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

Подождите немного. Документ загружается.

Название породы.

Структура: а) размер зерен — максимальный и мини-

мальный; б) размер преобладающей фракции; в) сортиров-

ка зерен; г) форма зерен; д) соотношение формы и размера

зерен.

Текстура.

Минералого-петрографический состав обломочной ча-

сти:

а) главные, породообразующие компоненты; б) второ-

степенные, акцессорные компоненты.

Цемент: а) тип и количество цемента; б) состав и

структура; в) пористость.

6. Включения: а) минеральные, б) органические (или

органогенные).

Вторичные изменения.

8. Прочие признаки.

Содержание этих пунктов описания, во многом полно-

стью аналогичное макроскопическому описанию, подробно

было рассмотрено на стр. 94—104, поэтому здесь можно

ограничиться краткими замечаниями.

Изучение обломочной породы в шлифах естественно на-

чать,

после общего знакомства, с ее строения, т. е. со струк-

туры и текстуры. Структура, как отмечалось, не исчерпы-

вается зернистостью или гранулометрией (включающей и

сортировку) и формой зерен, а определяется также соотно-

шением обломочной части и цемента и типом последнего.

Однако размер зерен — основной элемент в понятии «струк-

тура» и главный классификационный признак обломочных

пород (стр. 84).

Структура обломочной породы в шлифе может быть изу-

чена с разной степенью детальности. Как минимумом мож-

но ограничиться изучением ее в объеме макроскопического

описания (стр. 94): измерением диаметров самых крупных

и самых мелких зерен и диаметров конечных (граничных)

зерен преобладающей фракции; визуальным определением

степени сортировки, формы зерен и соотношения последней

с размером, т. е. выяснением того, не отличаются ли зерна

разного размера лучшей окатанностью или другими особен-

ностями формы. В первом пункте охватывается весь спектр

размерностей, даже в хорошо отсортированных породах

включающий несколько стандартных фракций. Чтобы на-

звать породу, надо выделить из этого Спектра главную, пре-

обладающую фракцию' (стр. 97) или, если не выделяется

•одна,—две соседние стандартные фракции (а не средний

диаметр Md, который неудобен для этой цели). Определение

150

http://jurassic.ru/

содержания преобладающей фракции дает возможность-

оценить и степень сортировки (стр. 97). При описании фор-

мы помимо определения степени окатанности (по трехбалль-

ной или другой шкале — стр. 98—99) полезно отмечать

степень изометричности или неизометричности обломков, а

также корродированность их, что довольно часто наблю-

дается в обломочных породах.

В шлифе структура может быть изучена более детально,

особенно у песчаников и алевролитов, т. е. может быть про-

изведен гранулометрический анализ путем измерения подряд

поперечников 300—500 зерен. Измерение ведется окуляром

с линейкой. На шлифах — обычно на одном, перпендику-

лярном слоистости, или, лучше, на нескольких, различно к

ней ориентированных, — проводят линии, вдоль которых ве-

дут измерения. Измеренные зерна распределяют по фрак-

циям. Так как в шлифах мы имеем дело со срезами зерен,

проходящими не всегда через их центр, то содержание мел-

ких фракций будет завышаться, а крупных — занижаться по

сравнению с данными непосредственного гранулометрическо-

го анализа (например, ситового) или измерения зерен рых-

лых пород.

Вопрос о соотношении данных разных методов в настоя-

щее время еще не решен, хотя многими исследователями

предложены разные поправочные коэффициенты (Рухин,

1961,

стр. 500—501). Так, А. М. Журавский установил, что

средний размер песчаных зерен в шлифах приблизительно-

на 25% меньше действительного. Следовательно, для полу-

чения последнего надо полученный в шлифах размер умно-

жить на 1,25. Крумбейн для установления истинного средне-

го диаметра зерен предлагает умножать видимый в шлифе-

средний диаметр примерно на такой же коэффициент — на

1,27, т. е. Md=Md видимомуX 1,27. В. Н. Шванов и

М. Б. Марков различают искажения размеров крупных и

мелких песчаных зерен, вносимые срезанием их не через

центр. Так, третью (большую) квартиль, средний диаметр и

первую квартиль, вычисленные по данным измерения зерен

в шлифах, по их мнению, следует умножать соответственно

на 1,12, 1,15 и 1,18 — на величины, близкие к называвшимся

выше.

Текстура песчаников и алевролитов в шлифах гораздо

чаще, чем в образце, оказывается беспорядочной, что и при-

ходится отмечать при описании. Однако при внимательном:

рассмотрении шлифа нередко удается выявить признаки и

причину слоистости — параллельную ориентировку удлинен-

151

http://jurassic.ru/

!ных зерен, органических остатков, конкреций, линзочек це-

мента, некоторые различия в крупности зерна.

Минералого-петрографический состав обломочной части,

как уже отмечалось, может быть изучен в шлифах подроб-

но,

с исчерпывающей полнотой. Все неясные и неточные

визуальные определения состава мелкозернистых пород

проверяются и уточняются в шлифах. Порядок описания со-

става в основном остается таким же, как и при макроско-

пическом изучении (стр. 100) и как это дано было в главе I

для всех пород, а содержание — значительно увеличивается

за счет кристаллографических и оптических свойств — цве-

та, формы, спайности, оптического характера минерала

(изотропный, анизотропный), показателя преломления, дву-

преломления, осности, оптического знака, угла и характера

угасания, удлинения, плеохроизма, включений и т. д.

(стр.

18—19).

Определение размера зерен каждого минерала (или об-

ломков пород) и описание формы—-окатанности, степени

изометричности, габитуса, кристаллографических очерта-

ний— помогает диагностике этих компонентов и выявляет

их разнородность (гетерогенность). Изучение связи размера

и формы с минералого-петрографическим составом не яв-

ляется, как это кажется на первый взгляд, повторением

описания этих свойств, данного при характеристике струк-

туры, когда надо было отвлекаться от отдельных минералов,

чтобы увидеть их общий размер и общую степень окатанно-

сти,

в которых отражены условия их переноса в едином

потоке независимо от состава. При этом могли быть замече-

ны и черты разнородности материала, но также общие, не

относящиеся к отдельным минералам или обломка"м пород,

а просто к такой-то группе зерен, песчинок (стр. 138).

В случае мономинерального состава обломков излишне по-

вторять описание их размера и формы, поскольку они даны

были при характеристике структуры.

Из минералов породообразующими являются только

кварц, полевые шпаты и, реже, глауконит, амфиболы, пи-

роксены, слюды. Поскольку кварц устанавливается без тру-

да, при его описании характеристика многих оптических

свойств опускается (стр. 19), а отмечается только характер

погасания (нормальный или волнистый), наличие включе-

ний, трещиноватость и другие индивидуальные особенности.

При характеристике полевых шпатов надо описать особен-

ности их двойникового строения и угасания, характер вто-

ричных изменений (пелитизация калиевых полевых шпатов,

i52

http://jurassic.ru/

серицитизация кислых и соссюритизация средних и основных;

плагиоклазов), по которым надо определить минерал и его

номер (у плагиоклазов).

Глауконит в строгом смысле не является обломочным

минералом, поскольку он образуется в бассейне седимента-

ции, хотя нередко оказывается перемытым (переотложен-

ным).

Последнее, а также его структурное положение (он

вместе с другими обломочными минералами образует кар-

кас породы, по отношению к которому цемент является вто-

ричным) позволяет рассматривать его вместе с обломочны-

ми компонентами. Хотя диагностика глауконита большей

частью незатруднительна благодаря его характерной округ-

лой, нередко почковидной форме, зеленому цвету, агрегат-

ному строению, описать его надо по возможности подроб-

нее.

Как непрочный и химически нестойкий минерал он не

выдерживает длительной транспортировки. Ее признаками

являются обломочная угловатая форма, нередкая окислен-

ность (бурая гидроокисная каемка или бурый цвет всего-

зерна),

а также одинаковый размер с другими обломочны-

ми компонентами. Наоборот, свежесть минерала, его слож-

ная почковидная форма, интенсивная радиальная трещино-

ватость, благодаря которой зерно распадается на слабо-

связанные друг с другом секторы, другой (чаще всего боль-

ший) размер по сравнению с обломочными компонентами

свидетельствуют о непереотложенности глауконита. Различ-

ная густота (яркость) зеленого цвета позволяет в какой-то-

мере судить о количестве железа в минерале (у темно-зеле-

ных его больше, чем у почти бесцветных) и отчасти об

условиях образования (Л. И. Горбунова). Глауконитовые

зерна в скрещенных николях обычно не гаснут (или обла-

дают агрегатным погасанием), потому что представляют со-

бой агрегат мелких (0,05—0,01 мм и мельче) кристалликов

чешуйчатой формы, разглядеть которые можно при больших

увеличениях (объектив 20

или 40

). При этом устанавли-

ваются желтоватые цвета интерференции (первый порядок),

сильно маскирующиеся собственной зеленой окраской, и.

нлеохроизм.

Особое внимание следует обратить на обломки пород,

которые в шлифах диагностируются большей частью хоро-

шо.

Их характеристика включает помимо названия цвет,

форму, структуру, текстуру, состав, степень сохранности.

Для определения этих компонентов требуется хорошее зна-

ние не только осадочных, но и магматических и метамор-

153-

http://jurassic.ru/

•фических пород, поскольку все они встречаются в обломках.

]В случае малых размеров последних и плохой сохранности

iHe

всегда .удается диагностировать их уверенно. Это особен-

но часто относится к эффузивам, которые бывают представ-

лены несвежими, сильно измененными зернами. Характер

вторичных изменений сам является хорошим диагностиче-

ским признаком, позволяющим определить если не конкрет-

ный тип породы (андезит, базальт, липарит и т. д.), то при-

надлежность к одной из групп — кислым, средним и основ-

ным эффузивам.

Кислые эффузивы (липариты, дациты) несколько меньше

других подвержены изменениям, которые выражаются в

окремнении, серицитизации, ожелезнении и реже хлоритиза-

ции. По характерному составу (присутствию кварца во

вкрапленниках и основной массе, кислым плагиоклазам, не-

большому содержанию темноцветных), по цвету и структу-

рам (фельзитовой, сферолитовой, витрофировой, гиалопили-

товой и др.) чаще всего удается уверенно отличить эти об-

ломки от более основных. Однако нередко их можно спутать

с обломками кремнистых пород и микрозернистых кварци-

тов,

когда кислые эффузивы представлены обломками

основной массы (без вкрапленников) фельзитовой и микро-

•фельзитовой структуры.

Средние эффузивы (андезиты, трахиты) отличаются как

цветом, составом (средним плагиоклазом, несколько боль-

шим количеством темноцветных, представленных чаще все-

го роговыми обманками, отсутствием кварца), так и струк-

турой основной массы, которая в целом лучше раскристал-

лизована (микролитовая, андезитовая, пилотакситовая, тра-

хитовая, реже — гиалопилитовая структуры), а также вто-

ричными изменениями: хлоритизацией, эпидотизацией и

ожелезнением.

Основные эффузивы (базальты, диабазы) выявляются

по еще более темному цвету, большому количеству темно-

цветных (чаще всего пироксенов), основному плагиоклазу,

•отсутствию кварца, более зернистым структурам основной

массы (интерсертальная, диабазовая, долеритовая, реже

гиалопилитовая и др.) и вторичным изменениям — актино-

литизации, эпидотизации и хлоритизации темноцветных и

стекла и соссюритизации плагиоклазов; они могут быть так-

же и ожелезнены.

Обломки интрузивных пород встречаются реже эффузи-

вов,

особенно в песчаниках. Из-за более крупнозернистых

структур установить их сравнительно легко. То же относит-

154

http://jurassic.ru/

ся и к большинству обломков метаморфических пород

(кварцитам, амфиболитам, гнейсам, сланцам и другим), для

которых характерны гранобластовые или лепидогранобла-

стовые структуры и специфический состав. По размеру зе-

рен они варьируют от крупнозернистых до микрозернистых.

В последнем случае определение их затруднено и кварциты

могут быть приняты за обломки кремнистых пород и основ-

ную массу эффузивов и наоборот, амфиболиты — за изме-

ненные эффузивы и т. д. Метаморфические породы наряду

с изометричными очень часто дают зерна удлиненные, вытя-

нутые по сланцеватости (см. рис. 25). Особенно это харак-

терно для сланцев — слюдяных, хлоритовых, глинистых.

Обломки осадочных пород — аргиллитов, глин, алевроли-

тов,

песчаников, фосфоритов, известняков, кремнистых по-

род и другие — диагностируются по особенностям структуры

и состава большей частью уверенно. Одной из трудных

задач является разделение в шлифах обломков глин, аргил-

литов и глинистых сланцев, поскольку все они могут иметь

сходные (ориентированные) текстуры, структуры (мелко-

чешуйчатые) и состав (гидрослюдистый). Все же некоторое

возрастание в этом ряду раскристаллизованности, размера

чешуек, степени выраженности сланцеватости попутно с со-

ответствующим изменением (перекристаллизацией) кварца

и других минералов дает некоторые основания для их раз-

деления.

В целом обломки пород отличаются очень часто лучшей

окатанностью по сравнению с обломками минералов. Акцес-

сорные минералы (циркон, апатит, турмалин, гранаты и

другие) из-за малого размера и единичности определяются

не всегда уверенно.

Цемент в шлифах может быть изучен обстоятельно и

нередко с исчерпывающей полнотой. Прежде всего устанав-

ливают тип цемента и его общее количество в породе, для

чего М. С. Швецовым предложены таблицы (см. рис. 1), а

затем — состав. Если цемент полимиктовый — при описании

каждого минерала указывается и тот тип цемента, который

он образует в составе единого общего типа. Как и при мак-

роскопическом описании, по соотношению с обломочной

частью выделяются базальный, заполнения пор, пленочный

и контактовый типы цементов (см. рис. 11), а по структуре—

аморфный, коллоидальный (или коллоидальнозернистый —

зерна не видны при самых больших увеличениях, но цемент

в целом действует на поляризованный свет), микрозерни-

стый (зерна <0,01 мм), мелкозернистый (0,01—0,1 мм),

155

http://jurassic.ru/

среднезернистый (0,1—0,5 мм), крупнозернистый (>0,5 мм);

однородный (равнозернистый) или неоднородный (разно-

зернистый); равномерно распределенный по породе или

сгустковый (см. рис. 11, б, г).

J 6

Рис.

21. Структурные типы цементов по ориентировке его зерен относи-

тельно обломков (/): цемент обрастания, или крустификационный, короч-

ковый (а); цемент нарастания, или регенерации, — регенерационный (б);

цемент прорастания, или пойкилитовый (в).

Дементация без цемента (//): цементация вдавливания (г) и по стилоли-

то-сутурным швам (д)

В шлифах отчетливо устанавливаются типы цементов по

ориентировке его зерен относительно обломков (рис. 21, /):

цемент обрастания, или крустификационный, корочковый,

когда кристаллы цемента ориентированы перпендикулярно

поверхности обломков и одевают их корочкой (кварцевый,

халцедоновый, апатитовый, кальцитовый и др.); нарастания,

или регенерации (регенерационный), когда кристаллический

цемент одинакового состава с обломочным зерном (кварце-

вый, кальцитовый, полевошпатовый и др.), прирастая к не-

му, приобретает ту же оптическую ориентировку, т. е. со-

ставляет с зерном один кристалл, погасающий одновремен-

но как в обломочной, так и в наросшей цементной части;

это обеспечивает наиболее прочную цементацию; прораста-

156

http://jurassic.ru/

еия,

.или пойкилитовый, когда кристаллы цемента (чаще

гвсего кальцитового, гипсового, баритового) по величине пре-

восходят обломки и включают последние; нередко в этом

случае цемент всего поля зрения погасает одновременно.

При изучении состава цемента в шлифах выделяют и

'определяют составляющие его минералы, устанавливают

последовательность (стадийность) их образования и, по

'возможности, способ выделения (коагуляция коллоида,

кристаллизация из раствора, раскристаллизация аморфного

цемента или перекристаллизация более мелкозернистого), а

затем их описывают. Описание включает формы выделения

и тип цемента, образуемого данным минералом, его содер-

жание в породе, структуру, кристаллографические и оптиче-

ские свойства, взаимоотношение с другими минералами

'цемента, стадию и способ выделения. Однако цемент часто

<не заполняет полностью промежутки между обломочными

зернами. Остающиеся поры должны быть выявлены, изме-

рены и определена общая пористость породы. Поскольку в

шлифе поры заполнены бальзамом, они легко устанавлива-

ются по форме (чаще всего отвечающей контурам промежут-

ка),

по отсутствию цвета, рельефа и изотропности (в скре-

щенных николях). Надо отличать естественные поры от

искусственных, образованных при откалывании образца, вы-

крашивании зерен и участков цемента при шлифовании.

Песчаники, чаще всего полимиктовые, иногда цементиру-

ются без цемента — вдавливанием одних зерен в другие,

•обжиманием, комформным приспособлением, а также по-

средством стилолито-сутурных швов (рис. 21,//).

Включения и вторичные изменения описываются по об-

щей схеме (стр. 14, 23). Если какие-либо признаки породы

«е были выше отмечены, они описываются в разделе: «Про-

чие признаки». После изучения и описания породы в шлифе

-можно дать ее полное и обоснованное название (стр. 14, 23).

Примеры описания песчаников в шлифах

Образец 71, палеоген, Курская область.

Песчаник крупнозернистый, среднесортированный, неслоистый, состо-

ит из окатанных зерен, кварцевый, с базальным кремнистым (кварцево-

халцедоно-опаловым) цементом (рис. 22).

Структура. Размер зерен от 1,5 до 0,15 мм; преобладают зерна

1—0,5 мм (около 60% от обломочной части). Сортировка средняя. Зерна

хорошо окатаны, реже (более мелкие) — полуокатаны.

Текстура беспорядочная.

Минеральный состав обломочной части — однородный, квар-

щевый. Единичными зернами встречаются обломки кварцитов и глауконит.

Кварц бесцветный и реже — мутный за счет пылеватых непрозрачных

•(очевидно, рудных) включений, располагающихся как в беспорядке, так

157

http://jurassic.ru/

и цепочками, приуроченными к трещинам. Изредка встречаются включе-

ния мусковита. Наряду с нормальногаснущими много зерен погасает

резковолнисто.

Кварцит представлен одним хорошо окатанным, овальным зерном

в 1,5 мм. Структура его гранобластовая, крупнозернистая, состав моно-

минеральный. Цвет светло-серый, мутноватый за счет тонкорассеянного

рудного вещества.

Рис.

22. Образец 1 — песчаник крупнозер-

нистый кварцевый с кремнистым кварцево-

халцедоно-опаловым цементом (около ХЗО;

ник. 1):

Обломочная часть: / — кварц; 2 — глауко-

нит; 2а — чешуйчатая (микролепидобласто-

вая) структура глауконита (около X100,

ник. +).

Цемент: 3

-<-

опал, За — колломорфный

опал (Х60); 4 — халцедон; 4а — цемент за-

полнения пор; 46 — крустификационный;

4в — сферолитовая структура; 5 — кварц

(цемент заполнения пор)

Глауконит представлен несколькими округлыми и почковидными изо-

метричными зернами размером 0,1—0,3 мм ярко-зеленого цвета. Заметны

радиальные трещины (см. рис. 22, 2). Показатель преломления около 1,6;

шагреневая поверхность ясная. Зерна имеют агрегатное строение, что хо-

рошо видно в скрещенных николях по агрегатному погасанию: при вра-

щении столика одни кристаллики'погасают, другие — просветляются, а в

целом картина не меняется, т. е. зерно не гаснет. Следовательно, эти

кристаллики расположены и ориентированы в беспорядке. Форма их че-

шуйчатая, размер 0,2—0,005 мм и мельче. Структура глауконитовых зерен

в целом микролепидобластовая (см. рис. 22, 2а). Судя по ярким желтым

цветам интерференции, которые сильно маскируются собственной зеленой

окраской минерала, двупреломление довольно высокое (возможно, по-

рядка 0,020—0,025).

Цемент базального типа и местами — типа заполнения пор. Распре-

158

http://jurassic.ru/

делен по породе довольно равномерно и составляет 20—25% породы. По

составу он кремнистый, полиминеральный. Основные минералы — опал и

халцедон, составляющие соответственно 10—20 и 5—10% от породы. Квар-

ца в цементе не больше

Опал бесцветный и светло-серый, с ясной шагреневой поверхностью

и резким рельефом (этим он отличается от других минералов породы);

•изотропный, аморфный; показатель преломления низкий, значительно

меньший, чем у канадского бальзама (равен, вероятно, 1,46—1,50).

В составе общего базального типа опал образует цемент разных типов:

базальный, заполнения пор и пленочный. В породах нередко удается на-

блюдать почковидные (колломорфные) его выделения (см. рис. 22, За).

Халцедон бесцветный, чистый, без рельефа и шагреневой поверхности,

анизотропный, с равным или незначительно меньшим, чем у бальзама,

показателем преломления. Цвета интерференции — от серых до белых,

что свидетельствует о низком двупреломлешш (порядка 0,007—0,008). По-

гасание четко выраженное волнистое, указывающее на его волокнистое

строение. Длина волокон измеряется сотыми и реже — десятыми долями

миллиметра, а толщина не улавливается: она, вероятно, значительно

меньше половины длины световой волны и лежит за пределами разре-

шающей силы микроскопа. Волокна расположены параллельно, сноповид-

но или образуют сферолиты (см. рис. 22, 4в). Халцедон образует цемент

крустификационный (см. рис. 22, 46) и заполнения пор (см. рис. 22, 4а).

Выделился позже опала, так как занимает более центральное положение

в порах и почти не соприкасается с обломочными зернами. В тех редких

случаях, когда он непосредственно окружает обломочные зерна, выделе-

ние его произошло, по-видимому, по трещинам, образовавшимся на кон-

такте инородных тел (кварца й опала) при сокращении объема опала,

вызванного старением и обезвоживанием коллоида. Граница халцедона

и опала во всех случаях резкая, постепенные переходы между ними от-

сутствуют. Это свидетельствует о том, что .халцедон образовался не за

счет" кристаллизации опала, а выделился непосредственно из растворов,

медленно передвигавшихся по порам.

Кварц бесцветный, чистый, с очень низким рельефом, с показателем

преломления немного большим, чем у канадского бальзама (около

1,55),

с обычными для кварца белыми цветами интерференции, но необычно

резким волнистым угасанием, напоминающим таковое у халцедона. Оно

свидетельствует о халцедоновой природе кварца, который развился из

халцедона при его перекристаллизации и является первичным по отноше-

нию к минералу (в отличие от волнистого погасания обломочного кварца,

у которого оно имеет наложенный, вторичный характер). Кварц образует

цемент заполнения пор: он заполняет самые центральные части пор, ко-

торые по периферии большей частью выстилаются халцедоном.

Таким образом, все компоненты породы можно распределить по сле-

дующим стадиям:

1) терригенные — кварц обломочный;

2) седиментогенные — глауконит и опал; возможно, опал частично

является и раннедиагенетичным, но основная часть его, несомненно, се-

диментогенная, так как образует базальный цемент, в котором плавают

•обломочные зерна;

3) диагенетические—

халцедон и кварц; кварц образовался, возмож-

но,

в одну из поздних стадий диагенеза.

Обращает на себя внимание большая раскристаллизо-

ванность более поздних кремнистых минералов по сравне-

нию с ранними, которые характеризуются меньшей кристал-

159

http://jurassic.ru/