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

Подождите немного. Документ загружается.

100

80 -

ВО

го

/оо

во

100

во

^ гЛТп-п-ГП

sow

г I

tsqmittsiwo

sow

г i

овцидцовцо/о

ми

/о

г i

цвещщовщпо

EL.

ццищцюоро

Рис.

13. Диаграммы гранулометрического состава гисто

1 — конгломерат мелкогалечный грубопесчаный, слабо

ный, с гравием и галькой, глинисто-алевритистый; 3—

гравием; 4 — песок крупнозернистый средне сортирован

6 — песок мелкозернистый средне сортированный, силь

ную породу; 7—алеврит крупнозернистый, хорошо сор

нистый средне сортированный (или хорошо сортиро

хорошо) сортированный, сильно глинистый; 10 — але-

сильно глинистый; // — глина сильно алевритовая плохо

ная;

13 — глина слабо алевритовая, довольно тонко от

слабо алевритистая, довольно тонко отмученная; 14 и

ной примеси); 16 — разнозернистая (смешанная) песча

тая (смешанная) гравийно-алевритовая порода; 18 —

чистая порода; 19 — алевролит мелко-крупнозернистый

алеврит мелко-крупнозернистый,

http://jurassic.ru/

ВО

м -

zoY

toy

_d.

I I

0,25V0,050.010

0250,10,050,010 025OJ

0,05 BJ11

№0,10.050,010

мм

£l

/я

0,250,1Ц05Ц010 0.250.1Ц05Ц010

0250Щ05ЩО

0.050,010

0,010

4-0

пьпчНПгь

0.5Щ1

ЦКOfilll

10 I 1

Q50,25V

0,05

Ofll 00,50.250,10,05

0,0100,250,10,05Ofll&

граммы (анализы

— в

табл.

15):

глинистый;

2 —

песок разнозернистый, неотсортирован-

песок крупно-грубозернистый плохо сортированный

ный;

5 —

песок мелкозернистый хорошо сортированный;

но крупноалевритовый, переходящий

алеврито-песча-

тированный, песчанистый;

8 —

алеврит мелко-крупнозер-

ванный);

9 —

алеврит мелкозернистый средне

(или

врит крупно-мелкозернистый средне сортированный,

отмученная; 12 — глина алевритовая, средне отмучен-

мученная; 14

—

глина тонко отмученная;

15 —

глина

15 — глины тонко отмученные

(15 —

чистая

от

обломоч-

но-алеврито-глинистая порода; 17—резко разнозернис-

разнозернистая (смешанная) песчано-алевритовая

гли-

средне сортированный, песчаный, слабоглинистый;

20 —

песчаный, средне сортированный

http://jurassic.ru/

жладывают процентные содержания фракций). На оси абс-

цисс прямоугольной системы координат откладывают диа-

метр частиц, т. е. границы фракций. Наиболее крупные

«фракции чаще всего откладывают от начала оси — слева,

а самые мелкие — на правом конце. Однако иногда их от-

кладывают в обратном порядке.

Значительные трудности представляет выбор масштаба

изображения на оси абсцисс конечных размеров фракций.

Нанесение их в истинном масштабе чрезвычайно неудобно,

так как соответствующие отрезки сильно растягиваются в об-

ласти крупных фракций и сокращаются, превращаясь прак-

тически в точки, в области мелких (рис. 14,а). Поэтому чаще

всего по оси абсцисс откладываются логарифмы конечных

размеров фракций; тогда отрезки, отвечающие разным

фракциям, получаются более равновеликими, а при одина-

ковом отношении конечных размеров (например, 1—0,5 мм,

"0,5—0,25мм,

0,1—0,05мм и др.) — просто равными (рис. 14,6).

Однако, если разновелики стороны прямоугольников, ме-

тод недостаточно нагляден, так как лишь площади прямо-

угольников, а не высота их пропорциональны содержанию

•фракций. Только у фракций с одинаковым отношением ко-

нечных размеров, которые на оси абсцисс будут изобра-

жаться равными отрезками, процентному содержанию будут

соответствовать и высоты прямоугольников, что наиболее

наглядно. Поэтому для достижения большей наглядности

диаграммы часто приходится пренебрегать большой стро-

гостью, и все фракции на оси абсцисс показывать равными

•отрезками. В этом случае содержанию фракций отвечает

высота столбиков, и график получается очень наглядным.

Для построения столбчатой диаграммы, или гистограммы,

надо по оси ординат отложить процентное содержание каж-

дой фракции, а на оси абсцисс из точек, отвечающих грани-

цам фракций, восстановить перпендикуляры и продолжить

их до пересечения с соответствующими ординатами. Нередко

•середины верхних сторон столбиков соединяют плавной ли-

нией и получают кривую (см. рис. 13,/), которая также от-

ражает распределение фракций в породе.

Достоинство гистограммы — большая наглядность и воз-

можность показа раздельно фракций любой дробности. Не-

достатком следует считать невозможность совмещения на

•одной диаграмме нескольких анализов. Попытки показа их

разными цветами нельзя признать удачными, так как график

становится трудночитаемым.

Циклограмма представляет собой круг (рис. 15), разде-

122

http://jurassic.ru/

ленный на секторы, площади или дуги которых пропорцио-

нальны содержанию фракций. Каждому проценту содержа-

ния соответствует дуга в 3,6°. Как и гистограммой, данным;

W Z 1 0,5 0,25

0,1

0,05 0,01 0 мм

Рис.

14. Диаграммы гранулометрического состава песка образца 3

табл. 15 и рис. 13,3 в истинном (а) и логарифмическом (б) масштабе

графиком изображают результаты одного анализа, а для со-

поставления массовых анализов он также неудобен.

Кумулятивные, или суммарные, нарастающие кривые (или

кривые однородности) применяют как для изображения од-

ного анализа (рис. 14, 16) и вычисления некоторых харак-

терных коэффициентов, так и для сопоставления небольшого

числа (не больше первых десятков

-—

рис. 17) анализов.

123

http://jurassic.ru/

Рис.

15. Циклограмма песка

(табл. 15, образец 3, рис. 13—3)

(цифры указывают процент со-

держания фракции)

Строятся они, как и гистограммы, в прямоугольных ко-

ординатах, в простом, логарифмическом или, реже, двойном

логарифмическом (когда и по оси ординат откладываются

логарифмы содержаний фракций) масштабе, а иногда —

в произвольном, равном для всех

фракций масштабе, независимо

от разности конечных их раз-

меров.

Содержание первой, наиболее

грубой, фракции (или наиболее

тонкой фракции, если по оси абс-

цисс слева направо диаметр

фракций возрастает) отклады-

вается от правого конца ее от-

резка на оси абсцисс и на верх-

нем конце ординаты намечается

точка.

Последующая фракция откла-

дывается уже от уровня содержа-

ния первой фракции, принимае-

мого в данном случае за нуль, т. е.

практически производится сумми-

рование двух фракций. Поэтому,

сложив их содержания, можно сумму сразу отложить от оси

.абсцисс, как и в первом и последующих случаях, от право-

то конца отрезка. Прибавив к этой сумме содержание третьей

«фракции, откладывают эту величину от соответствующей точки

оси абсцисс, затем переходят к следующей фракции и т. д.

Точка ординаты последней фракции должна находиться на

уровне 100%, ибо к этому моменту отложены уже все ее

фракции.

Полученные точки соединяют плавной линией — получают

кумулятивную (суммарную) кривую, или кривую распреде-

ления. Ее левую нижнюю точку нужно взять на оси абсцисс

у левого конца отрезка первой фракции, ибо эту точку мож-

но одновременно считать правым концом отрезка и ординатой

более крупной фракции, которой нет в породе (0%).

Кумулятивные кривые по сравнению с гистограммами

менее наглядны; содержания отдельных фракций непосред-

ственно не выражаются на них — для их определения надо

произвести некоторые построения. Однако по кумулятивной

кривой можно определить содержание любой фракции, даже

тех, которые не определялись механическим анализом (на-

пример, 0,07—0,15 мм). Кроме того, более простой, обобщен-

124

http://jurassic.ru/

ный, вид графика позволяет наносить на одну диаграмму ряд

кривых и таким образом сравнивать их.

На рис. 17 показаны несколько семейств таких кривых,

представляющих разные гранулометрические типы обломоч-

0,5050.3530,255

9, Md О,

Рис.

16. Кумулятивная (суммарная, нарастающая) кривая 'и гисто-

грамма аллювиального песка р. Москвы.

Дробные фракции выделены на ситах Усманского завода и отмучи-

ванием; масштаб по оси абсцисс логарифмический; определены

гранулометрические коэффициенты — средний диаметр (Md) первая

и третья квартили (Q

)

лых пород. Если кривые крутые, то порода по гранулометри-

ческому составу однородна, хорошо отсортирована, а если

она пологая — сортировка плохая или ее нет. Иногда кри-

вая имеет более сложный вид (рис.

17,17):

она состоит из

участков крутых (почти вертикальных) и пологих, иногда —

горизонтальных. Первые отвечают резкому возрастанию со-

держания фракций соответствующего размера, вторые — ма-

лому содержанию или отсутствию фракций. Кривая в целом

отвечает двувершинным гистограммам (см. рис. 13) и изобра-

жает также смешанные, резко разнозернистые породы.

Кумулятивные кривые, которые могут быть обработаны

методами математической статистики, особую ценность пред-

ставляют для вычисления различных гранулометрических

коэффициентов, в частности предложенных Траском и

125

http://jurassic.ru/

Крумбейном среднего, или медианного, диаметра частиц

(Md),

коэффициента отсортированное™, или сортировки^

Ц5

) и коэффициента несимметричности (S

) (Преображен-

ский и Саркисян, 1954; Рухин, 1961 и др.; см. ниже стр.

131 ——

132).

W 2 1 0,5 0,25

0,1

0,05 0,01 0 им

Рис.

17. Кумулятивные кривые (см. анализы в табл. 15 и

рис.

13):

семейства кривых хорошо

(5,7),

средне (4, 6, 8, 19) И плохо

сортированных (3) и несортированных (2) песков и алеври-

тов,

тонкоотмученных (15, 14) и песчано-алевритовых (13, 12,

11) глин, разнозернистых (смешанных) песчано-алевритовых

(17) и песчано-алеврито-глинистых (16, 18) пород

Треугольные диаграммы (рис. 18) применяют для

сопо-

ставления результатов многих (десятки, сотни) анализов.

Возможность такого сопоставления на одном графике — его-

основное преимущество перед ранее рассмотренными. Есте-

ственно, это не могло быть достигнуто без еще болынего-

упрощения и обобщенности по отношению к каждому ана-

лизу: анализ здесь изображается уже одной точкой, а со-

держания фракций не могут быть определены и иостроения-

126

http://jurassic.ru/

•ми и расчетами, так как при нанесении на треугольную

диаграмму, допускающую показ лишь трех компонентов (по

числу вершин), фракции объединяются и откладывается их

суммарное содержание по группам.

Аледрит

100%

Рис.

18. Треугольная диаграмма (анализы в табл. 15 и на рис. 13, 17)

Обычно в одну группу объединяют песчаные, а в дру-

гую—

алевритовые фракции, третью составляет глинистая

«фракция. Если есть гравий или галька, они присоединяются

к объединенной песчаной фракции или, при необходимости

выявить отдельно их участие, особенно если оно значительно,

выделяют в самостоятельный компонент. В этом случае при-

ходится объединять песчаные и алевритовые фракции или

присоединять к алевриту глину, если ее содержание не-

большое.

Каждой вершине равностороннего треугольника соответ-

ствует 100%-ное содержание одной из трех групп фракций,

на сторонах, противолежащих этим вершинам, будут рас-

полагаться точки с нулевыми содержаниями соответствую-

щих групп. Каждая точка, изображающая анализ, внутри

треугольника будет иметь три координаты, которыми явля-

ются содержания трех групп фракций; точки, располагаю-

щиеся на стороне треугольника, практически имеют две ко-

127

http://jurassic.ru/

ординаты (третья — равна нулю), а три точки в вершинах

треугольников — одну координату (100%-ное содержание

данной группы фракций). Чаще всего песчаные фракции

откладывают в левом, алевритовые — в верхнем, а глини-

стые— в правом углу треугольника.

Для удобства нанесения анализов на диаграмму биссек-

трисы (они же являются высотами) углов или стороны тре-

угольника делят на 10 равных частей (можно делить и бо-

лее дробно) и через точки деления яроводят параллельно

сторонам треугольника линии равного (10, 20, 30%-ного>

и т. д.) содержания соответствующей группы фракций. Это*

облегчает определение положения точки. После построения

диаграммы вспомогательные линии обычно стирают. Можно

обходиться вообще без этих линий. С помощью линейки от-

считывают в масштабе по высоте от стороны треугольника

расстояние, соответствующее содержанию данной группы

фракций, и проводят линию, параллельную той же стороне.

Затем так же откладывают вторую группу фракций. В месте,

пересечения этих линий будет находиться искомая точка.

Третьей координаты не требуется для нанесения анализа, так:

как соответствующая линия пройдет через точку пересечения

первых двух. Однако для контроля обычно откладывают и

третью группу фракций. Из-за технических погрешностей при

построении третья линия часто смещается в сторону от точки

пересечения первых двух. Если получившийся треугольник

невязки небольшой, искомую точку берут в его центре. В про-

тивном случае построение проводят вторично с большей

тщательностью.

Если анализов мало, рядом с точкой ставят номер, по-

зволяющий сопоставить этот вид графика с гистограммами

и кумулятивными кривыми, также обозначенными номера-

ми.

При массовых анализах, как правило, обходятся без

номеров, загружающих график; для обозначения анализов

по разным свитам, фациям, генетическим типам и. т. д. ис-

пользуют различные значки (точки, кружки, квадраты чер-

ные и белые, треугольники, кресты и т. д.). Поля, в которые

при этом будут группироваться точки — анализы — на диа-

грамме, объективно, особенно при массовых анализах, отра-

зят особенности гранулометрического состава: они могут

быть сдвинуты к вершинам треугольников или занимать бо-

лее центральное положение, отвечающее разнозернистым

породам.

Истолкование данных гранулометрического анализа. Су-

ществующие программы общих курсов по петрографии оса-

128

http://jurassic.ru/

дочных пород дают возможность в лучшем случае произве-

сти один гранулометрический анализ, который может пред-

ставить лишь один какой-нибудь гранулометрический тип

обломочных пород. Важно, однако, познакомиться с боль-

-шим их числом и научиться полнее истолковывать данные

анализов. Для этого приходится графически изображать

разными способами готовые анализы (см. табл. 13), сопо-

ставлять, сравнивать их между собой, читать готовые гра-

фики и т. д. Эта часть гранулометрического анализа не ме-

нее важна, чем его выполнение.

Истолкование данных гранулометрического анализа за-

ключается, во-первых, в установлении названия породы

(«песчаник», «алевролит», «глина» и т. д.); во-вторых, в бо-

лее детальном определении его структуры — зернистости

(например, «песок мелкозернистый») и степени сортировки^

в-третьих, в определении возможных, вероятных, условий

образования данной породы.

Название породы, как известно, дается по той ее части,

которая составляет свыше 50% породы. Это относится и к

обломочным породам при подразделении их на грануломет-

рические классы — галечники, гравий, пески, алевриты —

и т. д. Классы подразделяются еще на гранулометрические

типы (см. табл. 10), что отражается характеристикой зерни-

стости пород (например, гравий «мелкозернистый», галечник:

«крупный», конгломерат «крупногалечный», брекчия «мелко-

обломочная», песок «среднезернистый» и т. д.).

Однако далеко не всегда в породе резко выделяется

одна какая-нибудь фракция, по которой дается название

гранулометрического типа. Часто значительного содержания

достигают две соседние фракции (например, 25%! фракция

0,5—0,25 мм и 50% фракция 0,25—0,1 мм). В этом случае

приходится включать в название обе фракции, причем на

последнем месте ставится главная по содержанию, а на пер-

вом — подчиненная фракция (например, песок «средне-

мелкозернистый»). Обычно таким двойным названием зер-

нистости породы отображается ее пониженная отсортиро-

ванность по сравнению с первым типом. Однако и в данных

случаях часто сортировка оказывается хорошей, когда в

соседних фракциях заметно различаются содержанием их

крупные и мелкие части (например, во фракции 0,5—0,25 мм

из 25% на долю зерен размеро* 0,35—0,25 мм приходится

20%,

а во фракции 0,25—0,1 мм

осдодаая

часть зерен —

40%—-имеет размер 0,25—0,15 мм). Такие особенности:

структуры могут быть выявлены более детальным грануло-

6 Зак. 172

129

http://jurassic.ru/