Петрография

Петрография, петрология (менее верно — л итология), отдел геологии, занимающийся изучением горных пород, образующих в своей совокупности твердую земную кору. П. начала развиваться вместе с геологией с конца 18 века (Вернер). Сравнение изверженных горных пород с физико-химич.системами производилось Дю-роше, Бунзеном и в дальнейшем Лагорио, Фогтом и Бовеном. П. изучает горные породы как геологич. единицы, то есть с точки зрения их залегания и архитектуры, и как минеральные агрегаты, то есть их состав и структуру, выясняя тем самым происхождение пород и взаимоотношения между ними.

Разделение горных пород. Земля в начальные стадии своей истории была в огненножидком состоянии или во всяком случае сложилась из тел, бывших в таком состоянии. Огненножидкие массы и в настояшее время извергаются на земную поверхность из кратеров вулканов и трещин или внедряются в земную кору, не достигая земной поверхности. Отвердевая, эти массы (лавы) образуют изверженные, или м а г м а т и ч е с к и е, или эруптивные, породы. Последние, появившись на земной поверхности, после остывания их, подвергаются действию выветривания, что в конце концов приводит их к разрыхлению, дезинтеграции и разложению с образованием растворов. Под влиянием действия тяжести получающиеся обломки сносятся водой (также ветром и льдом), подвергаясь дальнейшему раздроблению, в наиболее низкие места и закрытые водные бассейны, моря и океаны, где обломочный материал отлагается, слеживается и цементируется, образуя т. о. вторичны е, или осадочные, породы. Между изверженными и осадочными породами существуют породы переходные—это вулканические туфы; материал последних изверженного происхождения (выброшенная и затвердевшая лава в виде отдельных своих элементов—стекла, кристаллов или того из другого вместе), а структура—обломочная, пластическая, как у большинства осадочных пород. Наконец существуют и породы метаморфические, получившиеся из пород, изверженных или осадочных путем преобразования в твердом состоянии. Такое преобразование происходит под влиянием главным образом химич. агентов (растворов), повышенной температуры и давления, причем получается полнокристаллич. порода с другой структурой, иным минералогическим составом и часто с изменившимся валовым химическим составом.

Горные породы как геологические единицы. Осадочные породы обыкновенно залегают в виде пластов, слоев, б. или м. горизонтальных (в первоначальном своем положении) или смятых в складки (при нарушенном залегании). Иногда в зависимости от величины бассейна осадочные породы образуют мощные, то есть толстые, слои, прослеживаемые на большом протяжении и постепенно утоняющиеся, выклинивающиеся во все стороны. Нек-рые осадочные породы (например коралловые и другие рифы, массы каменной соли) не обнаруживают свойственной им слоистости и залегают в виде массивных неправильной формы тел (г. н. штоки), иногда сходных по форме с изверженными породами. Интрузивные (глубинные) изверженные породы образовались из застывшей на глубине магмы; они залегают как среди осадочных, так и среди метаморфических и изверженных пород и имеют следующие формы. Пластовые жилы залегают совершенно согласно между пластами (горизонтальными, наклонными или вертикальными) осадочных пород, образуя как бы отдельный пласт или пласты среди последних. Изверженная порода внедряется при этом по слабым стыкам пластов, раздвигая последние и образуя интрузивные залежи, т. наз. си л л и. В Сибири, С. Америке, 10. Африке, Индии сил-ли прослеживаются на сотни и даже тысячи км при мощности от нескольких сотен м до нескольких кж. Если магма очень вязка, то она не может широко р тспространиться между пластами, поднимает их, изгибая сводообразно, и образует грибообразные тела с ножкой гриба в виде питающего канала и шляпкой, залегающей между изогнутыми над ней пластами. Это—л а к к о л и-т ы, образующие обычно небольшие тела от сотен м до десятка км в поперечнике (Минераловодский район), но иногда достигающие колоссальных размеров. Неправильной формы лакколиты, разрывающие частично пласты или даже опрокидывающие их, называются хонолитами. Они представляют собой переходы от согласно залегающих интрузивных тел к н е-согласно залегающим (смотрите Залегание). Небольших размеров тела последнего типа, не больше 100 км² по площади, образуют столбо- и шапкообразные массы изверженных пород — ш ток и. Больших размеров штоки представляют собою батолит ы—интрузивные тела, режущие (и изгибающие) слои окружающих пород. Батолиты слагаются обыкновенно гранитами или гранодиоритами, занимают нередко по площади тысячи км² (например в ской степи) и являются самыми большими геология. единицами изверженных пород (около 100 000 км² на Аляске). Небольшие штоки называются интрузивными куполами. Наконец весьма распространены среди интрузивных пород плитообразные тела, режущие слои осадочных пород и называв- мые жалами (смотрите), или дайками. Эффузивные (излившиеся) породы получаются •от затвердевания лав, излившихся на земную поверхность. Они образуют излившиеся из трещин покровы, то есть неправильные, в зависимости от воспринимающего рельефа, плитообразные массы пород мощностью

10—15 м, покрывающие иногда колоссальные пространства. Из вулканов лавы изливаются в виде п о т о к о в, то есть узких и длинных покровов. Длина базальтовых потоков нередко доходит до нескольких десятков км. Наконец породы метаморфические должны иметь формы первоначальных изверженных или осадочных пород; но огромное большинство метаморфич. пород (кристаллические сланцы), залегая в сильно нарушенных, смятых в крутые складки и раздробленных областях, утратили форму материнских пород.

Методы исследования горных пород как геологических единиц. В осадочных породах определяются элементы пространственного их положения, то есть простирание и падение, для того чтобы иметь возможность рационально прослеживать пласты и выяснить тем самым их залегание. При изучении изверженных пород как геологиче ких единиц главнейшей работой является прослеживание контактов; при этом распознается форма тела и выясняется наличие или отсутствие контактовых в л и я н и й, то есть устанавливается, воздействовала ли изверженная масса на окружающие породы или нет (моложе ли она или старше последних). Интрузивный контакт, заключающийся 1) в изгибе слоев окружающих пород и вообще в изменении и нарушении их залегания,

2) в вырывании обломков и глыб окружающей породы и особенно пород, из .естных гораздо глубже по геологич. разрезу, и

3) в вышеупомянутом контактовом воздействии,—указывает на изверженное происхождение наблюдаемой породы. А р к о-зовый контакт, заключающийся в покрытии породы ее обломками, перемешанными (близко от контакта) с окружающими породами, говорит за более древний возраст исследуемой породы. Туфы исследуются подобно породам осадочным. При изучении метаморфич. пород как геологич. единиц применяются методы и стратиграфии и П.; прослеживание залегания пород вкрест простирания или по направлению слоистости Может привести от гнейса к граниту для первого случая или от кристаллич. сланца к мало измененной породе—во втором. Наблюдение трещин отдельности, включений, их расположения, то есть архитектуры породы, также часто помогает выяснить ее происхождение. Все наблюдения сопровождаются сбором образцов изучаемых пород, чтобы иметь возможность исследовать последние как минеральные агрегаты.

Горные породы как минеральные агрегаты характеризуются составом, структурой и текстурой. На основании 5 159 анализов изверженных горных пород средний состав их представляется в след, виде: 59,13% SiO.; 15 34% А1_а0₃; 3,08%Fe₂0₃; 3,80% FeO; 3,49% MgO; 5,08% CaO; 3,84% Na₂0; 3,13% K₂0; 1,15% H₂0; 1,05% TiO,; 0,30% P₂0₅; 0,12% MnO; 0,10% C0₂ и 0.4%— все остальные соединения. Отсюда ясно, что минералы, слагающие эти агрегаты, являются кремнекислыми соединениями, силикатами. Из статистического подсчета в 700 изверженных породах минералогия. состав их (в %) представляется в таком виде: полевые шпаты—59,5; кварц—12; роговые обманки и пироксены—16,8; слюды—3,8; оливин, фельдшпатиды, рудные минералы, апатит и др.·—7,9. Осадочные породы составляют всего 5% всех пород земной коры в 16 км толщиной. Главные минералы их: кварц, водные алюмосиликаты переменного состава (глины), серицит и полевые шпаты, затем лимонит и др. Минералы в породе могут быть первичными, образовавшимися одновременно с самой породой, и в το-ρ и ч н ы м и или, шире, постериорны-м и, получившимися после образования самой породы.

Структура пород, характеризуемая степенью их кристалличности, абсолютной и относительной величиной входящих минералов, формой и совершенством их огранки, отражает на себе происхождение пород. Текстура характеризует способ заполнения занимаемого породой пространства. Изверженные породы имеют обычно м а с с и в-ную текстуру (иногда флюидаль-ную), осадочные породы и туфы—б. ч. слоистую, а метаморфически е—с л а н-цеватую. Различают также компактные и пористые текстуры (последние у лав, туфов и некоторых осадочных пород). Структура изверженных пород, как отвердевших из огненножидкого состояния, подобна структуре шлаков и искусственных сплавов: гранитная состоит из минералов, могущих легко быть расположенными в ряд по совершенству их огранки; порфировая имеет резко отличающиеся по величине своей минералы, причем более крупные имеют и лучшую огранку; наконец встречаются структуры, в которых известную роль играет стекло, вплоть до стекловатых, свойственных лавам. Осадочные породы и туфы имеют естествен-

Т а б л. 1.—Состав из но обломочную, или пластическую, структуру, а в метаморфич. породах, как перекристаллизованных или рас-кристаллизованных в твердом состоянии, структура не дает ясного различия в степени огранки минералов и называется к р и-сталлобластической. По реликтовым, то есть остаточным, структурам материнских пород, наблюдаемым островками среди пород метаморфических, распознается иногда происхождение последних.

Методы исследования горных пород как минеральных агрегатов. Эти методы бывают полевые, или макроскопические, производимые обычно при помощи лупы, ножа, определяющего твердость минералов, и иногда простейших химических проб; такие методы дают возможность только в случае пород крупнозернистых определять их название. Для изучения же пород и точного их определения служат кабинетные исследования с помощью: 1) поляризационного микроскопа, обнаруживающего тончайшие детали в составе и строении минерального агрегата в шлифах (тонкие пластинки толщиной 0,02—0,04 миллиметров) пород; 2) микрохимии, анализа и 3) полного химич. анализа, при к-ром должен быть определены по крайней мере девять первых вышеприведенных окислов; 4) иногда производится разделение минералов путем использования их физических и химических свойств (уд. в., магнитность, растворимость), для точного определения их состава. В последнее время получает широчайшее распространение, особенно при изучении осадочных пород, метод отделения из размельчаемых предварительно штуфов горных пород весом в 60— 100 з тяжелых порций (уд. в 2,9).

Изверженные породы. Изверженные горные породы (интрузивные, эффузивные и жильные) представляют собой натуральные физико-химические системы. Изучение и систематика их без знания физич. химии невозможны. Из пород интрузивных граниты и гранодиориты занимают на земле поверхность в 20 раз большую, чем все остальные, взятые вместе. Из пород эффузивных базальты и пироксеновые андезиты имеют по крайней мере в 50 раз больший объём, чем все остальные эффузивные породы, взятые вместе. Составы этих пород представлены в следующей таблице (в %), причем первые две породы имеют гранитную структуру, третья и четвертая—порфировую структуру, часто с бблыпим или меньшим количеством стекла, вер ж е п н ы х пор о д.

Это все породы щелочноземельные; щелочные породы составляют ок. 1 % первых и содержат щелочные минеральг— фельдшпатиды или щелочные амфиболы или щелочные пироксены, порознь или вместе.

Осадочные породы — главнейшие кластические, обломочные (дейтоген-н ы е) химические и органические (прото-г е и и ы е)—образуют в общей сложности ок. 5% всей земной коры толщиной в 16 км. Наиболее распространены глинистые породы (80%), песчаники (15%), известняки (5%); состав их приведен в таблице 2 (в %).

Химические осадки имеют незначительное распространение и представлены главным

Наименование пород.	S1O2	ΑΙ2Ο3	Fe_a0₃	FeO	MgO	CaO	Na_aO	к₂0	H₂0	Оста ток	Сум ма
Г раниты: олигоклаз, кварц, калиевые полевые шпаты и темная слюда; иногда амфибол; примеси.	69,79	14,78	1,62	1.67	0,97	2,15	3,28	4,07	0,78	0,89	100
Гранодиориты: андезин, кварц, калиевые полевые шпаты и темная слюда; часто амфибол; примеси.	65,10	15-82	1,64	2,66	2,17	4,66	3.82	2,29	1,09	0,75	100
Пироксеновые андезиты: андезин-лабрадор, пироксен; часто стекло; примеси..	58,49	17,35	3,37	3,65	3,07	6,22	3,47	2,00	1,31	1,07	100
Б азальты: лабрадор до анортита, пироксен; очень часто оливин, магнетит; часто стекло; примеси.	49,06	15,70	5,38	6,37	6,17	8,95	3,11	1,52	1,62	2,12	100

Наименование пород	SiO_s	А1,0₃	Fe20₃	FeO	MgO	CaO	Na₂0	K₂0	H₂0	co₂	Оста ток	Сум ма
Глинистые породы; кварц (22.3%), полевые шпаты, глина, серицит, лимонит и др.	58,11	15,40	4,02	2,45	2,44	3,10	1,30	3,24	4,99	2,63	2,32	100
Песчаники: кварц (67%), полевые шпаты и т. д. (смотрите глинистые породы)..	78,31	4,76	1,08	0,30	1,16	5,50	0,45	1 32	1,63	5,04	0,45	100
Карбонатные породы: главнейшие карбонаты кальция, затем магния, кварц (5%) и др.	5,19	0,81	"X	54	7,89	42,57	0,05	0,33	0,77	41,54	0,31	100

образом гипсом, ангидритом и каменной солью.

Метаморфические породы представлены гл. образ, гнейсам и—сланцеватыми породами, имеющими б. ч. гранитный качественно-минералогич. состав, слюдяными сланцами, состоящими в подавляющем количестве из слюды, светлой и темной, и кварца, филлитам и—тонко-разлистованными и микрозернистыми породами, состоящими из кварца, серицита, щелочных полевых шпатов, иногда кальцита и других минералов, а также хлоритовыми сланцами, амфиболитами, мраморам и и прочие В минералогическом своем составе они отличаются, при полной кристалличности, нек-рыми свойственными только им одним минералами (гранат, кор-диерит, ставролит, хрупкие слюды, дистен, актинолит и др.), а химически они сходны по составу либо с осадочными либо с изверженными породами, отличаясь иногда от тех и других резкими особенностями. Последнее в частности касается пород, получившихся в контакте, так называемым контактных роговиков. См.: Геология, Горные породы и Минеральное сырье.

Лит.: Учебники и курсы: Завариц-кий А. Н., Описательпая петрография, ч. 1, Л., 1926, ч. 2, Л., 1929; Л е в и я с о н - Л е с с и н г Ф. Ю., Петрография, ч. 1, Л., 1925; Левинсон-Лессинг Ф. 10. и Б е л я н к и и Д. С., Петрографии. таблицы, 3 изд., Ленинград, 1927; Л у ч и ц к и и В. И., Курс петрографии, 2 изд., М., 1922; 3 а в а-рицкий А. Н., Физико-химические основы петрографии изверженных горных пород, Л., 1926; E r d-m a η n s d б г f f е г О. И., Grundlagen d. Petrogra-pliie, Stg., 1924; H a t ch F. H. a. Wells A. K., The Petrology of the Igneous Rocks, 8 ed., L., 1926; Hatch F.H. a. R as t a 11 R. H., The Petrology ot the Sedimentary Rocks, L., 1923; de Lap parent J., Lepons de pitrographie, P., 1923; Rinne F., Praktische Gesteinskunde, 9 Auflage, Lpz., 1923; R o-senbusch Η.—О s a η n A., Elemente d.Gesteinsleh-re, 4 Aufl., 1 Halite, Stg., 1 923, T у r e 1 1 G. W., The Principles of Petrology, L., 1926; Weinschenk E., Grundziige d. Gesteinskunde, В. 1—2, Freiburg im Breisgau, 1906—1907; Справочники и оригинальные сочинения: Дели Р. А., Маг-матич. горные породы и их происхождение, пер. с англ., М., 1920; Левинсон-Лессинг Ф. Ю., Успехи петрографии в России, Л., 1923; Немова 3. Н., Сборник анализов русских изверженных и ме-таморфич. пород, «Труды Геологич. комитета», Л., 1930, вып. 186; Bowen N. L., The Evolution of the Igneous Rocks, Princeton, 1928; Clarke F. W., The Data of Geochemistry, Wsh., 1924; Clarke F. W. a. Washington II. S., The Composition of the Earths Crust, Wsh., 1924; Daly R., Igneous Rocks a. Their Origin, N. Y. 1914; В о e k e H.—E i t e 1 W., Grundlagen d. physikaliseh-chemischen Petrographie,2Aufl., B., 1923; E i t e 1 W., Physikalisehe Chemie d. Silika-te, Lpz., 1929; Grubenmann U., Die kristalli-nen Schiefer, 2 Aufl., B., 1910; Grubenmann U., ii. Niggli P., Die Gesteinsmetamorphose, В. 1, 3 Aufl., B., 1924; H a г k e r A., The Natural History of Igneous Rocks, L., 1924; Holmes A., Petrographic Methods a. Calculations, v. 1—3, L., 1923; Holmes A., The Nomenclature of Petrology, 2 ed.,

L., 1928; Niggli P., Die leichtfUichtigen Bestand-teile im Magma, Lpz., 1920; St in у S., Technische Gesteinskunde, 2 Aufl.,B., 1929; RosenbuschH., Mikroskopische Physiographie d. Mineralien u. Ge-steine, В. 1—2, 4 Auflage, Stuttgart, 1904—1908; Wa shington H. S., Chemical Analyses of Igneous P„ocks, Wsh., 1917; Wolff F., Der Vulkanismus, B. 1, Stg., 1914; Zirkel F., Lehrbuch d. Petrographie, 2 Aufl., Lpz., 1893—1894. В. Лодочников.