
ПЕТРОЛО́ГИЯ
-
Рубрика: Геология
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
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).