Вестник МГТУ, 2022, Т. 25, № 1.

Захарова А. А. и др. Методика определения петрографических структур. Введение Структуры и текстуры - важные категории, учитываемые в общей систематике и расшифровке генезиса горных пород и руд (Текстуры..., 1958; Половинкина, 1966). Но даже из названий указанных фундаментальных монографий видно, что многое неясно в их определениях. Определять ли сначала текстуру как макроскопически (реже микроскопически) различимое сложение горной породы, углубляясь затем до структуры как отношения (неделимых, атомарных, элементарных) минеральных зерен? Или сначала определять структуру и далее восходить к текстуре как иерархически более высокому таксону? Так или иначе, описательный характер бытующих определений приводит к неразрешимости ряда вопросов: конечно ли число петрографических структур и текстур, зависит ли число структур и текстур от числа слагающих горную породу минералов, следует ли при этом учитывать все минералы или только породообразующие (без акцессорных), возможна ли естественная (без конвенциональных границ) классификация петрографических структур? Актуальность этих и ряда других вопросов тем более очевидна, что они больше ста лет назад разрешены в кристаллографии построением математической теории. Авторы полагают, что непротиворечивые определения петрографической структуры возможны только на языке математики. В ряде статей показано, что организация горной породы (руды) в существенных чертах может быть описана частотами бинарных контактов минеральных зерен всех образующих ее видов (Войтеховский и др., 2021а, б). С математической точки зрения любая n-минеральная горная порода предстает как автоморфизм (отображение в себя) определенного набора минеральных видов, реализуемый через контактирующие индивиды. Стиль автоморфизма определяется симметрической матрицей вероятностей контактов, однозначно определяющей структурную индикатрису - поверхность 2-го порядка в n-мерном пространстве. Формальным выражением петрографической структуры служит каноническая диагональная форма указанной симметрической матрицы. Согласно принципу номенклатуры структура соответствует диагональной матрице D, в которой на n позициях стоят m положительных элементов. В случае биминеральных пород возможны два типа структур: S\ и S2 , при этом граница между ними определяется линией равновесия Харди - Вайнберга (Войтеховский и др., 2021б). Вопросы о числе структур и их естественной классификации для n-минеральных горных пород исчерпывающе решаются теорией квадратичных форм. Теория петрографических структур и их всевозможных преобразований логично развивается в терминах смежных алгебраических теорий. Но досадным препятствием является рутинная процедура подсчета частот межзерновых контактов в петрографических шлифах. Цель данной работы - изучение возможностей применения прибора МИУ-5М для диагностики петрографических структур на основе описанной выше методики. О современных анализаторах изображений Сегодня известно большое число анализаторов изображений. В основном они используются для распознавания разного рода текстурированных образцов, в том числе горных пород (Ladniak et al., 2015). Для распознавания и морфометрии рудных минералов подходят программные пакеты ImageJ и Thixomet (Рудашевский и др., 2018; Толкунова и др., 2020). В случае анизотропных породообразующих минералов возникают сложности, так как программы не позволяют определять зерна разного сечения как один минерал. Использование подобных программ для наших целей требует написания специальных надстроек. В Германии разработана программа QMA (Popov et al., 2020), позволяющая получать различные количественные параметры горных пород на основе трех взаимно перпендикулярных шлифов, изготовленных для каждого образца. Но и она не позволяет считать частоты межзерновых границ. В геологии активно используется компьютерная томография (CT), позволяющая работать с объемным образцом за счет просвечивания его рентгеновскими лучами (Popov et al., 2020). При этом хорошо различаются сульфиды и силикатные минералы, а также поровое пространство, но между собой минералы одного класса в большинстве случаев различить невозможно. Перспективна технология QEMSCAN, сочетающая сканирование образца в обратно рассеянных электронах для различения минеральных зерен и рентгеноспектральный анализ для характеристики их состава (Guanira et al., 2020). Применительно к характеристике петрографической структуры технология позволяет получить карту шлифа. Но далее снова встает задача подсчета частот межзерновых границ. Для ее решения одним из авторов (А. З.) использована программа ArcGIS. В программу загружается рисунок шлифа или панорамный снимок хорошего качества. Затем межзерновые границы фиксируются линиями с занесением их цвета в таблицу атрибутов, где типы контактов автоматически суммируются (рис. 1). Преимущества ArcGIS заключаются в упрощении подсчета и исключении ошибок, связанных с малым размером зерен. Основной недостаток подхода - нанесение линий занимает много времени, что не позволяет быстро обработать большое число шлифов. 6