Petrologie ionoasă
Petrologia ionoasă se ocupă cu identificarea, clasificarea, originea, evoluția și procesele de formare și cristalizare a rocilor ionoase. Cele mai multe dintre rocile disponibile pentru studiu provin din scoarța terestră, dar câteva, cum ar fi ecloziții, provin din mantaua terestră. Domeniul de aplicare al petrologiei igoase este foarte larg, deoarece rocile igoase alcătuiesc cea mai mare parte a crustei continentale și oceanice și a centurilor muntoase ale lumii, a căror vârstă variază de la începutul Arheanului până la Neogen, și includ, de asemenea, rocile vulcanice extrusive de nivel înalt și rocile plutonice care s-au format în adâncurile scoarței. Geochimia, care se ocupă de compoziția în elemente majore și în oligoelemente a rocilor igoase, precum și a magmelor din care acestea au provenit, este extrem de importantă pentru cercetarea petrologică a rocilor igoase. Unele dintre problemele majore din domeniul petrologiei igoase sunt: (1) forma și structura corpurilor igoase, fie că este vorba de curgeri de lavă sau de intruziuni granitice, precum și relațiile lor cu rocile înconjurătoare (acestea sunt probleme studiate pe teren); (2) istoria cristalizării mineralelor care alcătuiesc rocile igoase (aceasta se determină cu ajutorul microscopului polarizant petrografic); (3) clasificarea rocilor pe baza caracteristicilor texturale, a mărimii granulelor și a abundenței și compoziției mineralelor constitutive; (4) fracționarea magmelor parentale prin procesul de diferențiere magmatică, care poate da naștere unei secvențe evolutive de produși igneici înrudiți genetic; (5) mecanismul de generare a magmelor prin topirea parțială a crustei continentale inferioare, a mantalei suboceanice și subcontinentale și a plăcilor de litosferă oceanică aflate în subducție; (6) istoricul formării și compoziția crustei oceanice actuale, determinate pe baza datelor provenite din Programul Integrat de Foraj Oceanic (IODP); (7) evoluția rocilor igoase de-a lungul timpului geologic; (8) compoziția mantalei pe baza studierii rocilor și a chimiei minerale a ecloziților aduși la suprafață în conducte de kimberlit; (9) condițiile de presiune și temperatură la care se formează diferite magme și la care cristalizează produsele lor igoase (determinate pe baza petrologiei experimentale de înaltă presiune).
Instrumentul de bază al petrologiei igoase este microscopul polarizant petrografic, dar majoritatea instrumentelor folosite astăzi au legătură cu determinarea chimiei rocilor și mineralelor. Printre acestea se numără spectrometrul de fluorescență cu raze X, echipamentul pentru analiza prin activare neutronică, spectrometrul cu plasmă cuplată prin inducție, microsonda electronică, sonda ionică și spectrometrul de masă. Aceste instrumente sunt foarte informatizate și automate și produc analize rapid (a se vedea mai jos Geochimie). Laboratoarele experimentale complexe de înaltă presiune furnizează, de asemenea, date vitale.
Cu o gamă vastă de instrumente sofisticate disponibile, petrologul igneolog este capabil să răspundă la multe întrebări fundamentale. Studiul fundului oceanic a fost combinat cu investigarea complexelor de ofiolite, care sunt interpretate ca plăci de fund oceanic care au fost împinse pe marjele continentale adiacente. Un ofiolit oferă o secțiune mult mai profundă prin fundul oceanului decât cea disponibilă din carote de foraj de mică adâncime și din eșantioanele de dragare de pe fundul oceanic existent. Aceste studii au arătat că stratul vulcanic cel mai de sus este format din bazalt tholeitic sau bazalt de creastă oceanică mijlocie care a cristalizat la un rift sau o creastă de creștere în mijlocul unui ocean. O combinație între chimia minerală a mineralelor din bazalt și petrologia experimentală a acestor faze permite investigatorilor să calculeze adâncimea și temperatura camerelor magmatice de-a lungul crestei medio-oceniene. Adâncimea este de aproape șase kilometri, iar temperaturile variază între 1.150 °C și 1.279 °C. Investigarea petrologică cuprinzătoare a tuturor straturilor dintr-un ofiolit face posibilă determinarea structurii și evoluției camerei magmatice asociate.
În 1974, B.W. Chappell și A.J.R. White au descoperit două tipuri majore și distincte de roci granitice – și anume, granitoidele de tip I și de tip S. Tipul I are un raport stronțiu-87/stronțiu-86 mai mic de 0,706 și conține magnetită, titanit și alanit, dar nu muscovit. Aceste roci s-au format deasupra zonelor de subducție din arcele insulare și marginile continentale active (în subducție) și au fost derivate în cele din urmă prin topirea parțială a mantalei și a litosferei oceanice subducute. În schimb, granitoizii de tip S au un raport stronțiu-87/stronțiu-86 mai mare de 0,706 și conțin muscovit, ilmenit și monazit. Aceste roci s-au format prin topirea parțială a crustei continentale inferioare. Cele care se găsesc în Himalaya s-au format în timpul Epocii Miocene, în urmă cu aproximativ 20.000.000 de ani, ca urmare a pătrunderii Indiei în Asia, care a îngroșat crusta continentală și apoi a provocat topirea parțială a acesteia.
În arcele insulare și marginile continentale active care mărginesc Oceanul Pacific, există multe roci vulcanice și plutonice diferite aparținând seriei calc-alcaline. Printre acestea se numără bazaltul; andezitul; dacita; riolitul; ignimbritul; dioritul; granitul; peridotita; gabro; și tonalitul, trondhjemitul și granodioritul (TTG). Ele apar în mod obișnuit în batholite vaste, care pot atinge câteva mii de kilometri în lungime și care conțin mai mult de 1.000 de corpuri granitice separate. Aceste roci calc-alcaline TTG reprezintă principalul mijloc de creștere a crustei continentale de-a lungul întregului timp geologic. Acestora li se dedică multe cercetări în încercarea de a determina regiunile sursă ale magmelor lor parentale și evoluția chimică a magmelor. În general, se consideră că aceste magme au fost obținute în mare parte prin topirea unei plăci oceanice subdurate și a mantiei hidratate de deasupra. Una dintre influențele majore asupra evoluției acestor roci este prezența apei, care a fost derivată inițial din deshidratarea plăcii subducte.
.