Магматическая петрология занимается идентификацией, классификацией, происхождением, эволюцией и процессами образования и кристаллизации магматических пород. Большинство пород, доступных для изучения, происходят из земной коры, но некоторые, например, эклогиты, происходят из мантии.
Область применения магматической петрологии очень велика, поскольку магматические породы составляют основную часть континентальных и океанических кор и горных поясов мира, возраст которых варьируется от раннего архея до неогена, и они также включают вулканические экструзивные породы и плутонические породы, сформировавшиеся глубоко в земной коре.
Исключительно важное значение для петрологических исследований магматических пород имеет геохимия, которая занимается изучением основного и микроэлементного состава магматических пород, а также магм, из которых они возникли.
Некоторые из основных проблем в области магматической петрологии:
• Форма и структура магматических тел, будь то потоки лавы или гранитные интрузии, и их связь с окружающими породами (эти проблемы изучаются в полевых условиях);
• История кристаллизации минералов, составляющих магматические породы (это определяется с помощью петрографического поляризационного микроскопа);
• Классификация горных пород на основе текстурных особенностей, размера зерен, а также содержания и состава составляющих минералов;
• Фракционирование родительских магм в процессе магматической дифференциации, что может дать начало эволюционной последовательности генетически связанных магматических продуктов;
• Механизм генерации магм путем частичного плавления нижней континентальной коры, субокеанической и субконтинентальной мантии и субдуцирования плит океанической литосферы;
• История образования и состав современной океанической коры, определенные на основе данных Комплексной программы океанского бурения (IODP);
• Эволюция магматических пород в геологическом времени;
• Состав мантии по исследованиям горных пород и минеральной химии эклогитов, вынесенных на поверхность в кимберлитовых трубках;
• Условия давления и температуры, при которых образуются различные магмы и при которых кристаллизуются их магматические продукты (определенные из экспериментальной петрологии высокого давления).
Основным инструментом петрологии извержений является петрографический поляризационный микроскоп, но большинство инструментов, используемых сегодня, имеют отношение к определению химического состава горных пород и минералов. К ним относятся рентгеновский флуоресцентный спектрометр, оборудование для нейтронно-активационного анализа, спектрометр с индутивно связанной плазмой, электронный микрозонд, ионный зонд и масс-спектрометр. Эти инструменты полностью компьютеризированы и автоматизированы и быстро производят анализ. Сложные экспериментальные лаборатории высокого давления также предоставляют жизненно важные данные.
Имея в наличии огромное количество сложных инструментов, искусный петролог может ответить на многие фундаментальные вопросы. Изучение дна океана было объединено с исследованием офиолитовых комплексов, которые интерпретируются как плиты дна океана, надвинутые на прилегающие континентальные окраины.
Офиолит обеспечивает гораздо более глубокий разрез дна океана, чем можно получить из неглубоких буровых кернов и образцов дноуглубительных работ со дна океана. Эти исследования показали, что самый верхний вулканический слой состоит из толеитового базальта или базальта срединно-океанического хребта, который кристаллизовался в срастающемся рифте или гребне посреди океана.
Сочетание минеральной химии базальтовых минералов и экспериментальной петрологии таких фаз позволяет исследователям рассчитать глубину и температуру магматических очагов вдоль срединно-океанического хребта. Глубина составляет около шести километров, а температура колеблется от 1150°C до 1279°C. Комплексное петрологическое исследование всех слоев офиолита позволяет определить структуру и эволюцию соответствующего магматического очага.
