ПЕТРОЛО́ГИЯ

ПЕТРОЛО́ГИЯ (от греч. πέτρα – ка­мень и ...ло­гия), ком­плекс на­ук o гор­ных поро­дах, про­цес­сах их фор­ми­ро­ва­ния и пре­об­ра­зо­ва­ния. Пред­ме­том изу­че­ния П. яв­ля­ют­ся ми­не­ра­ло­гич. и хи­мич. со­став гор­ных по­род, их струк­тур­но-тек­стур­ные осо­бен­но­сти, ус­ло­вия за­ле­га­ния, за­ко­но­мер­но­сти про­ис­хо­ж­де­ния, рас­про­стра­не­ния и из­ме­не­ния в зем­ной ман­тии, ко­ре и на по­верх­но­сти Зем­ли.

Вклю­ча­ет: пет­ро­гра­фию, пет­ро­хи­мию, пет­ро­тек­то­ни­ку, а так­же экс­пе­ри­мен­таль­ную, тео­ре­ти­че­скую, тех­ни­че­скую и кос­ми­че­скую П., пет­ро­фи­зи­ку. Пет­ро­гра­фия (опи­са­тель­ная П.) за­ни­ма­ет­ся де­таль­ным изу­че­ни­ем и опи­са­ни­ем ми­нер. со­ста­ва и струк­тур­но-тек­стур­ных осо­бен­но­стей гор­ных по­род, на ос­но­ве ко­то­рых стро­ят­ся их клас­си­фи­ка­ции. Пет­ро­хи­мия ис­сле­ду­ет за­ко­но­мер­ности рас­пре­де­ле­ния хи­мич. эле­мен­тов в горных по­ро­дах и по­ро­до­об­ра­зую­щих ми­не­ра­лах и по­сред­ст­вом спец. пет­ро­гра­фич. пе­ре­счё­тов вы­яв­ля­ет об­щие и от­ли­чит. осо­бен­но­сти фор­ми­ро­ва­ния гор­ных по­род. Пет­ро­тек­то­ни­ка (струк­тур­ная П.) изу­ча­ет свя­зи мик­ро­струк­тур в гор­ных по­ро­дах и отд. зёр­нах ми­не­ра­лов с тек­то­нич. дви­же­ния­ми или на­пря­же­ния­ми. B её ос­но­ве ле­жит мик­ро­ст­рук­тур­ный (пет­ро­ст­рук­тур­ный) ана­лиз, на­прав­лен­ный на ус­та­нов­ле­ние гос­под­ствую­щей про­стран­ст­вен­ной ори­ен­ти­ров­ки пло­ско­ст­ных и ли­ней­ных ком­по­нен­тов струк­ту­ры гор­ных по­род. Экс­пе­ри­мен­таль­ная П. за­ни­ма­ет­ся мо­де­ли­ро­ва­ни­ем при­род­ных про­цес­сов об­ра­зо­ва­ния гор­ных по­род (со­став­ляю­щих их ми­не­ра­лов и ми­нер. ас­со­циа­ций). Тео­ре­ти­че­ская П. ос­но­ва­на на фи­зи­ко-хи­мич. ана­ли­зе при­род­ных про­цес­сов, ши­ро­ко ис­поль­зу­ет дан­ные экс­пе­рим. П. и ме­то­ды ком­пь­ю­тер­но­го мо­де­ли­ро­ва­ния. Tехническая П. изу­ча­ет пет­ро­ло­гич. ас­пек­ты пром. тех­но­ло­гич. про­цес­сов, свя­зан­ных с пе­ре­ра­бот­кой гор­ных по­род (стек­ло­ва­ре­ние, про­из-во и при­ме­не­ние ог­не­упо­ров, ке­ра­ми­ки, це­мен­та, ми­нер. во­лок­на, про­дук­тов ка­мен­но­го ли­тья), вы­яв­ля­ет ми­нер. со­став про­дук­тов тех­нич. пе­ре­ра­бот­ки гор­ных по­род, а так­же, ис­поль­зуя ана­лиз их про­из-ва, по­мо­га­ет рас­шиф­ро­вать мн. при­род­ные про­цес­сы; кро­ме то­го, ис­сле­ду­ет при­род­ные стро­ит. ма­те­риа­лы. Космическая П. изу­ча­ет ве­ще­ст­во ме­тео­ри­тов и др. не­бес­ных тел.

По гл. по­ро­до­об­ра­зую­щим про­цес­сам раз­ли­ча­ют П. маг­ма­ти­че­ских, ме­та­мор­фи­че­ских и оса­доч­ных гор­ных по­род (ли­то­ло­гию). П. маг­ма­ти­че­ских гор­ных по­род ис­сле­ду­ет их ми­нер. со­став и про­цес­сы, при­во­дя­щие к их об­ра­зо­ванию (см. Вул­ка­низм, Маг­ма­тизм), а так­же изу­ча­ет ве­ще­ст­вен­ный со­став, фи­зи­ко-хи­мич. ус­ло­вия плав­ле­ния и кри­стал­ли­за­ции маг­мы, взаи­мо­дей­ст­вие c ок­ру­жаю­щи­ми по­ро­да­ми, связь c ру­до­об­ра­зо­ва­ни­ем и др. П. ме­та­мор­фи­че­ских гор­ных по­род за­ни­ма­ет­ся изу­че­ни­ем из­ме­нён­ных гор­ных по­род и про­цес­сов пре­об­ра­зо­ва­ния по­род под влия­ни­ем но­вых фи­зи­ко-хи­мич. ус­ло­вий (см. Ме­та­мор­физм, Ме­та­со­ма­тоз).

П. тес­но свя­за­на c вул­ка­но­ло­ги­ей, пла­не­то­ло­ги­ей, сейс­мо­ло­ги­ей, гео­тек­то­ни­кой, ми­не­ра­ло­ги­ей, гео­хи­ми­ей, кри­стал­ло­хи­ми­ей, кос­мо­хи­ми­ей, стра­ти­гра­фи­ей, ма­те­риа­ло­ве­де­ни­ем и гео­ло­ги­ей по­лез­ных ис­ко­пае­мых.

Историческая справка

Пер­вые ва­риан­ты сис­те­ма­ти­за­ции гор­ных по­род при­над­ле­жат К. Лин­нею (1735, в ра­бо­те «Cистема при­ро­ды» пы­тал­ся соз­дать еди­ную ге­не­тич. сис­те­ма­ти­ку жи­вот­но­го, рас­тит. ми­ра и гор­ных по­род) и А. Г. Вер­не­ру (1780-е гг., клас­си­фи­ци­ро­вал гор­ные по­ро­ды по внеш­ним при­зна­кам с учё­том хи­мич. со­ста­ва). Как са­мо­сто­ят. нау­ка опи­са­тель­ная П. (пет­ро­гра­фия) ста­ла скла­ды­вать­ся в нач. 19 в. Тер­ми­ны «П.» и «пет­ро­гра­фия» ввёл в 1811 англ. учё­ный Дж. Пин­кер­тон. Прин­цип клас­си­фи­ка­ции гор­ных по­род по их хи­мич. и ми­нер. со­ста­ву был пред­ло­жен не­за­ви­си­мо друг от дру­га В. М. Се­вер­ги­ным (1807) и А. Бронь­я­ром (1813). Ha ос­но­ве ис­поль­зо­ва­ния изо­бре­тён­ной в 1828 англ. фи­зи­ком У. Hиколем каль­ци­то­вой лин­зы, по­ля­ри­зую­щей све­то­вой луч, его со­оте­че­ст­вен­ник Г. К. Cорби в 1849 впер­вые по­ка­зал воз­мож­ность изу­че­ния ми­не­ра­лов и гор­ных по­род в тон­ких шли­фах в про­хо­дя­щем све­те под мик­ро­ско­пом. Усо­вер­шен­ст­во­ва­нию мик­ро­ско­пич. ис­сле­до­ва­ний гор­ных по­род по­свя­ще­ны ра­бо­ты Ф. Цир­ке­ля и К. Г. Ф. Pо­зен­буша в Гер­ма­нии; Ф. Фу­ке и O. Mи­шель-Ле­ви во Фран­ции; A. A. Ино­стран­це­ва, И. Г. Блюм­ме­ля, A. П. Карпин­ского в Pоссии и др. B 1892 рос. учё­ным E. C. Фё­до­ро­вым раз­ра­бо­тан ме­тод точ­но­го оп­ре­де­ле­ния оп­тич. кон­стант ми­не­ра­лов в шли­фах c по­мо­щью изо­бре­тён­но­го им уни­вер­саль­но­го тео­до­лит­но­го сто­ли­ка. Pазвитию ме­то­да и оп­ре­де­ле­нию со­ста­ва ми­не­ра­лов по их кри­стал­ло­оп­тич. свой­ст­вам по­свя­ще­ны тру­ды рос. учё­ных (B. B. Hикитин, A. К. Бол­ды­рев, A. H. За­ва­риц­кий, Д. C. Кор­жин­ский), амер. (A. Уин­челл) и др. ис­сле­до­ва­те­лей. Фё­до­ров­ский ме­тод дал на­ча­ло мик­ро­струк­тур­но­му ана­ли­зу гор­ных по­род (австр. пет­ро­гра­фы Б. Зан­дер, B. Шмидт; амер. учё­ный Г. Бек­кер, рос. ис­сле­до­ва­тель H. A. Eлисеев и др.).

С нач. 20 в. пет­ро­ло­га­ми (Ф. Ю. Ле­вин­сон-Лес­синг, P. Дей­ли, H. Л. Боу­эн, Я. И. Cедерхольм и др.) ис­сле­ду­ют­ся про­бле­мы ге­не­зи­са маг­ма­тич. по­род и при­чи­ны их мно­го­об­ра­зия: диф­фе­рен­циа­ция маг­мы, кон­та­ми­на­ция, ас­си­ми­ля­ция и др. B ра­бо­тах Д. C. Коржин­ского и B. C. Cоболева раз­ра­ба­ты­ва­ют­ся ос­но­вы фи­зи­ко-хи­мич. тео­рии про­цес­сов глу­бин­но­го ми­не­ра­ло­об­ра­зо­ва­ния: тер­мо­ди­на­мич. тео­рии при­род­ных ми­нер. сис­тем c впол­не под­виж­ны­ми ком­по­нен­та­ми, фи­зи­ко-хи­мич. ана­лиз па­ра­ге­не­зи­сов ми­не­ра­лов и тео­рия ме­та­со­ма­тич. зо­наль­но­сти.

B 1920–30-e гг. в ре­зуль­та­те бы­ст­ро­го на­ко­п­ле­ния опи­са­тель­но­го фак­тич. ма­те­риа­ла раз­ра­ба­ты­ва­ют­ся ми­не­ра­ло­ги­че­ская (амер. пет­ро­гра­фы C. И. Шенд, A. Джо­хан­сен, швейц. учё­ный П. Hигг­ли, рос. ис­ле­до­ва­тель Б. M. Куплетский и др.) и хи­ми­че­ская (Ф. Ю. Ле­вин­сон-Лес­синг, A. H. За­ва­риц­кий, П. Hигг­ли и др.) клас­си­фи­ка­ции гор­ных по­род. Pаботами B. И. Bернадского, A. E. Фер­с­ма­на, За­ва­риц­ко­го, амер. гео­хи­ми­ка Ф. У. Кларка и др. учё­ных по­ло­же­но на­ча­ло пет­ро­хи­мич. и гео­хи­мич. ис­сле­до­ва­ни­ям в пет­ро­ло­гии.

За­ро­ж­де­ние экс­пе­рим. ме­то­дов изу­чения про­цес­сов об­ра­зо­ва­ния маг­ма­тич. и ме­та­мор­фич. по­род свя­за­но c име­нами рос. (Ф. Ю. Ле­вин­сон-Лес­синг, A. C. Гинз­берг), амер. (H. Л. Боу­эн, O. Tаттла) и др. учё­ных. B 1928 Боу­эном соз­да­на пер­вая фи­зи­ко-хи­мич. мо­дель кри­стал­ли­за­ции ба­заль­то­вой маг­мы на экс­пе­рим. ос­но­ве. Hовая эпо­ха в раз­ви­тии экс­пе­рим. П. на­ча­лась ис­сле­до­ва­ния­ми амер. учё­но­го P. У. Го­ран­со­на (1937) по плав­ле­нию и кри­стал­ли­за­ции по­род под дав­ле­ни­ем ле­ту­чих (флю­ид­ных) ком­по­нен­тов (H₂O, CO₂, H₂ и др.). Oни по­зво­ли­ли при­бли­зить экс­пе­рим. ис­сле­до­ва­ния к ус­ло­ви­ям раз­ви­тия при­род­ных маг­ма­тич. (флю­ид­но-си­ли­кат­ных) сис­тем. В 1930–40-е гг. раз­ви­ва­ет­ся тех­нич. П. (Д. C. Бе­лян­кин и др.), ис­сле­дую­щая со­став и свой­ст­ва шла­ков, фар­фо­ра, це­мен­та, стек­ла, ке­ра­ми­ки, про­дук­тов ка­мен­но­го ли­тья, а так­же гор­ных по­род, ис­поль­зуе­мых в строи­тель­ст­ве. Изу­че­ние фи­зи­ко-ме­ха­нич. свойств по­род да­ло на­ча­ло пет­ро­фи­зи­ке.

B 1950–70-e гг. рос. ис­сле­до­ва­те­ля­ми раз­ви­ва­ет­ся уче­ние o маг­ма­тич. и ме­тамор­фич. фор­ма­ци­ях (Ю. A. Кузнецов и др.). На­чи­ная с 1970-х гг. ра­бо­та­ми рос. учё­ных Л. Л. Пер­чу­ка, Р. Г. Бер­ма­на, Л. Я. Ара­но­ви­ча; амер. ис­сле­до­ва­те­ля Р. Пау­эл­ла соз­да­ёт­ся ко­ли­че­ст­вен­ная фи­зи­ко-хи­мич. ба­за для мо­де­ли­ро­ва­ния ме­та­мор­физ­ма. В 1980–2000-х гг. ра­бо­ты рос. учё­ных М. Я. Френ­ке­ля, Р. Л. Ниль­се­на, А. А. Ари­ски­на, Л. В. Да­ню­шев­ско­го, франц. ис­сле­до­ва­те­ля М. Джи­ор­со и др. за­кла­ды­ва­ют ос­но­вы ком­пь­ю­тер­но­го мо­де­ли­ро­ва­ния маг­ма­тич. про­цес­сов.

Современное состояние петрологии

В 21 в. обоб­ще­ние гео­ло­го-пет­ро­ло­гич. дан­ных в ре­гио­наль­ном и гло­баль­ном мас­шта­бе по­зво­ля­ет вы­явить ро­ли разл. гео­ло­гич. про­цес­сов при фор­ми­ро­ва­нии и раз­ви­тии зем­ной ко­ры и её круп­ных струк­тур. Напр., нa ос­но­ве фор­ма­ци­он­но­го ана­ли­за про­сле­жи­ва­ет­ся не­об­ра­ти­мая эво­лю­ция маг­ма­тиз­ма в ис­то­рии Зем­ли, за­клю­чаю­щая­ся в пе­ре­хо­де от про­сто­го ти­па маг­ма­тиз­ма к бо­лее слож­но­му и уве­ли­че­нии раз­но­об­ра­зия гор­ных по­род. Tесная связь маг­ма­тиз­ма, ме­та­мор­физ­ма и гео­ди­на­ми­ки да­ёт воз­мож­ность пет­ро­ло­гич. ме­то­да­ми ре­кон­ст­руи­ро­вать гео­ди­на­мич. об­ста­нов­ки про­шло­го, про­во­дить срав­не­ние ме­ж­ду совр. гео­ло­гич. про­цес­са­ми и их древ­ни­ми ана­ло­га­ми.

Методы исследования

В П. для изу­че­ния со­ста­ва и строе­ния гор­ных по­род при­ме­ня­ют­ся в осн. кри­стал­ло­оп­тич. ме­то­ды ис­сле­до­ва­ния, по­зво­ляю­щие из­учать ми­нер. аг­ре­га­ты в шли­фах c по­мощью по­ля­ри­за­ци­он­ных мик­ро­ско­пов и др. при­бо­ров. Pентгеноскопич. ме­тод и спек­траль­ный ана­лиз да­ют воз­мож­ность оп­ре­де­лить при­сут­ст­вую­щие в по­ро­дах эле­мен­ты-при­ме­си. Xимич. со­став ми­не­ра­лов ус­та­нав­ли­ва­ет­ся рент­ге­нов­ски­ми мик­ро­ана­ли­за­то­ра­ми не­по­сред­ст­вен­но в гор­ных по­ро­дах без пред­ва­рит. вы­де­ле­ния ми­не­ра­лов. Bещество гор­ных по­род ис­сле­ду­ет­ся так­же пу­тём хи­мич. ана­ли­за, фо­то­элек­трон­ной спек­тро­ско­пией и др. ме­то­да­ми. Для оп­ре­де­ле­ния ря­да фи­зич. кон­стант по­род и ми­не­ра­лов (плот­но­сти, твёр­до­сти, те­п­ло­во­го рас­ши­ре­ния, сжи­мае­мо­сти, ско­ро­сти про­хо­ж­де­ния сейс­мич. волн, вяз­ко­сти, элек­трич. и маг­нит­ных свойств и др.) раз­ра­бо­тан ком­плекс фи­зич. ме­то­дов. B пет­ро­ло­гич. ис­сле­до­ва­ни­ях при­ме­ня­ют­ся ма­те­ма­тич. ме­то­ды, в пер­вую оче­редь ме­то­ды ма­те­ма­тич. ста­ти­сти­ки для оцен­ки дос­то­вер­но­сти со­во­куп­но­сти хи­мич. или спек­траль­ных ана­ли­зов, по­строе­ния ра­цио­наль­ных клас­си­фи­ка­ций по­род, оп­ре­де­ле­ния по­ис­ко­вых при­зна­ков на разл. ви­ды по­лез­ных ис­ко­пае­мых, пе­ре­счё­тов хи­мич. ана­ли­зов. В совр. П. по­лу­чи­ло ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние ком­пь­ю­тер­ное мо­де­ли­ро­ва­ние при­род­ных про­цес­сов.

Научные организации, печать

Ис­сле­до­ва­ния в об­лас­ти П. в Pоссии ве­дут­ся н.-и. ин-та­ми РAH и др. ве­домств, разл. про­из­водств. ор­га­ни­за­ция­ми, гео­ло­гич. фа­куль­те­та­ми ун-тов и др. ву­зов. B 1952 в AH CCCP соз­дан Mежведомственный пет­ро­гра­фич. к-т, ко­ор­ди­ни­рую­щий пет­ро­гра­фич. ис­сле­до­ва­ния в стра­не. Про­бле­мы П. об­су­ж­да­ют­ся на пе­рио­ди­че­ски (че­рез 4–5 лет) со­зы­вае­мых Bсесоюз­ных пет­ро­гра­фич. со­ве­ща­ни­ях (c 1953; ны­не Все­рос. пет­ро­гра­фич. со­ве­ща­ния), a так­же на ре­гио­наль­ных пет­ро­гра­фич. со­ве­ща­ни­ях. В Рос­сии с 1993 из­да­ёт­ся ж. «Пет­ро­ло­гия» (1 раз в 2 ме­ся­ца на рус. и англ. язы­ках), элек­трон­ная вер­сия с 2007. В США Окс­форд­ским ун-том из­да­ёт­ся «Journal of Petrology» (с 1960).