Петрография это наука о горных породах, т. е. самостоятельных минеральных агрегатах более или менее постоянного химического и минералогического состава, из которых в основном состоит земная кора.
Минералогический, а следовательно, и химический состав горных пород подвержен колебаниям в известных пределах.
В силу чего и не может быть выражен определенной химической формулой, как принято выражать химический состав минералов.
Что такое петрография
Петрография изучает все свойства горных пород — их минералогический и химический состав, их строение, условия залегания в земной коре, отношения между различными породами.
А также изменения горных пород с течением времени — и стремится установить законы, которые руководят образованием, изменением горных пород, их распространением в земной коре.
Горные породы представляют ту материальную среду, которая называется земной корой. Они или вмещают те или иные полезные ископаемые, или сами являются таковыми.
Понимание и правильное толкование образования полезных ископаемых, правильное направление разведочных работ и оценка месторождения невозможна без детального изучения вмещающих пород, отображающих весь процесс формирования месторождения.
Некоторые характерные черты вмещающих пород служат нередко при пиками присутствия тех или иных полезных ископаемых.
Так, платина и сульфиды никеля приурочены обычно к ультраоcновным или основным магматическим породам.
Касситерит часто связан с измененными гранитами — грейзенами.
Крупные скопления руд вольфрама и молибдена обычно находятся в гранато-пироксеновых породах — скарнах.
Необходимость петрографического изучения горных пород возникает на каждом шагу. Пригодные для цементного производства известняки не должны содержать заметного количества доломита и т. д.
Хронологическое сопоставление пород, не содержащих органических остатков, также требует знания их петрографического характера.
Но, кроме прямого практического значения, знание состава и характера горных пород необходимо и для исследования геологической истории изучаемого района, для понимания его тектоники, геоморфологии и других задач общего геологического исследования.
Для изучения горных пород петрография пользуется как методами, выработанными родственными ей науками — геологией, минералогией, физикой, химией, так и собственными, чисто петрографическими методами.
Важнейшим петрографическим методом исследования является оптическое изучение горных пород при помощи поляризационного микроскопа, для чего из породы приготовляют тонкую пластинку — шлиф.
Описание оптических методов исследования горных пород не входит в задачу данного курса; для ознакомления с ними можно воспользоваться одним из учебников петрографии.
Но, помимо оптических методов, многие горные породы могут быть, хотя и не совсем точно, определены макроскопически, по внешнему виду, на основании их минералогического состава и структуры, видимых невооруженным глазом или с помощью лупы.
Этот способ определения обладает важным преимуществом — быстротой; он не требует никаких приспособлений, кроме карманной лупы, и может применяться непосредственно в поле у места залегания породы.
Основные сведения по петрографии, которые необходимы для макроскопического определения и описания горных пород, и составляют содержание отдела «Петрография».
Роль русских и советских ученых в развитии петрографии
В развитии петрографии СССР — да и вообще петрографической науки — большую роль сыграли работы многих русских и советских ученых.
А. П. Карпинский и А. А. Иностранцев первые в России применили поляризационный микроскоп для изучения горных пород.
Работы Е. С. Федорова, давшие науке непревзойденный до сего времени и носящий его ими метод оптического исследования кристаллов, создали эпоху в развитии петрографии всего мира.
Предложенный Е. С. Федоровым в 1892 году «теодолитный метод», проводимый при помощи изобретенного им «столика Федорова», позволил с исчерпывающей точностью определять состав породообразующих минералов, особенно плагиоклазов.
Этот же прибор используется для так называемого петротектонического анализа, позволяющего решать ряд тектонических вопросов на основании изучения пространственной ориентировки минералов, слагающих ту или иную породу, подвергшуюся тектоническому воздействию.
Работы Л. П. Заварицкого и II. Высоцкого дали образцы петрографического исследования областей, важных в практическом отношении.
Ф. Ю. Левинсон-Лессинг, Д. С. Белянкин и их школа положили прочную основу физико-химическому и генетическому направлению в петрографии.
Петрография осадочных пород в значительной степени развилась трудами русских и советских ученых.
Труды Л. Д. Архангельского, В. П. Батурина, Н. М. Страхова, М. С. Швецова, А. В. Казакова, Л. В.
Пустовалова и др. подняли петрографию осадочных пород на ее современный уровень; замечательные успехи изучения осадочных пород самого разнообразного типа связаны с этими именами.
Солевыми осадками успешно занимался Н. С. Курнаков; его работы развиваются рядом его учеников.
По своему происхождению горные породы разделяются на три большие группы:
1. Магматические породы, образовавшиеся из расплавленной магмы путем застывания ее на некоторой глубине (породы глубинные или интрузивные).
Или же при излиянии ее на поверхность в виде лавы (породы излившиеся или эффузивные).
2. Породы осадочные, представляющие по большей части продукты разрушения ранее существовавших горных пород (изверженных, осадочных или метаморфических).
Отложившиеся в водных бассейнах или на поверхности суши; в эту же группу входят осадочные породы, образовавшиеся из продуктов жизнедеятельности организмов.
3. Породы метаморфические, представляющие глубоко преобразованные осадочные или магматические горные породы.
Как известно из геологии, первичными горными породами являются породы магматические.
Остальные две группы пород образовались из первичных путем их последующих разнообразных изменений, за исключением органогенных пород, связанных с живым веществом.
В земной коре магматические породы играют преобладающую роль.
Литологичеекий состав земной коры (до глубины 16 км) выражается следующими данными (%):
Магматические горные породы…………. 95
Глинистые сланцы (и глины)………….. 4
Песчаники (и пески)……………. 0,75
Известняки…………….. 0,25
Как видно из таблицы, на все осадочные и метаморфические породы приходится только 5%.
Причем среди них наиболее распространенными являются цементированные (уплотненные) осадки глинистые сланцы и песчаники, составляющие в сумме 1,76%.
Все прочие осадочные породы (кроме известняков) имеют в количественном отношении совершенно второстепенное значение.
Магматические горные породы
Магматические породы образовались благодаря затвердеванию расплавленной силикатной массы — магмы, которая поднялась из глубины в более высокие горизонты земной коры.
Магма может излиться на поверхность земли в виде лавы и образовывать так называемые излившиеся (эффузивные) породы; они распространяются по поверхности земли в зависимости от текучести лавы.
Магма всегда содержит раскаленные газы и пары перегретой воды, которые при этом вырываются в атмосферу и увлекают за собой.
Как тонко распыленные частицы магмы в виде вулканического пепла и песка, так и более крупные куски застывшей магмы — лапилли и вулканические бомбы.
Все эти явления наблюдаются и в настоящее время при извержении вулканов.
Рыхлые продукты извержения, накопляясь на склонах вулканов или оседая в водоемах, образуют слои вулканических туфов, обычно чередующиеся с потоками застывшей лавы.
В других случаях магма не достигает поверхности земли и застывает на некоторой глубине, под покровом часто довольно мощных слоев более древних пород, образуя породы глубинные.
При этом остывание магматической массы идет медленно и равномерно, раскаленные газы и пары нередко принимают деятельное участие в процессах минералообразования и постепенно проникают в окружающие породы вызывая в них явления контактового метаморфизма.
Магма, поднимающаяся из глубин и изливающаяся на поверхность земли, по большей части содержит уже ранее образовавшиеся кристаллы.
Которые при остывании ее образуют вкрапленники, иногда оплавленные и корродированные (изъеденные).
Среди сравнительно быстро остывшей основной скрытокристаллической или стекловатой массы, благодаря чему получается порфировая (рис.), характерная только для пород излившихся, а иногда и офитовая (рис. 2) структура.
В некоторых случаях излившиеся породы обладают стекловатой структурой, которая особенно типично выражена у обсидиана (рис. 3).
Если же охлаждение магмы происходит на некоторой глубине под покровом более древних пород при мало изменяющихся физических условиях.
Оно идет медленно и равномерно; происходит спокойная кристаллизация ряда минералов, выделяющихся в строгой последовательности, следуя законам физической химии.
Все породообразующие минералы выделяются в виде более или менее крупных кристаллов или зерен.
Таким образом, возникает зернистая структура, характерная для пород глубинных (интрузивных), например для гранита.
По форме залегания среди окружающих пород глубинные породы также отличаются от излившихся.
Иногда они образуют крупных размеров массы, в поперечном разрезе круглые или эллиптические, называемые штоками, которые как бы прорезывают соприкасающиеся с ними горные породы поперек их слоистости (так называемое несогласное залегание).
В других случаях магма, прорываясь через слоистые горные породы, приподнимает их и, заполняя получающиеся при этом полости, образует лакколиты — крупные массы, напоминающие по виду каравай хлеба.
В СНГ лакколиты известны в Крыму (гора Аю-Даг близ Гурзуфа, мыс Плака и др.) и на Северном Кавказе в окрестностях Пятигорска (горы Бештау, Развалка, Железная и др.).