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

Подождите немного. Документ загружается.

Жидкость Туле — водный раствор двойной соли —

йодистой ртути и йодного калия (HgI

-KI), желтого цвета,

с максимальным удельным весом в 3,17—3,19. Достоинства

ее — нелетучесть (но все же из-за ядовитости соединений

ртути вообще работать лучше под тягой) и легкая раство-

римость в воде, благодаря чему ее можно разбавлять водой

до нужного удельного веса и промывать полученные фрак-

ции. Недостатками является медленная фильтруемость и

сильная ядовитость. Жидкость Туле активно воздействует

на металлы, сульфиды, минералы группы глин и на органи-

ческие вещества, что исключает применение резиновых

отводов делительных воронок.

Бромоформ — бесцветная жидкость состава СНВг

с максимальным удельным весом 2,85—2,90. Достоинства

ее — легкая фильтруемость и химическая нейтральность, а

недостатки — легкая испаряемость, сильный запах, нестой-

кость (легко разлагается на свету, особенно под действием

солнечных лучей) и несмешиваемость с водой. Поэтому про-

мывать полученные фракции надо спиртом (ректификатом)

или бензолом, эфиром, в которых она растворяется; рабо-

тать следует обязательно под тягой с закрытыми воронками,

а хранить — в темной склянке.

Описание других тяжелых жидкостей, а также и твердых

веществ, применяемых для этих же целей в виде расплавов,

можно найти в других руководствах по литологии и шлихо-

вому анализу (Преображенский и Саркисян, 1954; Логви-

ненко, 1957, 1962; Чуева, 1954; Захарова, 1960; Копченова,

1951;

Ложкин, 1962).

Разделение можно производить в любом стеклянном со-

суде,

фарфоровой чашке, стакане, бюксе, а также (не для

жидкости Туле) в обычной воронке, снабженной резиновым

отводом для зажима. Однако чаще всего употребляют спе-

циальные делительные воронки, снабженные внизу краном,

а вверху—притертой пробкой. Форма и размеры воронок

различны. Важным является поперечное сечение воронки,

которым определяется величина навески. Для того чтобы

разделение было наиболее полным, надо брать малые на-

вески, но это дает небольшой выход тяжелой фракции. Наи-

более выгодной считают ту навеску, которая дает всплываю-

щий на жидкости слой легкой фракции толщиной в 1 мм..

Тогда преобладающая часть тяжелых минералов может

«пробиться» через этот слой и опуститься ниже. Для воро-

нок с сечением в 3—5 см в диаметре величина навески рав-

на примерно 2—5 г.

140

http://jurassic.ru/

Время разделения зависит от величины зерен и различия

в удельных весах тяжелых и легких минералов. Для песча-

ных фракций (крупнее 0,1 мм) оно равно нескольким часам

(до 6—12 часов), а для мелкого алеврита (0,05—0,01 мм) —

одним суткам. Поэтому часто для их разделения применяют

центрифуги или сепаратор Мошева (Преображенский и Сар-

кисян, 1954; Рухин, 1961 и др.).

Выбор жидкости, вернее, ее удельного веса определяется

многими особенностями: составом минералов (их удельным*

весом, рис. 20), их количественными соотношениями, целям»

исследования. Наиболее часто употребляют жидкости с

удельным весом от 2,75 до 2,85. Если в породе много карбо-

натов, приходится брать более тяжелую жидкость или пред-

варительно обрабатывать тяжелую фракцию (или навеску)'

соляной кислотой. Однако последнее приводит также к рас-

творению апатита и некоторых других минералов, что неже-

лательно.

Более удобной следует считать жидкость с удельным ве-

сом 2,85—2,9: она дает наиболее чистую тяжелую фракцию,,

без кальцита, доломита, кварца и других породообразующих

легких минералов, которые часто из-за включений или же-

лезистых рубашек опускаются вместе с тяжелыми минера-

лами и загрязняют тяжелую фракцию, затрудняя ее изуче-

ние и подсчет. Слюды этой жидкостью, как и более легкой,

делятся на две части, одна из которых попадает в легкую,

а другая — в тяжелую фракцию, что не позволяет опреде-

лить точное количество слюды. Однако чаще всего прихо-

дится все же идти на исключение слюды из подсчетов —

из-за трудностей выделения ее в одной фракции.

Детальному минералогическому исследованию иммерси-

онным методом в обязательном порядке подвергаются

обычно не все гранулометрические фракции песчано-алев-

ритовых пород, а только алевритовые и мелкопесчаная

(0,01—0,05;

0,05—0,1 и 0,1—0,25 мм). Выбор этих фракций

обусловлен двумя причинами: во-первых, они наиболее бо-

гаты минеральными водами (в более крупных и более мел-

ких список минералов беднее); во-вторых, их можно и

удобно изучать под микроскопом, так как такие зерна близ-

ки к нормальной толщине шлифа (0,03 мм); более крупные

зерна, превосходящие шлиф по толщине больше чем в 8—9

раз,

часто становятся уже непрозрачными или не погасают

в скрещенных николях из-за дисперсии света, а цвета интер-

ференции их очень сильно отличаются от стандартных; более

мелкие зерна также трудно определить оптически из-за

141

http://jurassic.ru/

очень низких цветов интерференции и малых размеров.

Отмеченные выше три фракции перед разделением тяжелы-

ми жидкостями смешивают вместе и берут общую навеску

Можно делить и изучать их раздельно.

Рис.

20. Распределение минералов по удельному весу (из

Ход работы по разделению тяжелыми жидкостями сла-

гается из следующих операций.

Проверка удельного веса жидкости и, если нужно,

142

http://jurassic.ru/

приготовление жидкости с заданным удельным весом.

Удельный вес обычно определяют с помощью пикнометра,

т. е. колбы с единичным объемом — 1 см

, 10 см

и др.

В предварительно взвешенный пикнометр наливают до от-

1 1

•а

«г

Л»

[

1 1 1 1

1 1 1 •

1 1

•

1 1 г 1

•

1 1

•

f I I 1

1 1 1

•

1 1

•

1 1 1

•

1 1

•

1 •1 1

1 1 L

•

2,0

2,2

2Л

2,6

3,0

3,2

3,<f

3,6

3,1

6,0

8,0

10,0

20.0

Преображенского и Саркисяна, 1954, стр. 66—67, рис. 40)

метки жидкость и затем снова взвешивают. Разность весов

дает удельный вес. Можно его приблизительно определить

с помощью набора минералов с известными удельными ве-

сами, а также, более точно, — ареометрически.

143

http://jurassic.ru/

Приготовление и проверка делительной воронки, шта-

тива, двух обычных воронок—с сухими фильтрами — и двух

стаканов под ними. Кран и пробка должны быть плотно

притерты и не пропускать жидкость. Для проверки нали-

вают немного жидкости и переворачивают воронку, а затем

устанавливают на кольце штатива. Под нее подставляют

один из фильтров.

Приготовление средней пробы и взятие из нее наве-

ски (2—5 г для обычных воронок). Взвешивают ее обычно

на технических весах.

Навеску через обычную сухую воронку засыпают в де-

лительную, в которой уже имеется немного тяжелой жидко-

сти (см. пункт 2). В воронку без жидкости засыпать наве-

ску не рекомендуется, так как зерна легких минералов мо-

гут застрять в нижней узкой части.

Наполнение воронки жидкостью до уровня наиболь-

шего сечения и перемешивание навески резиновой палочкой

или взбалтыванием и опрокидыванием самой воронки.

6. Отстаивание в течение

6—24

час.

7. Сливание на один из фильтров тяжелой фракции. Для

этого вынимают пробку воронки, а ее кран поворачивают

отверстием вдоль канала воронки. Следят, чтобы на фильтр

не ушла легкая фракция.

8. Сливание на другой фильтр легкой фракции.

9. После фильтрации жидкость из-под воронок выливают

снова в склянку.

10.

Промывка воронки и фильтров. Промывную жидкость

обычно также собирают в отдельную посуду для регенера-

ции (восстановления) тяжелой жидкости (см. ниже).

11.

Просушивание фракций на фильтрах под тягой или

в сушильном шкафу (при температуре не выше 100°); не

следует забывать надписывать на фильтрах (лучше до про-

сушивания) тип фракции, ее размер и номер образца. Лег-

кую фракцию часто выбрасывают, так как породообразую-

щие минералы можно изучать в неделенных гранулометри-

ческих фракциях.

12.

Взвешивание на технических весах. Вес фракции вме-

сте с номером образца, размером зерен надписывают на

пакете, в котором она будет храниться.

Жидкость Туле восстанавливают из промывной медлен-

ным выпариванием, пока удельный вес не достигнет нужной

величины. Бромоформ очищают кристаллизацией при мед-

ленном охлаждении до температуры ниже 9°. Незастывшую

жидкость — примесь — сливают, а из кристаллов нагрева-

144

http://jurassic.ru/

нием получают бромоформ. Если промывка велась спиртом,

бромоформ очищается легче. Для этого в большой делитель-

ной воронке водой разбавляют промывную жидкость не ме-

нее чем в два раза, сильно встряхивают (образуется белая

эмульсия) и оставляют стоять на несколько часов. При этом

спирт смешивается с водой, а чистый бромоформ, который

крупными каплями или целым слоем собирается на дне,

спускается через кран.

Разделение по магнитным свойствам

Иногда полезно тяжелую фракцию (или породу в целом)

разделить по магнитным свойствам на более дробные

фракции, которые легче затем изучаются. Обычно это де-

лается при очень большом содержании рудных минералов,

маскирующих нерудные, а также для диагностики и учета

содержания различных рудных минералов. Простым магни-

том (подковообразным или даже магнитной стрелкой) вы-

деляют наиболее магнитные минералы — магнетит, железо,

пирротин. Для этого магнит заворачивают в папиросную

или другую тонкую бумагу и медленно проводят им по рас-

сыпанной тонким слоем породе или фракции. Приставшие

зерна собирают на другую бумагу.

Электромагниты позволяют выделить ряд фракций по

интенсивности магнитных свойств (Мильнер, 1934; Преобра-

женский и Саркисян, 1954; Логвиненко, 1957, 1962).

Изучение в иммерсионных препаратах

Хотя обломочные породы в иммерсионных препаратах

изучаются по общей методике, все же в применении к этой

группе пород она имеет свои особенности. Одна из них

определяется невозможностью подобрать жидкости к пока-

зателям преломления многих высокопреломляющих минера-

лов (циркон, сфен, рутил и другие), потому что таких

жидкостей не существует в природе. Поэтому необходимо

научиться оценивать с достаточной точностью глазомерно

преломление таких минералов. Вторая особенность заклю-

чается в необходимости более пристального изучения формы

минералов как для диагностики последних, так и для опре-

деления источника сноса и характеристики переноса. Обло-

мочные минералы, будучи разобщенными в путях миграции,

проявляют свои физические и кристаллографические осо-

бенности (твердость, наличие или отсутствие спайности и

145

http://jurassic.ru/

другие) более полно и это отражается прежде всего на их

форме — окатанности, изломе и т. д. Наконец, упомянем

более частое применение методов подсчета для установле-

ния объективных количественных соотношений между мине-

ралами, что необходимо как в классификационных целях (по

породообразующим минералам), так и для стратиграфиче-

ского расчленения отложений и определения источников сноса.

Легкую и тяжелую фракцию изучают порознь. Легкая

фракция чаще всего имеет довольно простой состав, кото-

рый и определяется сравнительно легко. Тяжелая фракция,,

наоборот, нередко-оказывается богатой минералами, изуче-

ние которых отнимает много времени. Поэтому надо стре-

миться выработать приемы быстрой работы. Остановимся

на этом подробнее.

Тяжелая фракция обычно подробно изучается и описы-

вается в одной жидкости и только для определения прелом-

ления некоторых минералов подбираются жидкости так, как

об этом говорилось в общей части (стр. 45—52). Этими ми-

нералами являются неизвестные, точнее те из них, прелом-

ление которых лежит в диапазоне преломлений жидкостей

набора. Для этого минералы извлекают иглой из препарата

или, если фракции много, готовят новый препарат с необхо-

димой жидкостью.

Чаще, однако, показатель преломления минералов опре-

деляют глазомерно, причем не относительно, а в абсолют-

ных величинах, хотя и ориентировочных. При некотором

навыке, пользуясь сравнительным методом, можно опреде-

лять его с точностью до нескольких сотых. А этого вполне

достаточно, чтобы пользоваться определительными таблица-

ми (см. табл. 2—7). Обычно во фракции всегда найдется

известный минерал. Сравнивая с его рельефом рельеф неиз-

вестного минерала, можно приблизительно определить пока-

затель преломления последнего. С увеличением числа изве-

стных минералов, а также с опытом уточняется глазомер-

ная оценка преломления новых минералов.

Для глазомерного определения показателя преломления

имеет значение выбор жидкости. Можно брать жидкость с

преломлением канадского бальзама, но лучше вге же поль-

зоваться более высокопреломляющими (например,

сп=1,6).

Эта жидкость (или близкие к ней — большая точность тут

излишня) удобна тем, что кварц, полевые шпаты и другие

породообразующие минералы, случайно попавшие в тяже-

лую фракцию, будут иметь отрицательный рельеф, а почти,

все акцессорные — положительный. Кроме того, эта жид-

146

http://jurassic.ru/

кость близка по преломлению к турмалину, апатиту и дру-

гим, определение которых этим облегчается. Можно брать

и еще более высокопреломляющие жидкости (например, с

Следует помнить, что минералы тяжелой фракции при

встряхивании в бюксе или пакете легко сортируются по

удельному весу, и поэтому при взятии очередной порции

фракцию надо тщательно перемешать перекатыванием и ло-

паткой взять среднюю пробу. Все, что попало на лопатку,

следует высыпать на предметное стекло, распределить ров-

ным слоем (не встряхиванием) и лишнее сдвинуть лопаткой

в бюкс. Если ссыпать излишек, наклонив стекло, то на

стекле останутся более легкие минералы, и препарат не бу-

дет представительным.

Когда препарат приготовлен, его бегло просматривают,

оценивают состав, намечают минералогические виды, а за-

тем начинают определять и описывать минералы. Всегда

надо начинать с уже известных или легче определимых:

цветных, плеохроичных или замечательных по форме и дру-

гим признакам (гранат, турмалин, эпидот, ставролит, рутил,

циркон, кианит и т. д.). После них легче определить другие

•бесцветные и менее характерные минералы. Описание со-

провождается зарисовкой. Рудные минералы изучают в от-

раженном свете с фиксацией не только цвета, но и оттенка

и блеска. Оценивается их магнитность — к препарату подно-

сится подковообразный магнит. При движении последнего

зерна магнетита также будут двигаться в препарате. Следует

«меть в виду, что более крупные из них, прижатые стеклом,

могут не реагировать на магнит.

У начинающих при изучении фракции часто наблюдается

•боязнь потерять зерно; изучение свойств минерала произво-

дится нередко по одному или двум встреченным зернам.

Зерна несколько другой формы не признаются за этот же

минерал. Необходимо шире взглянуть на фракцию и мине-

рал и постараться еще до определения последнего найти

как можно больше его зерен. Это облегчит определение,

избавит его от случайности и поможет при подсчете.

После изучения и описания фракции можно приступить

к подсчету. Для получения объективных, а не случайных

данных о содержании минералов в тяжелой фракции необ-

ходимо, как установлено специальными исследованиями,

просчитать подряд, без пропуска, не менее 300 зерен: увели-

чение числа зерен существенно не увеличивает точность

подсчета.

147

http://jurassic.ru/

Перед подсчетом необходимо выписать в столбик все

минералы фракции. В список можно включить и неопреде-

лимые минералы. Однако, если их окажется свыше 5—10%,.

это сильно обесценит данные по другим минералам. Поэто-

му надо постараться определить все минералы или свести,

к минимуму группу неопределенных минералов.

При подсчете препарат передвигают рукой или препара-

товодителем, укрепленным на столике микроскопа. Во избе-

жание перекатывания и плавания минералов столик должен

быть горизонтальным. Начинают подсчет с края препарата.

Считают по четвертям или, если мало зерен, сразу по всему

полю зрения и против каждого минерала записывают число

его зерен, попавших в поле зрения. Если для определения

минерала нужно повернуть столик, замечают по двум зер-

нам — одному в центре, а другому — на одной из нитей

окуляра — положение столика, чтобы затем снова привести

столик в прежнее положение.

Закончив подсчет в пределах одного поля зрения и заме-

тив крайние зерна, препарат передвигают на соседний уча-

сток. Если по одной линии подсчета не наберется 300 зерен,

подсчет ведут по параллельной. При этом также надо сле-

дить за тем, чтобы не считать два раза зерна, уже просчи-

танные по первой линии. Часто оказывается, что в одном

препарате не хватает нужного количества зерен. Подсчет

продолжают во втором или третьем препарате, пока общее

число зерен не достигнет 300. После этого зерна суммируют

по минералам, затем находят общую сумму (она обычно

бывает больше 300) и, приняв ее за 100%, вычисляют про-

центное содержание каждого минерала.

Далее следует обработка и интерпретация данных ана-

лиза: определение по преобладающим минералам типа

фракции, степени ее однородности, участие в ее составе ми-

нералов стойких и нестойких и т. д. Это служит материа-

лом для определения в комплексе с породообразующими

минералами состава питающей провинции и отчасти ха-

рактера переноса материала.

Примеры описания минералов в зернах. Пикотит темно-красный до

непрозрачного (в крупных зернах), изометричный, слабоокатанный и уг-

ловатый; на многих зернах сохраняются грани октаэдра; излом раковис-

тый, спайности нет или она несовершенна; изотропный, кубический, с

высоким (около 2) показателем преломления.

Апатит бесцветный, окатанный и полуокатанный, слабо удлиненный,

призматический; некоторые зерна овальные; спайность, вероятно, имеется,

но она несовершенная: только на единичных зернах видны продольные-

трещинки; излом неровный; показатель преломления довольно низкий

(около 1,63—1,64), двупреломление низкое; интерференционная окраска

148

http://jurassic.ru/

белая и сероватая, погасание прямое; одноосный, так как в сходящемся

свете обнаруживает фигуру креста; знак определить не удалось, удлине-

ние отрицательное. Наряду с чистыми много зерен содержат темные, оче-

видно, рудные включения.

Роговая обманка зеленая, неокатанная или, реже, слабоокатанная,

удлиненная, призматическая или уплощенная; боковые грани обычно па-

раллельны, образованы сколом по спайности, иногда ступенчатым, а кон-

цы — большей частью неровные, изредка — зубчатые, расщепленные; спай-

ность совершенная вдоль призмы в двух направлениях, т. е. по призме;,

показатель преломления сравнительно невысокий (около 1,7); двупрелом-

ление довольно низкое, очевидно, порядка 0,015; интерференционные-

окраски даже в наиболее толстых зернах — второго порядка, а у упло-

щенных — первого; угасание косое, угол погасания Ng со спайностью

до 20°; удлинение положительное; двуосный; плеохроирует умеренно в

зеленых и отчасти желтоватых тонах; многие зерна содержат большое

количество непрозрачных, рудных включений, часто . группирующихся в

цепочки вдоль зерна, очевидно по трещинкам спайности; большинство-

зерен несвежие, измененные, именно хлоритизированные, о чем свиде-

тельствуют пониженные преломление, двупреломление, угол погасания И'

интенсивность плеохроизма, зеленая окраска и отсутствие четких бурых

или желтых тонов; рудные включения, вероятно, представляют собой вы-

деления железистого компонента при хлоритизации.

Пример заключительной характеристики тяжелой фракции после ее

изучения и подсчета. «Тяжелая фракция, выделенная из песчаника аален-

ской угленосной толщи Дагестана, имеет в основном турмалин — апатит —

цирконовый состав и представляется в целом однородной, состоящей пре-

имущественно из стойких минералов. Помимо отмеченных встречаются-

рутил и другие титанистые минералы, гранат, пикотит, цоизит, ильменит,

магнетит, составляющие вместе около 15%, а также единичные зерна

ставролита, кианита, хлоритоида, роговой обманки и моноклинного пи-

роксена. Подобный состав тяжелой фракции свидетельствует о том, что-

размывались в основном осадочные и в меньшей мере — магматические-

и метаморфические породы».

Изучение в шлифах

Основным лабораторным методом исследования обло-

мочных пород, особенно песчаников и алевролитов, а также-

и гравелитов, является их изучение и описание в шлифах.

Достаточно крупные размеры зерен позволяют для опреде-

ления минералого-петрографического состава в большинстве

случаев ограничиваться этим оптическим методом, и только-

более подробное изучение состава цемента требует в неко-

торых случаях применения иных методов (стр. 166). В шли-

фах! также полно могут быть изучены структура и мелкая

текстура пород.

Схема описания обломочной породы в шлифе несмотр»

на ряд отличий в целом повторяет общую схему, рассмот-

ренную выше (стр. 16), а также порядок макроскопического-

описания (стр. 12, 94):

149

http://jurassic.ru/