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

Подождите немного. Документ загружается.

метрическим анализом, т. е. выделением более дробных

фракций.

Нередко в названии гранулометрического типа полезно

отразить также примесь зерен других размеров (гравийных,

галек и т. д.), хотя это делает его более громоздким (на-

пример, песок средне-мелкозернистый, «с примесью зерен

гравия и мелкой галькой» или просто — «с зернами гравия

и мелкой галькой»).

Примеси алеврита и глины в песке также должны быть

отражены. Чаще всего они отмечаются прилагательными,

образованными от «алеврита» и «глины» с помощью суф-

фиксов и окончаний «овый», «истый» (например, песок —

средне-мелкозернистый, с галькой, «алевритовый», «сильно

глинистый» и т. д.). Если примеси алеврита и глины меньше

10%!

(иногда — меньше 5%), употребляют выражение «сла-

боалевритистый» и «слабоглинистый»; при содержании этих

примесей от 10 до 20% чаще всего говорят просто «алеври-

тистый» и «глинистый», а при большем содержании — «алев-

ритовый» или «сильно алевритистый» и «сильно алеврито-

вый», «сильно глинистый».

Породы плохо сортированные или несортированные, в ко-

торых нельзя выделить четко преобладающих фракций, при-

ходится называть «разнозернистыми» (например, «песок

разнозернистый»). Если все же в нем одна или две фракции

содержатся в несколько большем количестве, можно доба-

вить:

«в основном средне-мелкозернистый», «плохо сортиро-

ванный».

Породы, характеризующиеся двувершинными гистограм-

мами (см. рис. 13, 16—18), называют «смешанными резко-

разнозернистыми» и далее добавляют, какие классы размер-

ностей участвуют в их составе (например, «песчано-глини-

стые», если выпадают алевритовые фракции). Очень сходны

с этими названия пород, примерно поровну состоящих из

обломков, относящихся к разным классам (например, гра-

вию и песку, песку и алевриту, алевриту и глине и т. д.), но

имеющих одновершинную гистограмму, т. е. сортировка их

не обязательно плохая. Назвать эти породы по одному из

классов часто нельзя, так как содержание их не достигает

50%.

Поэтому к ним также применяется двойное название

с добавлением слова «порода» (например, «гравиино-песча-

ная порода», «песчано-алевритовая порода» и т. д.) и отме-

чается сортировка..В таких- сложных названиях на послед-

нем месте ставится, как 'з¥о вообще принято, главный ком-

понент.

130

http://jurassic.ru/

Л.

Б. Рухин (1961) предлагает двухкомпонентные поро-

ды,

содержащие приблизительно равные (от 40 до 60%)

количества компонентов, называть двойным названием (на-

пример, «глино-пески», «алеврито-пески», «алевро-глины», а

тройные — суглинками и супесями).

Уже при характеристике зернистости в некоторой мере

выражается и степень отсортированное™ породы. Данные

гранулометрического анализа (в частности построение гра-

фиков) дают возможность более определенной ее оценки.

При проведении специальных литологических исследований

отсортированность обломочной породы часто выражается с

помощью коэффициента отсортированное™, или сортировки

Нередко эта характеристика дополняется коэффициен-

том несимметричности, или асимметрии (Su), для вычисле-

ния которого необходимо определить средний, или медиан-

ный, диаметр частиц (Md), имеющий и самостоятельное

значение. Все эти коэффициенты, представляющие собой ре-

зультат обработки кумулятивных кривых методами матема-

тической статистики, были предложены американскими ли-

тологами Траском и позднее — Крумбейном (W. С. Кгига-

bein and Е. Т. Pettijohn, 1938), а затем методика их

вычисления и интерпретации была дополнена В. П. Батури-

ным (1947) и Л. Б. Рухиным (1947).

Коэффициент сортировки 5

определяется по формуле

где Qz и Qi — величина третьей и первой квартилей, т. е.

размеры частиц, которым отвечают ординаты соответственно

25 и 75%, когда от начала осей координат откладываются

наиболее крупные фракции (см. рис. 16). <2з и Qi опреде-

ляют следующим образом.

Из точек ординат, соответствующих 25 и 75%-ным содер-

жаниям, проводят горизонтальные линии (параллельные оси

абсцисс) до пересечения с кумулятивной кривой и из точек

пересечения опускают перпендикуляры на ось абсцисс, по

которой и читаются в местах пересечения искомые квар-

тальные размеры. Если шкала дана в логарифмах, перево-

дят их в миллиметры.

Таким образом, коэффициент сортировки есть отношение

диаметра зерен, относительно которого три четверти зерен

породы имеют меньший размер й одна четверть — больший,

к диаметру, характеризующему обратное соотношение ча-

131

http://jurassic.ru/

стей породы: три четверти зерен имеют больший размер и

одна четверть — меньший.

Чем меньше разница в диаметрах, т. е. чем ближе они

друг к другу (и, следовательно, к среднему диаметру Md),

или чем круче кривая, тем лучше отсортированность породы

и тем ближе S

к единице (при полной однородности ча-

стиц 5

=1). В хорошо отсортированных песках и алевритах

(по Траску) S

<2,5; в средне отсортированных 5

= 2,5—4,5

и плохо отсортированных S

>4,5.

Поскольку величина 5

меняется неравномерно — гео-

метрически (Батурин, 1947), она неудобна для сравнения

степени отсортированности пород. Например, если у одного

образца

=2,

а у другого S

то нельзя считать, что

первый образец отсортирован в два раза лучше, чем второй.

Поэтому обычно пользуются логарифмом S

(Батурин, 1947;

Преображенский, Саркисян, 1954).

Средний, или медианный, диаметр (Md), т. е. вторую

квартиль, или тот размер зерна, относительно которого по-

ловина зерен крупнее, а другая половина — мельче, опреде-

ляют непосредственно по кумулятивной кривой: из точки

кривой с ординатой 50% опускают на ось абсцисс перпенди-

куляр и читают там искомый размер. Средний диаметр —

важная характеристика гранулометрического состава обло-

мочных пород, поскольку он определяет, хотя часто грубо,

их гранулометрический тип. Изменения Md на площади в

пределах одного стратиграфического горизонта довольно

хорошо отражают фациальную изменчивость отложений, в

частности, изменение крупности зерна; поэтому часто строят

жарты, показывающие в изолиниях это изменение.

Коэффициент асимметрии S

применяется более редко.

*Он показывает положение максимальной ординаты, соответ-

ствующей преобладающей фракции и называемой модой,

по отношению к среднему диаметру Md, т. е. симметрич-

«ость распределения зерен относительно медианы. Вычис-

ляют Sk по формуле:

Если Sft>l, то в осадке преобладает мелкая фракция, при

Sft<l преобладающей будет крупная фракция — мода в

этом случае располагается в крупнозернистой части.

Не всегда, однако, имеется возможность вычислить ука-

занные коэффициенты и, в частности, коэффициент сорти-

ровки. Нередко приходится ограничиваться менее строгой

132

http://jurassic.ru/

оценкой отсортированное™ породы, но давать ее в массо-

вом порядке. Одним из таких приемов может быть оценка

сортировки по гистограммам, или кривым распределения,

на которых отчетливо отображается как диапазон размер-

ностей зерен, участвующих в строении породы, так и размер

преобладающей фракции и ее содержание. Чем выше по-

следнее, тем лучше порода отсортирована.

Таким образом, наглядно отсортированность выражается

высотой и «узостью», сжатостью пика кривой распределе-

ния; по ее виду можно судить об отсортированное™ породы:

высокая, узкая вершина будет у хорошо сортированных по-

род, менее резкая — у плохо сортированных, слабо выявляю-

щаяся, или широкий подъем на уровне нескольких фрак-

ций,— у плохо сортированных и, наконец, кривые без ясно-

го максимума или с несколькими неясно выделяющимися

поднятиями соответствуют несортированным породам (см.

рис.

13, г).

Для уменьшения субъективности в оценке сортировки

этим способом можно ввести и цифровые показатели,- кото-

рые отвечали бы различным степеням отсортированное™

(например, процентное содержание преобладающей фракции

стандартного объема в породе — см. стр. 97). Нельзя, од-

нако,

переоценивать значение этих цифровых границ степе-

ней сортировки, поскольку они еще не опробированы на

большом материале, не произведено сравнение с данными,

получающимися при более строгих способах определения

отсортированное™, да и сам способ не достаточно строг.

По-видимому, для грубозернистых фракций эти цифры

должны быть несколько меньшими по сравнению с мелкими

фракциями.

Несмотря на сделанные оговорки, способ удобен, прост,

поэтому может быть рекомендован для быстрой грубой

оценки сортировки по данным гранулометрического анализа

и при изучении пород в шлифах.

В конечном счете истолкование данных гранулометриче-

ского анализа в генетических целях не может производиться

изолированно от результатов изучения других литологиче-

ских особенностей породы и всех отложений в целом. Одна-

ко задачи определения условий образования породы и отло-

жений требуют вместе с тем раздельной оценки того, что

дает каждый литологический признак, в частности грануло-

метрический состав (крупность зерна, степень сортировки и

другие его особенности).

Анализ этих данных большей частью показывает, что

133

http://jurassic.ru/

образование породы с данным гранулометрическим соста-

вом возможно в разных условиях и разной обстановке и

только в сравнительно редких случаях по особенно харак-

терным чертам состава удается получить более конкретные

и определенные указания на механизм образования породы.

Так, порода, характеризующаяся ясной двувершинностью

(см.

рис. 13; 17) кривой распределения (гистограммы), не

могла отложиться из одного потока, так как из него не мо-

гут одновременно выпасть и крупные и мелкие обломки, а

средние якобы будут унесены потоком дальше. Ясно, что в

этом случае имеет место смешение, интеграция материала

разных источников, например при впадении притока в круп-

ную реку и захоронение этого смешанного резкоразнозерни-

стого материала без его значительного перемывания.

Такой вывод из данных гранулометрии нередко под-

тверждается при изучении минералого-петрографического

состава обломков и становится более достоверным.

Несортированное™ или плохая сортировка вместе с опре-

делённой крупностью зерна породы также указывает на тот

или иной континентальный или субконтинентальный генезис

(например, пролювиальный, моренный, делювиальный, иног-

да — элювиальный).

Однако и в тех наиболее частых случаях, когда по гра-

нулометрическому составу нельзя отнести породу к тому

или иному генетическому типу отложений или даже группе

близких генетических типов, необходимо все же выяснить,

какова была скорость течения, переносившая этот материал,

длительно ли он перемывался и т. д. Это, в комплексе с дан-

ными других методов, поможет затем уточнить обстановку

образования.

Изучение под бинокуляром

Под бинокуляром просматривают и подробно изучают

все фракции, выделенные гранулометрическим анализом,

для определения формы зерен, характера их поверхности и

установления минералого-петрографического состава. Под

бинокуляром можно изучать породу и в целом, до разделе-

ния ее на фракции.

Как и в обычном, поляризационном микроскопе, под би-

нокуляром зерна изучают и в проходящем и в отраженном

свете. Однако основной способ изучения, в противополож-

ность собственно микроскопическому методу, — исследова-

ние в отраженном свете. При исследовании в проходящем

свете зерна насыпают на стекло или непосредственно на

134

http://jurassic.ru/

•стеклянный столик и освещают снизу с помощью осветителя

<-и зеркала. Это дает возможность определить степень проз-

рачности многих минералов и подметить другие их особен-

ности. Большинство же зерен в крупных фракциях оказы-

ваются непрозрачными и не просвечивают по краям.

Для исследования в отраженном свете выключают (или

загораживают) нижний свет и освещают зерна сверху. Ча-

сто под предметное стекло подкладывают белую бумагу с

черной полоской, что дает возможность изучать зерна на

белом и черном фоне. Зерна иголкой или кисточкой разме-

щают в виде узких дорожек (по 1—2 зерна в ряд) для бо-

лее детального изучения и подсчета. Иглой зерна перевора-

чивают и рассматривают их с разных сторон. При необхо-

димости более подробно ознакомиться с каким-нибудь зер-

ном его извлекают иглой, смоченной на конце водой или

глицерином, и рассматривают на отдельном стекле, если

нужно — действуют реактивами, раздавливают (между дву-

мя предметными стеклами) и определяют степень прозрач-

ности, спайность, крепость; изучают в иммерсии, нагревают

и т. д. Для более точного определения зерна, в частности,

на федоровском столике, его помещают в каплю выпаренно-

го бальзама и покрывают покровным стеклом. Так готовят

и постоянные препараты из мономинеральных зерен или

всей фракции.

Для определения твердости зерно помещают на минерал

с известной твердостью и, прижимая концом палочки, про-

водят им по минералу. Царапину смотрят в лупу или под

бинокуляром. Так же получают и черту минерала, для чего

обычно используют фарфоровую пластинку.

Изученные под бинокуляром фракции должны быть опи-

саны. Можно рекомендовать следующую схему описания:

Размер фракции или ее название.

Характер поверхности: чистая она или загрязнена

пленками, мешающими определять минералы, гладкая, по-

лированная, шероховатая или с царапинами, корродирован-

ная.

Форма зерен, прежде всего по степени окатанности.

Иногда важно отметить степень изометричности и другие

особенности, которые выделяются или присущи всей фрак-

ции.

Минералого-петрографический состав. Определяют тип

•фракции (мономинеральная, олигомиктовая, полимиктовая

•и т. д.), перечисляют компоненты, которые описывают. Опи-

сание каждого минерала включает помимо названия его

135

http://jurassic.ru/

содержание, цвет, форму (окатанность, степень изометрич-

ности, характер кристаллографической формы или габитус,

спайность, излом), другие диагностические признаки (блеск,

прозрачность, твердость и др.), вторичные изменения, вклю-

чения. Описание обломков пород помимо названия также

включает содержание, цвет, форму (окатанность, степень

изометричности), зернистость, т. е. структуру, текстуру, кре-

пость, состав, степень сохранности или измененности.

При описании минералов и обломков пород (как и фрак-

ции в целом) следует особо обращать внимание на их одно-

родность и подмечать все признаки неоднородности. Напри-

мер,

при описании кварца может выявиться, что одна часть

его хорошо окатана, а другая — полуокатана или не оката-

на. При дальнейшем изучении и сравнении фракций друг с

другом может выявиться, что кварц этих разновидностей

имеет разное происхождение: хорошо окатанный образовал-

ся за счет прежних осадков, а плохо окатанный — свежий,

недавно поступивший в пути миграции, т. е. происходящий

из магматических или метаморфических пород. Тем самым

уже намечаются разные источники материала породы. Дру-

гие примеры гетерогенности: свежий и сильно измененный

плагиоклаз, розовый и белый калиевый полевой шпат и т. д.

Описание сопровождается зарисовкой зерен фракции в

целом, отражающей в основном степень окатанности. По-

лезно также зарисовывать отдельные компоненты.

После описания фракций их сравнивают между собой по

основным признакам (степени окатанности и составу) и вы-

ясняют черты сходства и различия. Это дает основание для

установления определенной закономерности изменения со-

става в связи с изменением крупности зерна.

В обломочных породах разных типов наблюдается общее

уменьшение содержания минералов и увеличение содержа-

ния обломков пород с увеличением размера зерен; в галеч-

ных фракциях полностью исчезают зерна — минералы.

Как конкретно проявляется эта общая закономерность,

какие минералы исчезают раньше и с каких фракций появ-

ляются обломки пород (а они могут быть и в мелкопесча-

ной и алевритовой фракциях) черты во многом индивиду-

альные и, следовательно, характерные для разных типов

кород. Их и надо установить при сравнении фракций .

Для того чтобы уловить общий характер изменения со-

става, часто бывает достаточно сравнить уже две (лучше —

не соседние) фракции. Поэтому при недостатке времени на

занятиях со студентами можно ограничиться описанием двух

136

http://jurassic.ru/

фракций, например гравийной (5—2 см) и песчаной (0,5—

0,25 мм или 0,25—0,1 мм) и сравнением их друг с другом.

Описание фракций под бинокуляром, с которого начи-

нается минералогический анализ, дает возможность, хотя бы

в предварительной форме, сделать вывод об источниках об-

ломочного материала: какие породы размывались и далеко

ли (или длительно ли) переносился (или перемывался) ма-

териал. При этом следует учитывать не только перечень

минералов и их состав, но и форму и степень однородности

или неоднородности (см. стр. 138).

Пример описания фракций под бинокуляром. Фракция мелкого

гравия (5—2 мм) современного аллювиального песка р. Вори состоит

«з полуокатанных, угловатых и более редких окатанных зерен (рис. 19, а).

Рис.

19. Форма зерен мелкогравийной (а) и среднепесчаной (б)

фракций песка р. Вори:

/ — кварц; 2 — полевой шпат; 3 — глауконит; обломки пород: 4 —

граниты; 5 — песчаники; 6 — кремень

Поверхность пх чистая, гладкая и только местами, преимущественно в уг-

лублениях, сохраняется тонкая железистая пленка. Некоторые зерна име-

ют царапины, другие — корродированы. Состав полимиктовый, субаркозо-

вый. Главные компоненты — кварц (около 60%), полевые шпаты (15—

20%),

обломки гранитов (5—7%), кремней (10%) и песчаников (10%).

Единичными обломками встречаются известняки, кварциты и диориты.

Кварц различный по цвету и окатанности. Преобладают желтые и розо-

ватые, полуокатанные и неокатанные зерна, часто с неровной первично

или корродированной поверхностью. Большинство из этих зерен тождест-

венны кварцу обломков гранитов и кварцитов и, вероятно, произошли за

счет их разрушения, т. е. впервые поступили в пути переноса. Меньше

кварца более светлого — бесцветного, сероватого, зеленовато-дымчатого,

белого, отличающегося и лучшей окатанностью (до хорошей). Поверхность

этих зерен часто матовая.

Полевые шпаты в основном розовые, единично — светло-серые до бе-

лых. По-видимому, это преимущественно калиевый полевой шпат. Ока-

танность слабая, зерна в целом сохраняют свою первичную форму; излом

по спайности, которая большей частью хорошо видна. Большинство ро-

зовых зерен тождественны полевому шпату обломков гранитов.

Обломки гранитов полуокатанные и угловатые; граниты розовые, до-

вольно крупнозернистые, состоят из розового калиевого полевого шпата,

серого прозрачного или желтоватого кварца и реже — слюды (мусковита

« биотита). Обломки кремней полуокатанные и угловатые; кремнии крас-

137

http://jurassic.ru/

ные,

розовые, желтые, зеленовато-серые и серые, афанитовые, с хорошо

выраженным раковистым изломом. Обломки песчаников плохо окатаны;

преобладают песчаники светло-серые, кварцевые; мелкозернистые, несло-

истые, очень слабые, пористые, с небольшим количеством опалового це-

мента; зерна кварца в песчаниках хорошо окатаны. Реже встречаются'

вых — они с глауконитом и, очевидно, с фосфатным цементом, т. е., воз-

можно, являются песчаными фосфоритами. Известняки светло-серые, по-

луокатанные, мелкозернистые, крепкие, окремнелые, вскипают с НС1. Квар-

циты розовые и серые, полуокатанные, мелко- и крупнозернистые. Диори-

ты зеленовато-серые, хорошо окатанные, среднезернистые.

Фракция среднезернистого песка (0,5—0,25 мм) того же-

аллювия неоднородна по степени окатанности (см. рис. 19, б). Она состо-

ит примерно поровну из полуокатанных и неокатанных зерен, с одной

стороны, и хорошо окатанных, округлых зерен,— с другой. Поверхность

зерен чистая. Состав мономинеральный, кварцевый. Кварц по форме под-

разделяется на два типа. Кварц первого типа розоватый, желтоватый,

дымчато-серый, светло-серый и бесцветный аналогичен во многом кварцу

гравийной фракции. Поверхность зерен в основном чистая, хотя в неров-

ностях и углублениях нередко сохраняется железистая пленка. Кварц

второго типа большей частью бесцветный или светло-серый, с гладкой'

блестящей или несколько матовой поверхностью. Он сходен с кварцем

обломков светлых песчаников, встречающихся в гравийной фракции. Из-

других зерен единично встречаются полевые шпаты, глауконит, фосфори-

ты,

роговая обманка. Полевые шпаты розоватые и светло-серые, полуока-

танные, со спайностью в двух, а иногда в одном и в трех направлениях.

При плохом выражении спайности они мало отличаются от кварца, к.

которому, возможно, отнесены некоторые их зерна. В целом полевые

шпаты этой фракции и гравия однотипны. Глауконит темно-серый с едва-

заметным зеленоватым оттенком, с гладкой блестящей поверхностью, ок-

руглый или почковидный, часто с белесоватыми полосками — трещинками,

разбивающими его как бы на септы, слабой крепости, при раздавливании

образующий землистый зеленый или зеленовато-бурый чешуйчатый по-

рошок. Фосфориты темно-серые, коричневатые, округлые и полуокатанные,

с блестящей гладкой, как у глауконита, или матовой шероховатой по-

верхностью, средней крепости; при раздавливании образует темный ко-

ричневато-серый порошок. Роговая обманка темно-серая с зеленоватым

оттенком, призматическая, неокатанная, с совершенной спайностью по-

призме.

Сравнение фракций среднезернистого песка и мелкого гравия аллю-

вия р. Вори показывает как их общие черты, так и различия. К первым

относится однотипность полевых шпатов и большей части кварца. Ко

вторым — разное содержание кварца (около 95—100% и 50%), полевых,

шпатов (единичные зерна и 15%), содержание обломков пород в гравий-

ной фракции и глауконита — в песчаной. В целом гравийная фракция

более разнообразна по составу. Она отличается также и меньшей окатан-

ностью зерен,

Резкое преобладание кварца в составе описанных фракций свидетель-

ствует о том, что источником обломочного материала были в основном

ранее существовавшие осадочные породы, точнее — пески и песчаники.

Это подтверждается наличием в составе гравийной фракции обломков сла-

бых кварцевых песчаников, состоящих из хорошо окатанного кварца, ана-

логичного одному из типов кварца фракции 0,5—0,25 мм. Вместе с тем-

большая часть кварца другого типа — хуже окатанного,— вероятно, не-

давно поступила в пути миграции. Сходство его с кварцем гравийных.

138

http://jurassic.ru/

зерен, наличие среди последних кварцсодержащих обломков магматиче-

ских (гранитов) и метаморфических (кварцитов) пород позволяет считать,

что кварц другого типа образовался в основном в результате разрушения

этих пород. Последнее подтверждается значительным содержанием среди

гравийной фракции полевых шпатов, аналогичных таковым в гранитных

обломках.

Для решения следующего вопроса — какие же конкретные породы,

т. е. какие именно песчаники, граниты, кварциты и другие, были источ-

ником обломочного материала аллювиального" песка — надо обратиться

к геологии бассейна р. Вори.

Разделение тяжелыми жидкостями

Главнейшим из подготовительных методов минералоги-

ческого анализа обломочных компонентов пород является

разделение их по удельному весу тяжелыми жидкостями.

Оно используется для выделения (обогащения) редких

(акцессорных) минералов породы, которые без этого прак- •

тически нельзя изучить, так как при среднем содержании их

в породе меньше 1% они теряются среди массы породо-

образующих компонентов. Акцессорные минералы, представ-

ляющие, несмотря на свое незначительное содержание,

•большой теоретический и практический интерес, обладают,

как правило, большим, чем породообразующие компоненты,

удельным весом, что и используется в данном методе для

их выделения.

Метод подобен флотации и заключается в том, что поро-

да в зернах или гранулометрические фракции, помещенные

в тяжелую жидкость (с удельным весом больше 2,7-—2,8),

разделяются ею по удельному весу на две — легкую и тяже-

лую—

фракции, из которых легкая всплывает, а тяжелая

тонет. После этого их легко отделить друг от друга и изу-

чать самостоятельно. Подбирая жидкости с разными удель-

ными весами, можно выделять не две, а большее число

•фракций, что облегчает диагностику минералов.

Для разделения необходимы прежде всего тяжелые

жидкости, а также сосуды, фильтры, промывные жидкости.

В настоящее время известны многие жидкости, которые

используются для такого разделения, и число их, вероятно,

•будет увеличиваться. Наиболее употребительными считают-

ся жидкость Туле и бромоформ. Как и другие, применяемые

для разделения, они не должны химически воздействовать

на минералы, терять прозрачность. Эти жидкости должны

•быть стойкими (сохранять свой удельный вес) в течение

длительного времени и легко разбавляемыми до нужного

удельного веса.

139

http://jurassic.ru/