Петрография. Часть 1

Учебник соответствует курсу, читаемому на геохимическом отделении геологического факультета МГУ. На основе новейших экспериментов и теоретических достижений рассматриваются минералогия, нетрохимия, систематика и номенклатура изверженных пород, их структурные, текстурные и морфологические характеристики, физические свойства; дается также формационное расчленение изверженных пород на основе данных по петрохимии и геологическим условиям распространения. Особый раздел составляют генетические проблемы, которые рассматриваются на физико-химической основе с учетом взаимодействия магматических расплавов с трансмагматическими флюидами.

Первая часть учебника «Петрография» охватывает общие вопросы. В ней сведены до необходимого минимума разделы, посвященные описанию горных пород и их комплексов (им будет посвящена вторая часть). Основное внимание уделяется минералогии, физико-химическим основам, текстурам и структурам, морфологии, общей классификации и номенклатуре изверженных пород, генетическим проблемам и петрохимическим расчетам. Учебник отвечает курсу петрографии, читаемому на геохимическом отделении геологического факультета Московского университета, значительно расширенному применительно к курсовым и дипломным работам студентов, интересам аспирантов и научных сотрудников.

Общее составление учебника и его научное редактирование осуществлялось А.А.Маракушевым и Т. И. Фроловой. В написании первой части принял участие большой авторский коллектив. А. А. Маракушевым написаны общие представления о магмах, петрохимические типы пород (по гипербазитам и кислым эффузивам совместно с И. Е. Кузнецовым и Е. Б. Яковлевой), минеральные фации и расчеты показателей общей щелочности пород и минералов; А. А. Маракушевым совместно с Т. И. Фроловой — введение, строение и состав Земли, химический состав и систематика пород, формации, петрохимические расчеты; Т. И. Фроловой — морфология и внутреннее строение магматических тел. Главы, посвященные трансмагматическим флюидам и магматическому замещению, написаны Д. С. Коржинским, физико-химические основы петрографии — В. А. Жариковым, минералогия и термодинамика плавления пород — Л. Л. Перчуком, структуры и текстуры пород — Д. С. Штейнбергом   и   В.И.Фельдманом, физические свойства пород — А. Д. Ракчеевым. Данные по истории петрографии сведены П. Ф. Емельяненко. Вычисления средних составов пород, петрохимические расчеты и общее оформление работы выполнены Г. Г. Сорокиной и И. М. Зарайской.

Петрография — наука о горных породах. Горные породы — это естественные агрегаты минералов, которыми сложены Земля и планеты земной группы. Некоторые геологи склонны различать две части общей науки о горных породах — петрографию, преимущественно описательного характера, и петрологию, в которой дается анализ генетических соотношений. Однако такое разделение вряд ли рационально, так как в любой науке описательная часть не может быть обособлена от генетической систематики и интерпретации. В настоящем учебнике термины «петрография» и «петрология» рассматриваются как синонимы единой науки о горных породах.Поскольку горные породы состоят из минералов, петрография тесно связана с минералогией. Однако в отличие от минералогии объекты петрографии — не отдельные минералы, а их парагенезисы (ассоциации или ансамбли), и каждый минерал рассматривается в отношениях его с другими минералами и с общим составом горной породы. Следовательно, основу петрографического исследования составляет анализ иарагенезисов минералов, позволяющий подойти к пониманию геологических и физико-химических условий образования горных пород.Горные породы образуют геологические тела, которые характеризуются определенной формой, объемом и условиями залегания. Исследование горных пород в этом отношении основано на геологическом и специальном петрографическом картировании. Целью картирования является выяснение условий залегания горных пород и их относительного возраста, определение их формы и взаимоотношения с другими породами как в вертикальном разрезе, так и на площади. Для решения этих задач в последние годы все больше привлекаются данные полевых геофизических исследований, позволяющие составить представления   о   глубоко   погребенных  частях  геологического   разреза.Для изучения состава и строения горных пород применяются специальные методы исследования. К ним относятся в первую очередь оптические методы, с помощью которых изучают тонкозернистые минеральные агрегаты. При этом используются поляризационный микроскоп и другие приборы. Овладение оптическими методами исследования является одной из главных задач, стоящих не только перед будущими  петрографами,  но  и  перед представителями любых других обастей геологической науки. Широко применяются в настоящее время и другие физические методы для определения химического состава горных пород и минералов. К ним относятся рентгеноскопические и спектрографические методы определения элементов-примесей и химического состава минералов. Они производятся непосредственно в горных породах без предварительного выделения минералов, что значительно убыстряет и облегчает изучение химизма. Применяются физические исследования горных пород и составляющих их минералов для изучения таких физических констант, как плотность, твердость, тепловое расширение, сжимаемость, скорости сейсмических волн, вязкость, электрические и магнитные свойства и т. д. Вещество горных пород исследуется также путем химического анализа. Химические исследования широко применяются.В последние годы в петрографии все шире используются математические методы на основе применения электронно-вычислительных машин (ЭВМ). В первую очередь привлекаются методы математической статистики для оценки достоверности химических или спектральных анализов, построения рациональных классификаций горных пород, определения поисковых признаков на разные виды полезных ископаемых, пересчетов химических анализов и т. д.Таким образом, изучение горных пород включает в себя сложный комплекс разнообразных исследований, начало которых относится к полевым наблюдениям при площадных геологосъемочных и маршрутных работах, в кернах буровых скважин или в горных выработках.Обобщение геолого-петрографических материалов в региональном плане позволяет подойти к выявлению положения различного типа горных пород в процессах геоструктурного развития земной коры (форма-ционный анализ). Это общегеологическое направление в изучении горных пород очень важно. Однако успешное его развитие возможно только на основе тщательного исследования химического и минерального составов горных пород.Разделы петрографии,  посвященные химизму горных пород и составляющих  их минералов,  объединяются под  названием  петрохимии. В зависимости от физико-химических условий формирования горной породы  (температуры, давления, геохимических факторов)  один и тот же химический состав пород реализуется различными парагенези-сами минералов.  Изучение связей между химическим и минеральным составами пород в отношении к общим условиям  формирования горных пород составляет особый раздел петрографии, посвященный минеральным фациям. В этом разделе минеральные ассоциации горных пород рассматриваются в связи с их химизмом на основе общих законов термодинамики   (физико-химической  петрологии).   К   нему  тесно  примыкает экспериментальная петрология, в которой на установках высоких давлений и температуры в лабораторных условиях моделируются природные процессы образования горных пород (составляющих их минералов и минеральных ассоциаций).Прикладная сторона петрографии особенно ясно проявляется в тесной взаимосвязи ее с учением о месторождениях полезных ископаемых, которые всегда приурочены к определенным типам горных пород. Само происхождение термина «горная порода», по-видимому, связано с развитием поисков, разведки и эксплуатации месторождений полезных ископаемых (с развитием горного дела). Горные породы являются вмещающей средой по отношению к рудам (минеральным агрегатам, содержащим полезные ископаемые), а часто и сами представляют собой полезные ископаемые, Основные разделы петрографии намечаются в соответствии с главными типами горных пород:1.   Петрография магматических, или изверженных пород, которые образуются в результате застывания магматических расплавов глубинного (эндогенного) происхождения.2.  Петрография осадочных пород, формирующихся в результате поверхностных (экзогенных) процессов механического, химического или биологического разрушений других пород с последующим отложением материала и его уплотнением или в результате жизнедеятельности организмов.3.   Петрография метаморфических пород, которые возникают в результате существенного преобразования (перекристаллизации) магматических и осадочных пород без их разрушения или расплавления.Главные типы горных пород связаны между собой наличием разновидностей, занимающих промежуточное положение. Так, некоторые метаморфические породы в процессе образования подвергаются частичному расплавлению, и, наоборот, в формировании некоторых магматических пород значительную роль играют процессы метаморфизма. Существуют породы, переходные между осадочными и магматическими. К ним относятся так называемые пирокластические породы (обломочные, вулканогенные), которые сложены магматическим материалом, способ же их образования и условия залегания характерны для осадочных пород.При погружении осадочных и вулканогенно-осадочных пород на некоторые глубины они подвергаются уплотнению и изменениям с развитием в них новых минералов. Эти процессы объединяются под названием «литификация». Степень ее нарастает в ряду уплотнение — эпигенез — метагенез. Литификация — явление экзогенное (связанное с поверхностными факторами). Этим она отличается от метаморфизма — эндогенного явления, обусловленного глубинными факторами. Осадочные горные породы рассматриваются в особом разделе петрографии — литологии. В объем настоящего курса этот раздел не входит.Образование горных пород связано с общим развитием земной коры. Осадочные породы отражают эволюцию экзогенных (поверхностных) факторов этого развития: эрозию, накопление осадочных толщ и литификацию осадков. С эволюцией эндогенных глубинных факторов связано развитие магматических и метаморфических горных пород. Их размещение контролируется дислокациями в земной коре (складчатостью, глубинными разломами и т. д.), сопряженными с подкоровыми частями Земли. К зонам дислокаций приурочиваются термические аномалии и восходящие флюидные потоки, вызывающие интенсивное изменение осадочных и других пород и превращение их в породы метаморфические (в твердом или пластическом состоянии, без расплавления), с их действием связывается образование и развитие флюидно-силикат-ных расплавов (магм), кристаллизация которых дает начало сериям изверженных (магматических) горных пород. Сам термин «изверженные горные породы» отражает их связь с подъемом из глубины флюид-но-силикатных расплавов (их извержением в верхние части земной коры или на ее поверхность).