фізичних властивостей гірських порід з їх складом структурою і історією формування.
Петротектоніка (структурна петрологія) — розділ П., що вивчає зв'язки між геометричними закономірностями мікроструктур гірських порід і рухами або деформаціями в них з метою з'ясування сил, що діють, і напруги. У її основі лежить мікроструктурний (петроструктурний) аналіз, направлений на встановлення пануючого просторового орієнтування площинних і лінійних компонентів структури гірської породи.
Физико-хімічна П. на основі загальних законів термодинаміки виявляє зв'язки між хімічним і мінеральним складами гірських порід, з одного боку, і загальними умовами їх формування — з іншою.
Експериментальна П. займається моделюванням природних процесів утворення гірських порід (складових їх мінералів і мінеральних асоціацій).
Особливий напрям в розвитку П. складає технічна П., почало якій належало працями радянського геолога Д. С. Белянкина. Технічна П. виявляє за допомогою петрографічних методів мінеральний склад технічних продуктів (шлаків, фарфору, цементу, скла, кераміки, кам'яного литва), тим самим надає велику допомогу силікатному і металургійному виробництву. У свою чергу, використовуючи досвід техніки в частині утворення кам'яних продуктів, технічна П. допомагає розшифровувати багато процесів породоутворення.
Космічна П., така, що оформилася в 1970-і рр., вивчає метеорити, гірські породи Місяця і ін. планет.
Історичний нарис. До середини 19 ст проблеми П. вирішувалися частково мінералогією і загальною геологією; в цей час були закладені її основи. Зокрема, було проведено розділення всіх гірських порід по їх генезису на осадових магматичні і метаморфічні. Зародження П. як науки відноситься до середини 19 ст, коли Р. До. Сорбі показав можливість вивчення мінерального складу гірських порід в шліфах під мікроскопом. Далі в практику дослідницьких робіт по П. був введений поляризаційний мікроскоп, а потім вдосконалені методи крісталлооптічеських досліджень (німецькі петрографи До. Р. Розенбуш і Ф. Циркель, французькі, — Ф. Фуке, О. Мішель-Лєєй, радянський, — А. П. Карпінський, американський, — Е. Ларсен), розроблений теодолітний метод вивчення оптичною констант мінералів в шліфах за допомогою універсального столика (Е. С. Федоров ). Були запропоновані способи визначення складу мінералів по їх крісталлооптічеським властивостях, лежачі зараз в основі вивчення речовини гірських порід (Е. С. Федоров, Ст Ст Никітін, американський учений А. Уїнчелл). Теодолітний (федоровський) метод породив мікроструктурний аналіз (німецькі учені Б. Зандер, Р. Беккер, Ст Шмідт, радянський, — Н. А. Елісєєв).
Паралельно удосконалилися методи хімічних досліджень гірських порід, що в сукупності з появою багатого описового петрографічного матеріалу привело до створення в 1920—30-і рр. кількісно-мінералогічного (П. Нігглі, Би. М. Куплетський і ін.) і хімічного (Ф. Ю. Льовінсон-лессинг А. Н. Заваріцкий, До. Р. Розенбуш, П. Нігглі) класифікацій магматичних гірських порід, заснованих на різних способах перерахунку хімічних аналізів гірських порід.
В кінці 19— початку 20 вв.(століття) основна увага П. була притягнена до вивчення проблеми генезису і причин різноманітності магматичних порід. Були висловлені припущення про існування процесів розділення первинної магми на приватну магму (диференціація магми ) і процесів засвоєння магмою вміщаючих порід (асиміляція, контамінація). В кінці 19 ст Ф. Ю. Льовінсон-лессинг показав, що родоначальним джерелом для утворення магматичних порід, розвинених на поверхні Землі, служать дві принципово різна магма — кисла і основна. У 1920-х рр. ця ідея була підтримана Р. Дейлі . На початку 30-х рр. Н. Л. Боуен виступив з тією, що отримала велику популярність гіпотезою існування в надрах Землі однієї базальтової магми, за рахунок якої в процесі т.з. кристалізаційній диференціації (відділення від залишкової магми в результаті спливання або занурення в ній кристалів, що виділилися) могли утворитися майже всі магматичні гірські породи. Згодом в природі були виявлені реальні випадки кристалізаційної диференціації (А. А. Полканов, англійські учені Л. Уейджер і Г. Браун).
Велика увага петрографів була притягнена до гранітів, що залягають в глубокометаморфізованних гнейсових і мігматітових товщах. Ще в початку 20 ст Я. І. Седергольм з'ясував, що ці породи володіють рядом особливостей, які важко з'ясовні, якщо передбачити впровадження гранітної магми, і вказав, що такі граніти не є магматичними, а утворилися в результаті метасоматічеськой гранітизації або ультраметаморфізма під дією глибинних еманацій. У 40—50-і рр. ці припущення користувалися особливою популярністю (П. Еськола, Х. Р. Баклунд, Ю. А. Ковалів, Н. Р. Судовіков).
В роботах Д. С. Коржінського (починаючи з 1936) були створені основи физико-хімічного аналізу парагенезісов мінералів . Компоненти, що становлять гірські породи, були розділені на групи відповідно до ролі, яку вони грають в процесах мінералоутворення. Введені поняття про диференціальну рухливість компонентів і системи із сповна рухливими компонентамі, умови хімічної рівноваги в яких визначаються особливими термодинамічними потенціалами (потенціали аллохимічеських равновесий). Це значно розширило область додатка аналізу парагенезісов мінералів до природних процесів (див. Мінералогічне правило фаз ). Д. С. Коржінський показав, що магматізм в земній корі розвивається в тісній взаємодії з флюїдами (трансмагматічеськимі розчинами), обгрунтував велику роль процесів магматичного заміщення в становленні вивержених порід в глибинних умовах і розробив теорію метасоматічеськой зональності. На основі аналізу парагенезісов мінералів в 60—70-і рр. розроблені системи мінеральних фацій магматичних, метаморфічних і метасоматічеських гірських порід (радянські геологи Ст А. Жаріков, А. А. Маракушев).
Велике значення для з'ясування походження різних магматичних і метаморфічних порід мали експериментальні дослідження в П. (Ф. Ю. Льовінсон-лессинг і А. С. Гинзберг, почало 20 ст, американських учених Н. Л. Боуен, О. Татл, Р. Горансон, 20—30-і рр.). Ці дослідження отримали особливо великий розмах в 50—60-і рр. (радянські учені І. А. Островський, Н. І. Хитаров, Ст С. Собольов, Р. Л. Поспелов, американські, — Д. Гамільтон, Х. Йодер, С. Тіллі, австралійські — Д. Грін, А. Рінгвуд і ін.).
Особливо важливим було вивчення процесів плавлення гірських порід під тиском пари летких компонентів H 2 O, Co 2 , H 2 і ін., в результаті якого було встановлено, що у присутності води температура плавлення силікатів різко знижується, і тому в природних умовах гранітний розплав може бути отриманий за наявності води і відносно низьких температурах зі всіляких по складу первинних порід.
Сучасний стан і завдання петрографії . У 60—70-і рр. на підставі нових петрологічних, експериментальних і геофизичних досліджень знов стала обговорюватися можливість утворення гранітів в результаті виплавлення з глибинних оболонок Землі (радянські учені Д. С. Штейнберг, П. Н. Кропоткин і ін.). Багато дослідників визнають існування в природі двох типів гранітів. Перший з них утворився з палінгенной гранітної магми, відносно низькотемпературної, виниклої при частковому плавленні порід земної кори в умовах їх насичення водою (див. Палінгенезис ). При її кристалізації на місці утворюються непереміщені, т.з. автохтонні, або слабо переміщені граніти. Другий тип гранітів виникає з кислих розплавів, які утворюються в процесі перетворень (диференціація, контамінації сиалічеським матеріалом і т.д.) базальтової магми, що походить з верхньої мантії або нижніх частин земної кори. Такі кислі розплави, що володіють високою температурою, здатні досягати земною поверхні, формуючи не лише інтрузивні граніти, але і їх ефузивні аналоги.
Велика увага в П. залучає проблема магматичних формацій, в яких об'єднуються групи генетично і структурно зв'язаних між собою магматичних гірських порід, створюючих стійкі асоціації (Р. Д. Афанасьев, Ю. А. Ковалів), показано існування вулкано-плутонічніх формацій (радянський петрограф Е. До. Устієв). Розробляється також проблема зв'язку магматізма і тектоніки, яку вперше поставив Х. Штілле . Виняткова увага приділяється вивченню магматізма океанів, особливо серединно-океанічних хребтів, виникнення яких зв'язується з глибинними процесами формування магми (Д. Грін і А. Рінгвуд). Висловлюються припущення, що офіолітовиє серії геосинклінальних областей утворилися в океанічних областях геологічного минулого (див. Офіоліти ).
Дослідження в області П. до СРСР ведуться інститутами АН(Академія наук) СРСР, управліннями і відомствами міністерств геології СРСР і союзних республік учбовими інститутами. У 1952 при Відділенні геолого-географічніх наук АН(Академія наук) СРСР був створений Міжвідомчий петрографічний комітет для вирішення питань генезису і номенклатури гірських порід. Проблеми П. обговорюються на періодично (через 4—5 років) скликаних Всесоюзних петрографічних нарадах (починаючи з 1953), а також на регіональних петрографічних нарадах. Крім того, найважливішим проблемам П. присвячуються тематичні сесії геологічного конгресу Міжнародного . Роботи по П. публікуються у ряді періодичних видань: у СРСР — в геологічних серіях «Доповідей» і «Вістей» АН(Академія наук) СРСР, в «Записках Всесоюзного мінералогічного суспільства», в журналі «Радянська геологія» і др.; за кордоном проблемам П. присвячений спеціально видаваний журнал «Journal of Petrology» (Oxf., з 1960).
Літ.: Боуен Н. Л., Еволюція вивержених порід, пер.(переведення) з англ.(англійський), М.— Л.— Новосиб., 1934; Розенбуш Р., Описова петрографія, пер.(переведення) з йому.(німецький), М.— Грозний — Новосиб., 1934; Льовінсон-лессинг Ф. Ю., Ізбр. праці, т. 4— Петрографії, М., 1955; Елісєєв Н. А., Метаморфізм, М., 1963; Ковалів Ю. А., Головні типи магматичних формацій, М., 1964; 3аваріцкий А. Н., Введення в петрохимію вивержених гірських порід, 2 видавництва, М.— Л., 1950; його ж, Вивержені гірські породи, М., 1961; Лукин Л. І., Чернишев Ст Ф., Кушнарев І. П., Мікроструктурний аналіз, М., 1965; Петрологія верхньої мантії, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1968; Вінклер Р., Генезис метаморфічних порід, пер.(переведення) з йому.(німецький), М., 1969; Уеіджер Л., Браун Р., Розшаровані вивержені породи, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1970; Солов'їв С. П., Хімізм магматичних гірських порід і деякі питання петрохимії, Л., 1970; Петров Ст П., Магма і генезис магматичних гірських порід, М., 1972; Коржінський Д. С., Теоретичні основи аналізу парагенезісов мінералів, М., 1973; Перчук Л. Л., Термодинамічний режим глибинного петрогенеза, М., 1973; Sander Ст, Einführung in die Gefügekunde der geologischen Körper, Tl 1—2, W.— Innsbruck 1948—50.
