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

Подождите немного. Документ загружается.

вания (глины, карбонатные и фосфатные породы), иммерси-

онным методом, а для обломочных пород прежде всего

производится гранулометрический (механический) анализ.

Термический, химический анализы, электронную микроско-

пию имеет смысл применять после того, как порода была-

изучена другими, ранее перечисленными, т. е. более массовы-

ми и относительно более дешевыми методами, да и то только

тогда, когда эти методы не решили задач исследования. Еще

в большей мере это относится к наиболее трудоемким и доро-

гим методам — рентгеноструктурцому анализу и электроно-

графии.

Познакомимся более подробно с задачами и особенностями

основных лабораторных методов петрографии осадочных

пород.

Макроскопическое изучение

Макроскопическое описание образца в лабораторных ус-

ловиях развивает полевые наблюдения, уточняет и конкрети-

зирует их по отношению к определенному образцу горной

породы, которому в дальнейшем часто предстоит быть

изученным другими методами. В образце изучаются все ос-

новные признаки пород: цвет, строение (структура, текстура),

состав, крепость, цементация, пористость, включения, вторич-

ные изменения — практически все главные особенности пород,

которые отмечались в поле, за исключением, естественно,

характера контактов, фациальной изменчивости и текстур

крупного масштаба. Одинаковы и основные приемы изуче-

ния— глазомерная оценка свойств и использование простей-

ших приборов, приспособлений и реактивов (лупы, иглы,,

соляной кислоты, смачивание водой, ровные срезы ножом

или пришлифовки для более твердых пород и др.). Однако

в лабораторных условиях имеется возможность более систе-

матического применения всего этого комплекса методик и

приемов. Кроме того, следует учитывать, что в поле они

применяются еще далеко не всегда.

По отношению к собственно лабораторным методам мак-

роскопическое изучение является исходным пунктом и базой

обобщения. Каким бы детальным, тонким и точным не было

изучение породы в шлифе и с помощью других методов, оно

не может заменить изучения ее в образце, ибо только послед-

нее дает представление о породе в целом, к тому же оно по-

лучается на основании изучения большего объема породы.

При макроскопическом изучении мы стремимся отмечать не

только цвет, макротекстуру, крепость и другие особенности^

http://jurassic.ru/

которые нельзя увидеть и оценить в шлифах и тем более при

исследовании иными методами (за исключением некоторых

специальных), но также все другие свойства, подлежащие в

дальнейшем уточнению. Это необходимо для объективной

оценки данных других лабораторных методов и их критичес-

кого восприятия, поскольку они характеризуют лишь отдель-

ные стороны, компоненты или небольшие кусочки породы.

Кроме того, обычно не из каждого образца имеется возмож-

ность заказать шлиф и тем более изучить его другими мето-

дами. Макроскопическое изучение дает возможность распро-

странить данные этих методов на все однотипные образцы

без лишних затрат времени и средств на их лабораторное

изучение, а в конечном итоге — распространить на все поро-

ды.

Наконец, следует отметить еще одно обстоятельство, по-

вышающее значение макроскопического изучения пород. В

полевых условиях для более рационального направления ра-

бот, отбора образцов и различных генетических построений

важно как можно раньше знать многие микроскопические

особенности состава и структуры пород, т. е. иметь возмож-

ность «видеть» при макроскопическом описании и те детали,

которые устанавливаются только под микроскопом и другими

лабораторными методами. Эту возможность дает тщательное

макроскопическое описание при лабораторных исследованиях,

сравнение данных разных методов с визуальным изучением

и распространение затем этих данных по аналогии на новый

материал, собираемый во втором полевом сезоне. Естествен-

но,

общей базой, позволяющей пользоваться методом анало-

гии, может явиться лишь макроскопическое описание пород.

Макроскопическое описание чрезвычайно важно в учеб-

ных целях: оно помогает развивать строгость и точность

«литологического видения», так как увиденное макроскопи-

чески проверяется в шлифах или другими методами.

Макроскопически изученные породы должны быть описа-

ны.

Чтобы легче разбираться в описаниях, нередко много-

численных, для обобщения результатов изучения, а также

для упорядочения самого изучения описание должно быть

систематичным и однообразным по форме, т. е. должно про-

изводиться по. одной и той же схеме, по крайней мере в пре-

делах данной темы или региона.

Схема макроскопического описания, хотя и несколько

меняется у разных геологов при изучении разных пород или

в зависимости от целей и задач исследования, тем не менее

<в целом остается единой. Она вырабатывалась в течение

http://jurassic.ru/

длительной истории развития геологии и может быть выра-

жена таким принципом: литологические свойства отмечают-

ся в той последовательности, в какой они фиксируются глазом:

при постепенном приближении к породе — сначала восприни-

мается цвет, затем зернистость, т. е. структура, а также

текстура, а уже потом состав, включения и прочие при-

знаки.

Таким образом, схема макроскопического описания будет

иметь следующий вид: 1) название породы; 2) цвет породы;

3) структура, т. е. крупность зерна, равномерность зернисто-

сти,

форма зерен; 4) текстура; 5) состав породы; для обло-

мочных отдельно — состав обломков и цемента; 6) крепость

породы; 7) пористость; 8) включения; 9) вторичные измене-

ния; 10) прочие признаки.

Остановимся на этих пунктах схемы описания подробнее.

Цвет — один из очень важных признаков пород. Он отра-

жает их состав (иногда определяется незначительными при-

месями) и различные вторичные, наложенные процессы

(например, окисление или, наоборот, восстановление желе-

зистых соединений и т. д.). Цвета осадочных пород редко

бывают чистыми и яркими. Большей частью они серые, а

цвет выступает в виде оттенка. Это затрудняет глазомерное

определение цвета, однако при навыке можно выявлять да-

же сильно замаскированные цвета и слабые оттенки.

Таким образом, при описании надо отмечать характер

цвета, его оттенок, интенсивность, распределение по породе

и, если возможно, причину окраски (она лучше устанавли-

вается в шлифе). Например, порода может иметь цвет или

зеленовато-серый, или серо-зеленый, или зеленый яркий, рас-

пределенный по породе равномерно, вызванный присутствием

глауконита и т. д. Отмечается цвет пород на свежем изломе-

и, дополнительно, в корке выветривания, что особенно пока-

зательно для карбонатных или карбонатсодержащих пород,

(при этом легко выявляется участие железистых соединений

по появлению красной окраски; известняки, будь они даже

темно-серыми, становятся белесыми).

Строение осадочной породы выражается ее структурой,,

текстурой и пористостью, которую чаще рассматривают вмес-

те с цементом. По определению М. С. Швецова (1958), те

особенности строения, которые обусловлены размером и фор-

мой зерен, называются ее структурой, а особенности, опреде-

ляющиеся расположением зерен, — текстурой породы.

В разделе «структура» описывается размер зерен, степень

равно- или разнозернистости, форма зерен и их взаимоотно-

http://jurassic.ru/

шения между собой. Последние два признака в породах с

размером зерен меньше 0,5 мм визуально устанавливаются

с трудом.

Текстуру, как уже отмечалось, в основном изучают ма-

кроскопически. Если порода обладает слоистой текстурой —

описывается слоистость, а именно: степень выраженности ее,

мощность слоев, характер их границ и причина слоистости.

То же относится и к концентрической, конкреционной тексту-

ре,

а также к другим, более специфическим текстурам (фун-

тиковой, различным нарушениям слоистости и другой пер-

вичной текстуры — текстуры осадка и др.). Обязательно

отмечается и неслоистая, беспорядочная текстура. Как спра-

ведливо отмечает Швецов, не может быть породы без какой-

либо текстуры.

При описании состава породы определяется тип породы

по составу: мономинеральный или полиминеральный (поли-

миктовый), перечисляются и описываются ее минералого-

петрографические компоненты в порядке убывания. При опи-

сании желательно указывать содержание этих компонентов

или описательно («резко преобладающие», «господствующие»,

«основные», «обильные», «редкие», «единичные» и т. д.) или

лучше в процентах (естественно, ориентировочных). Если по-

рода мономинеральная (например, известняк, доломит, яшма

й др.), состав которой указан уже в названии, в разделе

«состав» отмечаются лишь дополнительные компоненты: «пес-

чанистый», «сильно» или «слабо глинистый», «железистый» и

т. д. Более подробно об описании состава говорится при из-

ложении методов изучения разных типов пород. В частности,

при описании обломочных пород отдельно описываются сос-

тав обломочной части и цемента.

Крепость породы определяют по упрощенной трехбалльной

шкале, применяющейся в полевых условиях: породы слабые

или слабой крепости (ломаются рукой); средней крепости

(рукой не ломаются, но сравнительно легко разбиваются мо-

лотком); породы крепкие (с трудом разбиваются молотком).

Крепость пород не следует называть твердостью (которая

определяется у минералов, а не у пород и которая не всегда

связана прямой зависимостью с крепостью), а также нельзя

путать с плотностью (отражающей пористость породы).

Пористость пород — важный признак, с ним связано обра-

зование залежной нефти, газа, водоносных горизонтов; она

обусловливает устойчивость грунта под сооружениями и т. д.

Макроскопически бывает видна только относительно крупная

пористость. Более мелкую, но зачастую более значительную

http://jurassic.ru/

и эффективную пористость можно определить по скорости

впитывания воды. Более точно пористость определяют специ-

альными лабораторными методами.

Включения — несущественная по количеству и часто не-

сколько инородная по отношению к основному составу часть

породы — подразделяются на минеральные (конкреции, ред-

кие гальки в песке, оолиты и т. д. ) и органогенные (ракови-

ны беспозвоночных, растительный детрит и т. д.). Все вклю-

чения описываются подробно, с фиксацией их размера, фор-

мы,

состава, характера расположения, количества, степени

сохранности, а для органических остатков — определением

систематического положения, хотя бы в самой общей форме

(«двустворки», «серпулы» и т. д.).

Вторичные изменения, связанные чаще всего с выветри-

ванием (окисление пирита, сидерита, разложение полевых

шпатов, окремнение или кальцитизация и т. д.), описывают

по их характеру, степени или интенсивности и новообразо-

ванным продуктам; отмечаются новые минералы, изменение

цвета, прочности, пористости и других свойств пород. Здесь

же можно описывать и признаки начальных стадий метамор-

физации пород.

Если наблюдаются какие-то другие, «прочие», признаки

пород, которые необходимо отметить, но они не вошли в

предыдущие разделы, следует описать их в заключении.

После описания породы можно дать ее название, которое,

однако, лучше ставить в начале описания. Название может

быть кратким («песчаник», «известняк», «глина» и т. д.) или

расширенным, достаточно подробным. Оно может включать

все основные пункты описания. Например: «Конгломерат

красный, мелкогалечный, среднесортированный, из полуока-

танных галек песчаников, известняков, аргиллитов и других

пород, неслоистый, средней крепости, пористый, с железисто-

известковым цементом базального типа (40%), с включения-

ми редких окатанных раковин двустворок, местами окремне-

лый».

Такое расширенное название породы может заменять все

описание породы, особенно в тех случаях, когда на составле-

ние его нет времени. Описание породы в этом виде имеет

свое преимущество — краткость и, следовательно, легкое вос-

приятие. При необходимости его можно конкретизировать и

уточнить, отмечая в скобках особенности или процентные со-

держания того или иного компонента, как это рекомендует

Швецов.

Для большей выразительности расширенного названия на

http://jurassic.ru/

второе место (сразу после названия породы) можно поста-

вить наиболее существенный и характерный для данной поро-

ды признак (например, «сливной», или «кварцитовидный»—

для песчаника кварцевого с кремнистым цементом, или «гла-

уконитовый» — для песчаника, «известняк со стилолитами»,

«глина кремнистая» и т. д.).

Изучение пород в шлифах

Среди собственно лабораторных методов изучение в шли-

фах является особенно важным, так как только в шлифах по-

рода изучается в целом и всесторонне. В этом отношении его

можно сравнить лишь с макроскопическим изучением.

Сравнение визуального и микроскопического (в шлифах)

изучения пород показывает не только их сходство и аналогич-

ность, но и различия. Существенными недостатками изучения

в шлифах перед визуальным являются небольшой (обычно

не свыше 2,5x2,5 см

) размер объекта — тонкого среза кусоч-

ка породы, невозможность видеть ее естественный цвет, а так-

же крупные текстуры и крупные гальки, если из них не при-

готовлен специальный шлиф; практически невозможно опре-

делить крепость породы и некоторые другие свойства. Однако

изучение шлифа дает много для характеристики и этих

свойств, так как раскрывает причину (состав, структуры,

вторичные изменения) цвета, крепости и т. д., т. е. освещает

их с той степенью детальности, которая не выявляется макро-

скопически.

Микроскопическое изучение является естественным до-

полнением и углублением визуального. Это особенно отно-

сится к изучению состава пород и структуры, которые в

мелкозернистых, скрытокристаллических или некристалличе-

ских породах визуально определяются лишь предположи-

тельно, а в шлифах большей частью устанавливаются

сравнительно просто.

Другим, еще более значительным преимуществом изуче-

ния в шлифах перед визуальным является возможность, по-

мимо установления существующих на данный момент соста-

ва и строения породы, выявить историю ее постепенного фор-

мирования, т. е. по взаимоотношениям минералов определить

разные стадии ее жизни и развития, в том числе в самые на-

чальные. Этот стадиальный анализ позволяет пролить свет

не только на процессы, которые проходили за время сущест-

вования породы, но и восстановить палеогеографические осо-

бенности седиментации, поскольку возможно снять все более

поздние, наложенные изменения.

http://jurassic.ru/

Хотя сказанным не исчерпываются значение и преимуще-

ства метода изучения пород в шлифах, но и оно свидетель-

ствует о его самостоятельности и важности.

Перед методом изучения пород в шлифах ставятся сле-

дующие задачи:

Всестороннее изучение породы, в частности углублен-

ное изучение ее структуры и состава.

Стадиальный анализ — установление истории формиро-

вания породы.

Определение дальнейших методов исследования породы

в целом, ее состава и отдельных компонентов.

Обобщение данных других лабораторных методов, в

особенности тех, которые освещают состав и структуру. Это-

му способствует значительная всесторонность изучения и

большая универсальность метода, хотя и меньшая, чем у

визуального изучения, так как шлифы изготовляются не из

каждого образца; все же в настоящее время изготовление

шлифов становится относительно дешевым, а следовательно,

и массовым и распространяется практически на все породы,

включая и рыхлые.

Все это заставляет собственно лабораторное изучение по-

род начинать с исследования их в шлифах. Наибольший ма-

териал оно дает для обломочных пород, структуры и состав

которых устанавливаются в шлифах большей частью с доста-

точной полнотой. Состав карбонатных и особенно глинистых

пород в шлифах не всегда полностью распознается, поэтому

для них чаще приходится прибегать к другим методам (им-

мерсионному методу, термическому и химическому анализам

и т. д.).

Схема изучения породы в шлифахв целом

аналогична схеме макроскопического описания. Она включает

последовательное освещение следующих пунктов: 1) название

породы, 2) цвет, 3) структура, 4) текстура, 5) состав, 6) по-

ристость, 7) включения, 8) вторичные изменения, 9) прочие

признаки.

Название породы, как и при визуальном описании, дается

после ее изучения, но его удобнее ставить в начале описания,

чтобы сразу было видно, к какой породе относится это опи-

сание.

Ц в е т в шлифе отмечают в основном для однородных по

составу или мелкозернистых пород, окраска которых может

восприниматься в целом (для глинистых, кремнистых, фос-

фатных, карбонатных или мелкозернистых обломочных).

Естественно, это не является цветом самой породы, какой она

http://jurassic.ru/

имеет

образце,

но

изучение

его в

шлифе служит дополни-

тельным признаком

помогает понять характер

причину

окраски породы.

Структуру

шлифах изучают большей частью

с ис-

черпывающей полнотой. Только отдельные стороны

ее,

преи-

мущественно

обломочных породах, исследуются механиче-

ским (гранулометрическим) анализом (размер зерен

сорти-

ровка)

и под

бинокуляром (форма зерен). Изучение

шли-

фах, однако, дает возможность заменить механический ана-

лиз,

что

часто

осуществляется

на

практике. Хотя собствен-

но механический анализ дает более точные результаты

о со-

отношении гранулометрических фракций

(т. е.

фракции

по

размеру)

породе

или в

обломочной части хемогенных пород,

но

его

часто

не

удается произвести из-за крепкой сцементиро-

ванности,

также нередко

из-за трудоемкости. Тогда един-

ственным методом выявления гранулометрии породы остает-

ся изучение

шлифах,

о чем

подробно будет говориться

ниже

(стр. 151).

В общем случае

шлифах

помощью окуляр-микромет-

ра измеряют размер зерен (максимальный, минимальный)

размер преобладающей фракции

или

господствующих зерен

породы. Это дает возможность определить степень равно-

или

разнозернистости

дать название породы

по

зернистости.

Далее определяется степень окатанности

другие особенно-

сти формы зерен,

также

их

взаимоотношения между собой.

Подробнее

об

этом,

как и

вообще

об

особенностях описания

структур разных типов пород, говорится

-при

рассмотрении

методов изучения этих пород.

Текстура

шлифе описывается

так же, как и в

образ-

це.

Однако часто макроскопически слоистые породы

шли-

фах из-за

их

малых размеров представляются неслоистыми,

т.

е.

породами

беспорядочной текстурой, которая

отме-

чается

при

описании. Изготовление крупных шлифов помо-

гает

этих случаях

микроскопически изучить более

Объектив

Одно деление

окулярной

линейки

мм

Зх

8х

20х

40х

60х

0,05

0,02

0,008

0,004

0,003

http://jurassic.ru/

грубые текстуры. Тонкослоистая, вернее микрослоистая, тек-

стура, чаще встречающаяся в породах глинистых или хемо-

генных, бывает хорошо видна и в обычных по размеру шли-

фах. В этих случаях описываются все особенности слоистос-

ти—•

степень ее выраженности, мощность слоев, характер

границ и, наконец, чем выражена слоистость. Причина слои-

стости в шлифах устанавливается вполне отчетливо: ориен-

тированное расположение удлиненных компонентов породы,,

различная окраска или разная структура слойков и т. д.

Различия между последними становятся нередко более су-

щественными, связанными с более заметными отличиями

в составе, так что слойки воспринимаются за разные породы,

например в случае чередования алевритов и глин, известня-

ков и мергелей. В таких случаях следует до описания струк-

туры охарактеризовать текстуру более крупного плана,

затем структуру и текстуру отдельных слойков. Если среди

последних есть алевролиты и глины, то часто первые оказы-

ваются неслоистыми (беспорядочная текстура), а вторые —

тонкослоистыми. Подобная сложная слоистость наблюдается

и в кремнистых породах, особенно часто в яшмах.

Состав породы, как и при визуальном изучении,

удобнее описывать после характеристики Строения породы.

Описание состава, самой существенной стороны породы, мо-

жет быть выполнено с разной степенью детальности и обсто-

ятельности— в зависимости от задач исследования и имею-

щегося времени. Всегда желательно более подробно описать

состав, включая не только перечисление минералов, но и

указание на все их главнейшие диагностические признаки и

количественные соотношения.

Поскольку часто материал оказывается по объему боль-

шим, необходимо его расположить в определенной системе.

Чаще всего сначала перечисляют все минералы и другие

компоненты породы, участвующие в ее строении. Перечисле-

ние лучше произвести по группам (например, «основные»,

или «главные», «породообразующие» и «второстепенные»,

или «акцессорные»). Еще лучше, если можно выделить,

минералы разных стадий, хотя бы в самом общем виде (на-

пример, «обломочные» и «аутигенные»). Легче всего это

удается сделать в обломочных породах, где первые состав-

ляют структурный каркас породы, а вторые—ее цемент. Но

и в других типах пород следует стремиться к такому разде-

лению минералов, если, конечно, порода дает для этого

материал.

После перечисления минералов следует основная часть.

http://jurassic.ru/

описания — характеристика отдельных минералов с указани-

ем диагностических признаков: цвет, форма (степень окатан-

ности, степень изометричности, сама форма, спайность, из-

лом и другие), оптические свойства (оптический характер,

преломление, двупреломление, характер угасания, плеохро-

изм и другие), вторичные изменения, включения.

Для сокращения описания можно не указывать общеиз-

вестные и постоянные (мало меняющиеся) свойства минера-

лов,

диагностика которых не вызывает сомнения (например,

величину двупреломления у кварца, часто и у полевых

шпатов и др.); в ряде случаев — величину преломления у

кварца и т. д. С другой стороны, для определения источников

сноса, типа развитых в ее пределах пород важны такие

индивидуальные признаки кварца, как волнистое погасание,

трещиноватость, содержание и характер включений и т. д.

Это относится и к другим минералам, причем сами признаки

могут быть разными.

При описании минералов переменного состава (карбона-

ты,

глинистые минералы, амфиболы и т. д.) так же, как при

определении труднодиагностируемых минералов, следует

привести подробную характеристику их свойств с замером

необходимых констант, на основании которых читатель мог

бы сам сделать вывод о характере данного минерала или о

степени обоснованности его определения.

В идеальном случае описание должно' сочетать в себе

разные, в том числе и противоположные стороны: полноту и

краткость, объективность и целеустремленность в изложении

материала, и во всех случаях оно должно быть упорядочен-

ным и выразительным. Способность описывать минералы, как

и породу в целом, в соответствии с этими требованиями выра-

батывается постепенно. Немалую роль тут играет професси-

ональное чувство меры (меры достаточности, меры необходи-

мости и др.).

При описании минерала или компонента породы необхо-

димо указывать его содержание. Как минимум, содержание

можно характеризовать описательно (например: «резко пре-

обладает», «является господствующим», или «основным»,

«редким», «единичным» и т. д.). Но лучше выражать содер-

жание в процентах, пусть даже они будут приблизительны-

ми.

В этом случае необходимо оговаривать, что они являются

грубой прикидкой, и лучше выражать их не одним значением,

а в пределах интервала (например, 10—15%, 10—20% и т.д.).

Когда будет записано «10—12%», читатель поймет, что это

http://jurassic.ru/