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La science des roches comporte deux aspects complémentaires :
– leur interprétation, c'est-à-dire la recherche de règles et de lois qui rendent compte de leurs caractères, de leur répartition et, en définitive, de leurs conditions de genèse et évolution : c'est l'objet de la pétrologie ;
– leur description, c'est-à-dire l'analyse de leurs caractères de tous ordres, observables dans la nature ou au laboratoire ; cela conduit à les déterminer, à définir leurs relations mutuelles, à les placer dans des systèmes de classification : c'est l'objet de la pétrographie ;
En fait, il serait sans doute plus logique de désigner par « pétrologie » l'ensemble de la science des roches, leur interprétation constituant la pétrogénie (petrogenesis des auteurs de langue anglaise). Le terme lithologie, qui signifie aussi « science des roches », tend à prendre un sens plus restreint, s'appliquant soit à la seule étude macroscopique, soit aux seules roches sédimentaires.
Les roches sont les matériaux de l'écorce terrestre, constituant des formations géologiques. À ce titre, la pétrologie apparaît comme une des branches fondamentales de la géologie et se rattache aux sciences de la nature. Mais ces matériaux sont surtout des assemblages de cristaux ; aussi la science des roches est-elle très liée à la minéralogie et, par là, aux sciences de la matière.
Cette dualité se manifeste à la fois dans les méthodes et dans les raisonnements : les études pétrographiques reposent sur l'observation de la manière d'être des roches à la surface de la Terre et sur la définition physique et chimique de leurs caractères ; les raisonnements de la pétrologie font appel aux données et aux méthodes expérimentales des sciences physiques pour retrouver les conditions de formation des roches, mais cherchent à replacer ces conditions dans l'espace et dans la durée des temps géologiques.