Petrograafia

Ajalugu

15. ja 16. sajandil kaasnes tööstuse arengu ja linnade kasvuga üha suurenev nõudmine mitmesuguste maavarade järele. See põhjustas omakorda geoloogiliste teaduste arengut. Tänu Leonardo da Vinci, Koperniku, Pierre-Simon Laplace'i, Gottfried Wilhelm Leibnitzi, Buffoni, Lyelli, Darwini ja teiste teadlaste töödele algas võitlus tõeliselt teadusliku maailmavaate eest.
Saksamaal elanud Georgius Agricola kirjutas raamatu "De Re Metallica"(1546). Raamat oli praktilise eesmärgiga metallimaakide leidmisel ja tundmisel.
Esimesed märkimisväärsed avastused on N. Steno kristallide tahkudevaheliste nurkade konstantsuse seaduse ja R. Bartholin kaksikmurdumise islandi pao kristallides. 1690. aastal pani Chr. Huygens aluse kristallooptikale, mis oli samm lähemale petrograafiale.
Venemaale jõudsid uudsed teadmised Saksamaalt tänu Peeter I-le. 1725. aastal loodi Teaduste Akadeemia, mille liikmeks oli ka väljapaistev teadlane M. Lomanossov (1711–1765). Lomonossovi teooriad seletasid võrdlemisi hästi kristalse aine ehitust ja näitas, et aatomid paiknevad kristallides seaduspäraselt. Lomonossov seletas esimesena ka maagisoonte mineraalide geneesi ja parageneesi (koosesinemist). Lomonossov väitis õigesti, et kivisüsi ja merevaik on taimse päritoluga.
Lomonossovi järglaseks geoloogia alal oli Venemaal akadeemik Vasiliy M. Severgin (1768–1826). Tema rohkearvulistes töödes leidub palju uut mineraalide tekke ja nende parageneesi kohta.
19. sajandil kujunes petrograafia juba iseseisvaks oma probleemide ja uurimismeetoditega teaduseks tänu uudse tehnika avastamisele aastal 1828, kui Šoti füüsik William Nicol lõikas Islandi pao (läbipaistva kaltsiidi) erilisse prismasse, saades polariseeritud valgust. Polariseeritud valguses käitusid erinevate mineraalide kristallid erinevalt ja tänu sellele sai neid eristada. Selline prisma kannab siiani nime Nicoli prisma.
Henry C. Sorby viis Inglismaal 1840-ndate lõpul kivimite uurimise täiuslikkuseni. Ta tegi kivimist nii õhukese viilu, et valgus paistis läbi mineraalide, ning uuris neid läbi Nicoli prisma. Õhuke viil oli kinnitatud klaasalusele. (Tänapäeval nimetame selliseid õhukesi liistakuid kivimist õhikuteks.) Terade asukoht õhikus ei olnud häiritud ning tänu sellele sai analüüsida kivimi struktuure. 1858. aastal H. Sorby poolt kahe Nicoli prisma lisamine tavalisele mikroskoobile muutis instrumendi polarisatsiooni mikroskoobiks, tuntud kui petrograafia mikroskoop. Õhikute uurimisest polarisatsioonimikroskoobis sai petrograafias standard meetod.
Kivimite ja neid moodustavate mineraalide kirjeldamisel kogunes hulgaliselt faktilist materjali. See soodustas omakorda kivimite nomenklatuuri ja klassifikatsiooni arenemist. Ilmusid esimesed petrograafia väljaanded: F. Zirkeli petrograafia (1866) ja K. H. Rosenbuschi mineraalide ning kivimite mikroskoopiline petrograafia (1873–1877).
Paralleelselt kivimite kirjeldamisega töötati välja ka kivimite ja neid moodustavate mineraalide uurimise metoodika, tehti kindlaks iga mineraali iseäralikud omadused. Esilepaistvad teadlased olid prantslased F. A. Lacroix (1888), M. Fouque (1894), Michel-Levy (1894) ja austerlane F. Becke (1906). 
Paralleelselt mineraalide optiliste omaduste määramise ja kivimite kirjeldamisega arenes ka nende keemiline uurimine. J. Dana (1813–1895) töötas välja mineraalide klassifikatsiooni ja F. Loewinson-Lessing (1861–1939) kivimite keemilise klassifikatsiooni.
Füüsikaliskeemilisele petrograafiale panid NSVL-is aluse Loewinson-Lessing, kes töötas pikemat aega ka Tartu Ülikoolis, A. Zavaritski (1884–1952) ja D. Beljankin (1876–1953). Norras V. Goldschmidti, Šveitsis Niggli ja Ameerika Ühendriikides N. Boweni koolkond. Tuleb märkida ka ameerika teadlase F. Glarke’i (1847–1931) uurimusi keemiliste elementide kvantitatiivse leviku kohta maakoores.
Nüüdseks on arenenud eriti tehniline petrograafia, mille ülesandeks on tehniliste produktide, nagu teraste, portselani, tsemendi, klaasi jne. ehituse ning koostise uurimine.

Kivimite klassifitseerimise alus

Kivimid on kas monomineraalsed – koosnevad üht liiki mineraalidest, või polümineraalsed – koosnevad mitut liiki mineraalidest. Mingi kindla kivimi mineraloogiline koostis on enam-vähem püsiv, aga keemiline koostis mitte. Kivimit moodustavate mineraalide suhteline hulk ei ole absoluutselt püsiv, seega ei saa seda väljendada ka kindla keemilise valemiga.
Kuigi kivimi mineraloogiline ja järelikult ka keemiline koostis mõningal määral varieeruvad, on nad siiski iseloomulikud ja võimaldavad kivimeid liigitada. Kivim tekib kindlates geoloogilistes tingimustes. Need tingimused mõjutavad kivimi lasumust ja siseehitust, koostisosade kuju, suurust ja omavahelisi seoseid. Iga kivim erineb teisest ka oma füüsikaliste omaduste – värvuse, erikaalu, sulamistemperatuuri jms. poolest. Kõike seda arvestades võib kivimit nimetada kindla ehituse, kindlate füüsikaliste omaduste ja geoloogiliste lasumistingimustega ning enam-vähem püsiva koostisega mineraalide agregaadiks.
Tekke järgi jagunevad kõik kivimid kolme suurde rühma: magmalised kivimid ehk tardkivimid, sedimentatsioonilised ehk settekivimid ja moondekivimid.
Need kivimid pole levinud litosfääris võrdsel määral. Umbes 95% litosfäärist koosneb tard- ja moondekivimitest ning ainult 5% settekivimitest. Kuid settekivimid katavad maapinnast 75% ning tard- ja moondekivimid 25%.