Фролов В.Т. Руководство к лабораторным занятиям по петрографии осадочных пород

Подождите немного. Документ загружается.

e-eopy

fey

в.

m фролов

Руководство

I и лабораторны/и

занятиям

по петрозрасрии

осадочных

порой

В.

Т.

ФРОЛОВ

РУКОВОДСТВО

К ЛАБОРАТОРНЫМ

ЗАНЯТИЯМ

ПО ПЕТРОГРАФИИ

ОСАДОЧНЫХ ПОРОД

ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

1964

http://jurassic.ru/

Печатается по постановлению

Редакционно-издательского совета

Московского университета

http://jurassic.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Лабораторные занятия по курсу «Петрография осадочных

пород» как по своему значению, так и по объему времени за-

нимают важное место в системе обучения студентов-геологов.

Однако руководства, охватывающего полный объем этих за-

нятий и отвечающего программам курсов, пока нет. Настоя-

щее пособие имеет целью восполнить этот недостаток.

Наиболее полно и близко к программам лабораторных

занятий материал изложен в учебнике М. С. Швецова «Пет-

рография осадочных пород» (последнее издание 1958 г.), ко-

торый в течение десятилетий служит настольной книгой не

только студенту, но и специалисту-геологу. Все же основное

внимание и в этой работе, естественно, отведено описанию

пород и теории науки об осадочных породах, поэтому она не

является специальным руководством к лабораторным заня-

тиям. То же следует сказать и о других учебниках (Пусто-

валов, 1940; Теодорович, 1958; Рухин, 1961 и другие), хотя

в некоторых из них, особенно в капитальном труде Л. Б. Ру^-

хина, довольно полно освещены многие современные методы

исследования осадочных пород.

Из специальных руководств, посвященных методам лабо-

раторных исследований осадочных пород, в СССР изданы

книги Г. Б. Мильнера «Петрография осадочных пород»

(1934),

И. А. Преображенского и С. Г. Саркисяна «Минера-

лы осадочных пород» (1954) и Н. В. Логвиненко «Введение

в методику исследования осадочных пород» (1957 и 1962).

В них в основном рассматриваются оптические (микроскопи-

ческие) методы исследования пород; они являются ценными

справочными руководствами по минералам. Данные учебные

пособия широко используются на занятиях и при самостоя-

тельной работе студентов и должны служить необходимым

http://jurassic.ru/

дополнением к настоящему руководству. В качестве справоч-

ников рекомендуются также более обстоятельные двухтом-

ные труды — «Методы изучения осадочных пород» (1957) и

«Справочное руководство по петрографии осадочных пород»

(1958),

рассчитанные в основном уже на специалистов.

Настоящее руководство, отражающее многолетний опыт

преподавания петрографии осадочных пород на геологиче-

ском факультете Московского университета, составлено при-

менительно к программам этого курса. Цель его — ориенти-

ровать начинающего петрографа, обычно старшекурсника,

уже знакомого с методикой кристаллооптических исследова-

ний, в общем подходе к лабораторному изучению осадочных

пород, подготовить его к исследованию разных конкретных

типов пород и выполнению основных анализов, а также

ознакомить со способами обработки полученных данных.

Начинающий изучение осадочных пород должен помнить

о двух основных задачах, которые встают перед ним: 1) по-

лучить как можно более полное и систематическое представ-

ление об осадочных породах, необходимое для успешной ра-

боты с ними, и 2) овладеть по возможности большим числом

методов их изучения. В настоящее время эти задачи реша-

ются в общем (едином) курсе, что создает известные труд-

ности, поскольку более широкое знакомство с типами пород

мешает их углубленному изучению разными методами и,

наоборот, выработка профессиональных навыков и уверенной

ориентированности в комплексе разнообразных методов и

приемов исследования требует углубленного изучения по-

род и, следовательно, связано с большей затратой времени,

чем это предусмотрено программами.

В едином курсе знакомство с методами петрографии оса-

дочных пород обычно подчиняется изучению пород в система-

тическом порядке. Это определило и построение данного ру-

ководства, главные разделы которого посвящены комплек-

сному изучению основных групп пород: обломочных (гл. II),

глинистых (гл. III), кремнистых (гл. IV) и карбонатных

(гл.

V). Изучение их, однако, характеризуется не только раз-

личиями в методах, но имеет также много общих черт. Что-

бы не повторяться каждый раз, общие особенности изучения

разных типов осадочных пород и единая характеристика ком-

плекса лабораторных методов рассмотрены отдельно (в гл. I).

С этой вводной главы, естественно, и следует начинать зна-

комство с руководством.

Разнообразные методы лабораторного изучения осадоч-

ных пород рассмотрены не с одинаковой детальностью. Наи-

http://jurassic.ru/

'большее внимание уделено основным петрографическим ме-

тодам — изучению в образце и в шлифах, затем — иммерси-

онному методу и гранулометрическому (механическому) ана-

лизу, а также изучению под бинокуляром, методам окраши-

вания. Все эти методы автор стремился осветить с той пол-

нотой, которая необходима для самостоятельного их приме-

нения, без привлечения дополнительных руководств. Этот

материал иллюстрируется примерами изучения и описания

конкретных пород. Другие методы исследования — химиче-

ский, термический, люминесцентный, спектральный, струк-

турный анализы и изучение в электронном микроскопе, с ко-

торыми в курсе лабораторных занятий приходится меньше

иметь дело, — охарактеризованы более схематично.

Поскольку одной из целей исследования является опреде-

ление систематического положения пород, рассмотрению ме-

тодов изучения конкретных групп и в целом всех осадочных

пород предшествует их классификация. Главы заканчивают-

ся разделами, освещающими примерный объем лаборатор-

ных работ по данной группе пород, что должно помочь при

самостоятельном их изучении.

Руководство рассчитано на студентов геологических и

географических специальностей, проходящих курс петрогра-

фии осадочных пород или изучающих их самостоятельно при

подготовке курсовых и дипломных работ.

Автор выражает искреннюю благодарность своему руково-

дителю проф. Г. Ф. Крашенинникову, товарищам по работе

А. В. Волковой, Н. В. Ивановой, а также Л. И. Комиссаровой

и М. Ф. Султановой, оказавшим большую помощь при подго-

товке рукописи к печати.

http://jurassic.ru/

ГЛАВА I

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЩАЯ СХЕМА ИЗУЧЕНИЯ

ОСАДОЧНЫХ ПОРОД

КЛАССИФИКАЦИЯ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД

Прежде чем изучать осадочные породы, необходимо иметь

их классификацию. Вот почему первой задачей лабораторно-

го изучения пород является определение данной породы, ее

более точное название и отнесение к той или иной группе,

а затем к более дробным подразделениям (классу, типу

и т. д.) общей классификации. Последняя, таким образом,

является необходимым средством изучения пород, а вместе

с тем в ходе этого изучения сама уточняется, дополняется и

изменяется.

За длительную историю изучения осадочных пород было

предложено довольно много различных классификаций, кото-

рые отличались выбором классификационных признаков,

определением среди них главных и второстепенных, различ-

ным подходом к породам и отражали современный им уро-

вень развития литологической науки. Характеристика этих

классификаций дается в учебниках по петрографии осадоч-

ных пород (Швецов, 1958; Пустовалов, 1940; Рухин, 1961).

Выбор их часто затруднителен, поскольку нередко они осве-

щают породы с разных сторон и имеют свои положительные

стороны и недостатки.

Каким же требованиям должна удовлетворять современ-

ная классификация осадочных пород?

Во-первых, классификация должна отражать современный

уровень знаний об осадочных породах и, во-вторых, быть

простой, ясной и применимой на практике.

http://jurassic.ru/

Первое требование сводится к тому, чтобы классификация

учитывала наши знания вещественного состава и происхож-

дения пород: Однако эти две стороны пород выявляются не

с одинаковой полнотой и на разных этапах их изучения. Если

признаки вещественного состава (цвет, структура, состав)

устанавливаются сравнительно легко и практически одно-

значно, то генезис пород, особенно тех, которые возникли в

отдаленные эпохи, по многим объективным причинам обычно

•выявляется неполностью, часто решается неоднозначно и яв-

ляется поэтому одной из целей исследования, одним из его

итогов, всегда в какой-то мере гипотетичным. Это различие

в степени выявления петрографической и генетической сторо-

ны пород служило и служит причиной разделения классифи-

каций на петрографические и генетические. Первые являются

«рабочими»: по ним собирается, описывается и группируется

материал в поле и при лабораторных исследованиях, а вто-

рые представляют собой чаще всего вывод из изучения пород,

так как их генезис устанавливается в лучшем случае в конце

-исследования.

Однако с развитием литологии и накоплением фактичес-

кого материала по современным и древним отложениям ста-

новятся более достоверными и обоснованными и наши гене-

тические представления, особенно в части определения гене-

зиса в самом общем виде, т. е. при разделении пород на наи-

более крупные классы по своему происхождению, например,

на обломочные, хемогенные и органогенные. Эти успехи ге-

нетической литологии используются теперь и в петрографи-

ческих классификациях (Швецов, 1958), отчего последние

только выигрывают, поскольку главные особенности пород

определяются прежде всего условиями их образования. В са-

мом деле, правильно подмеченные петрографические призна-

ки генетических типов дают возможность выделять в «рабо-

чих» петрографических классификациях более обоснованно

как наиболее крупные, так и более дробные подразделения.

Все осадочные породы М. С. Швецов подразделяет на три

большие группы, различающиеся способом их образования:

Обломочные породы — продукты механического разру-

шения и механической дифференциации, т. е. «наиболее гру-

бая фаза рассеяния материнского вещества».

Глинистые породы — продукты химического разрушения

материнских минералов или пород, представляющие собой

«более тонкую, часто коллоидальную фазу рассеяния вещест-

ва».

Занимают промежуточное положение между обломочны-

ми породами и следующей группой.

http://jurassic.ru/

Химические и биохимические породы — наиболее тонкие

и «наиболее растворимые продукты химического разрушения

материнских минералов, перешедшие не только в коллоидаль-

ные,

но и истинные растворы» и выпавшие из них «либо чисто

или косвенном участии орга-

химически, либо при прямом

Таблица 1

Общая классификация осадочных

пород

Группы пород

Подгруппы и

Группы пород

семейства

I. Обломочные

нормально - осадоч-

ные

пирокластичес кие

(эффузивно - оса-

дочные)

II.

Глинистые

•—•

III.

Химические

глиноземистые (ал-

и биохимичес- литы)

кие железистые (ферри-

ты)

марганцевые (ман-

ганолиты)

кремнистые (сили-

циты)

карбонатные

фосфатные

сульфатные

галоидные

органические (каус-

тобиолиты)

и концентрацию

низмов». Сюда относятся и

те биохимические породы,

которые не являются про-

дуктами разрушения других

пород и минералов, а обра-

зованы в основном за счет

ассимиляции вещества ат-

мосферы, например каусто-

биолиты.

Дальнейшее подразделе-

ние пород в пределах каж-

дой из этих групп произво-

дится в основном по их со-

ставу, а также по другим

признакам: в обломочных

породах — по размеру об-

ломков и отчасти по их фор-

ме и характеру изменения, в

глинистых — по характеру

преобразований глинистого

вещества при переносе и за-

твердении, в карбонатных,

кремнистых и некоторых

других химических и биохи-

мических породах — по тому

фактору, который обусловил

осадка (химический, органи-

выделение

ческий).

Таким образом, генетический фактор и здесь выступает

в качестве классификационного признака, который помогает,

корректирует выделение более дробных подразделений по со-

ставу и другим петрографическим особенностям пород, а в

обломочных породах он выступает на первое место: по спосо-

бу разрушения исходного материала они подразделяются на

две подгруппы — нормально-осадочные и пирокластические

(или эффузивно-осадочные). При образовании первых исход-

ные породы разрушались экзогенными агентами выветрива-

ния, изредка — тектоническими движениями, а вторые воз-

никли в результате эксплозивной деятельности вулканов.

http://jurassic.ru/

В группе химических и биохимических пород подразделе-

ния второго порядка выделяются по составу. Ими являются

такие естественные семейства пород, как глиноземистые

(аллиты), железистые (ферриты), марганцевые (манганоли-

ты),

кремнистые (силициты), карбонатные, фосфатные, суль-

фатные, галоидные и органические (каустобиолиты) породы.

Общая классификация осадочных пород в пределах

подразделений первого и второго порядка сведена в табл. 1.

Более дробные классификации пород рассматриваются

при характеристике методов изучения соответствующих типов

пород.

ОБЩАЯ СХЕМА ЛАБОРАТОРНОГО ИЗУЧЕНИЯ

ОСАДОЧНЫХ ПОРОД

Изучение любых горных пород, в том числе и осадочных,

начинается в камеральных (лабораторных) условиях с

макроскопического их описания и затем продолжается уже

другими, собственно лабораторными методами, которыми

исследователь большей частью лишь уточняет, конкретизи-

рует и углубляет данные визуального изучения. К этим ме-

тодам прежде всего относятся оптические (микроскопиче-

ские),

т. е. изучение в шлифах и иммерсионных препаратах

лод микроскопом. Далее следуют специальные методы,

число которых с развитием литологии, физики, химии и

других наук увеличивается: гранулометрический (механичес-

кий),

химический и термический анализы, ставшие уже клас-

сическими в литологии, рентгеноструктурный анализ, развив-

шийся несколько позже, и методы окрашивания, электронная

микроскопия, электронография, люминесцентный анализ, ме-

тоды определения цвета и другие, зародившиеся сравнитель-

но недавно. Существует и ряд более узких и частных методов

и специальных методик, например методы определения

пористости, пластичности, прочности и других физических и

физико-механических свойств, применяющиеся в основном в

гидрогеологии, инженерной геологии и т. д.

Объем лабораторных исследований, в частности исполь-

зование тех или иных методов, как и последовательность их

применения, бывает различным и определяется задачами

•исследования и типами породы. Однако изучение всегда начи-

нается с макроскопического описания и в большинстве слу-

чаев продолжается изучением в шлифах под микроскопом;

•оба эти метода являются наиболее универсальными в лито-

логии. Затем чаще всего породы изучают методами окраши-

http://jurassic.ru/