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

Подождите немного. Документ загружается.

алевропелитовой или псаммопелитовой (разнозернистой), что

отражается в названии (алевритистая, алевритовая, песча-

нисто-алевритовая и т. д.). Примесь алевритового и песча-

ного материала часто заметна на глаз, когда его сравни-

тельно много, или устанавливается при помощи лупы, при

растирании пальцами, резании ножом (по характерному

«хрусту») и _пробе__ца зуб.. Структурный (гранулометриче-

ский) тип глины также определяется при скатывании во

влажном виде шнура (стр. 187). Наиболее важно и вместе

с тем трудно различить визуально алевритовые глины и силь-

но глинистые алевролиты.

Текстуры глин, обнаруживающиеся в образцах, довольно

разнообразны: помимо неслоистых массивных или, по

М. Ф. Викуловой, сплошных, часто из-за малых размеров

текстур наблюдается слоистость, а также различные нару-

шения слоистости, вызванные оползанием осадка, ходами

илоедов, корнями растений и т. д. Слоистость, обычно гори-

зонтальная, реже — волнистая, сплошная или прерывистая,

выражается различиями окраски, структуры, нередко лин-

зочками и прослойками алеврита или песка, а также парал-

лельным расположением удлиненных компонентов — расти-

тельных остатков, раковин и др. В глинах и, чаще, аргилли-

тах нередко развивается скорлуповатая отдельность, которая

характерна больше для неслоистых пород, но проявляется

также в неотчетливо слоистых, причем она сильно маскирует

эту слоистость. Наконец, в глинистых породах в условиях

позднего эпигенеза развивается сланцеватая текстура, не-

редко несовпадающая со слоистостью.

Минералогический состав глинистого вещества макроско-

пически устанавливается большей частью весьма приблизи-

тельно или предположительно. Основным критерием здесь

является «реакция» с водой, дополнительными — окраска

и др. Каолинитовые и монотермитовые глины в воде не раз-

бухают, часто имеют белый или светло-серый цвет, жирны

на ощупь, нередко ассоциируются с углистым веществом.

Монтмориллонитовые глины имеют светло-серый цвет с жел-

товато-зеленоватыми оттенками, на ощупь они тощие или

жирные, имеют раковистый излом. В воде одни из них силь-

но разбухают, жадно впитывают воду, иногда даже с повы-

шением температуры, увеличиваются в объеме и превра-

щаются в гель. Эти глины обычно называют бентонитами;

к ним относят асканиты Грузии, гюльаби Азербайджана и

огланлинские глины Туркмении. Разбухаемость указывает

на преобладание в составе поглощенных катионов Na (Na-

190

http://jurassic.ru/

монтмориллониты), т. е. позволяет выделить разновидности

этих глин. Другие глины, обычно называемые флоридинами

или отбеливающими землями (нальчикиты, гумбрины, кил),

в воде почти не разбухают, но хорошо мылятся, что и позво-

ляет их отличать от немонтмориллонитовых глин. Нередко

они восковидны, просвечивают в краях. В составе их погло-

щенных катионов преобладает Са. Бейделлитовые глины

макроскопически сходны с монтмориллонитами; окраска их

имеет желтовато-зеленый оттенок, в воде разбухают, но сла-

бее монтмориллонитовых глин. Гидрослюдистые глины в воде

не разбухают, особых визуально-отличительных признаков не

имеют, за исключением глауконитовых глин темно-зеленого

цвета, которые, правда, можно спутать с хлоритовыми.

Гидрослюдистыми является большая часть глинистых пород,

так что их пропустить трудно. Они редко имеют светло-серый

цвет. Аргиллиты, за исключением редких сухарных (каоли-

нитовых), практически полностью гидрослюдистые, часто со-

держат хлорит.

При макроскопическом описании состав глинистого веще-

ства может быть сравнительно легко выявлен методом окра-

шивания органическими красителями (см. стр. 214), который

во многих случаях дает довольно хорошие результаты.

Кроме того, возможности визуального определения со-

става глинистых пород увеличились с разработкой чешским

литологом Иржи Конта (1955 г.) метода капли. Этот метод

основан на различной скорости впитывания капли воды или

другой жидкости (обычно применяется еще этиленгликоль)

отшлифованной поверхностью глины, на различиях формы

капли, характера краев ее и поверхности после впитывания.

Для этого выбирают небольшой кусок сухой глины, без

трещин и включений, и шлифуют его на наждачной бумаге

(сначала на грубой, а потом на тонкой); затем доводят на

матовом стекле. Установив с помощью пластилина поверх-

ность в горизонтальном положении, наносят каплю воды и

рядом (не в соприкосновении) — этиленгликоля. Засекают

время нанесения капли и ее впитывания. Вода впитывается

быстрее, чем этиленгликоль, который позволяет поэтому рас-

тянуть время наблюдения и сделать его более точным.

Глины разного минералогического состава отличаются вре-

менем впитывания, характером поверхности после впитыва-

ния, формой капли и очертаниями ее в плане (рис. 28). Као-

линьГ характеризуются довольно быстрым впитыванием капли

(0,5 и 3,5 мин соответственно для воды и этиленгликоля),

выпуклой формой капли и гладкой круглой поверхностью

191

http://jurassic.ru/

смоченного участка, размеры которого небольшие. Монтмо-

риллонитовые глины отличаются более длительным впитыва-

нием (4 мин для воды и десятки минут — для этиленглико-

ля,

для которого оно наступает не сразу), плоской формой

Поверх-

Вода ноешь

пос\

f f IS Л Si- 1Щ Вания

Этиленгликоль

Каолинит

Монтморил-

лонит

Гидрослюды

Сепиолит

•

Г-ZD

ЩЧ'ОШЗ.

каплахолажнои

тдевх-

юсти

Гладкая

Маток

\Гладкс,

Гладка.*

Г")

Рис.

Диагностика глинистых минералов методом капли

капли, которая растекается на более значительном участке

и имеет неправильный рваный (амебовидный) контур. По-

верхность участка в отличие от других глин после впитыва-

ния воды набухшая, вспученная, а после этиленгликоля—•

матовая. По этим признакам гидрослюдистые глины зани-

мают промежуточное положение.

Помимо основного глинистого вещества и обломочных ча-

стиц в состав глин очень часто входят аутигенные неглини-

стые минералы — известковое вещество, другие карбонатные

минералы (доломит, анкерит, сидерит), кремнистое вещество

(опал, халцедон), железистые окисные и сульфидные мине-

ралы, гипс, фосфаты и др. Все эти минералы устанавлива-

ются макроскопически с разной достоверностью.

Известковистость определяется легко по бурному вски-

панию с НС1, причем может быть грубо оценено и количество

извести. Она проявляется и на поверхности выветривания

в белесой окраске корки, а также сказывается на пластич-

192

http://jurassic.ru/

ности глины — понижает ее, что делает глину тощей. Также

проявляет себя и доломит, другие карбонаты, гипс, кремни-

стое вещество. Доломит, кроме того, выявляется по слабому

вскипанию с НС1, а анкерит и сидерит — по красноватому

тону окраски на поверхности выветривания.

Кремнистое вещество установить труднее. Заметно оно

сказывается на увеличении крепости глины, уменьшении ее

удельного веса и осветлении окраски.

Следует иметь в виду, что содержание известкового и

кремнистого вещества может достигать значительной вели-

чины, так как глины постепенно переходят в известняки или

опоки.

При наличии включений (конкреций, раковин, макроско-

пически различимых растительных остатков) описание ве-

дется по общей схеме (стр. 14). Следует иметь в виду, что

глины содержат часто микрофауну фораминифер, остракод,

которые можно легко пропустить, если специально не искать

их. Невооруженным глазом или, лучше, в лупу их обычно

легко увидеть.

Если глина имеет вторичные изменения (выцветы яро-

зита, других солей, окисление пирита и т. д.), надо описать

их в заключении.

Примеры описания глин в образце приведены на стр. 202,

203.

Пример расширенного названия глинистой

породы по данным макроскопического изуче-

ния. Глина темно-серая (в сухом состоянии), алевропели-

товая, неотчетливо тонкослоистая, с раковистым изломом,

размокающая (10 мин), вероятно, в основном гидрослюди-

стая, слабо известковистая, с тонкорассеянным обугленным

растительным детритом.

Изучение в шлифах

Хотя изучение в шлифах имеет меньшие возможности

определения минералогического состава глин по сравнению

с определением состава обломочных пород, оно остается

основным лабораторным методом их исследования и базой

обобщения результатов специальных методов и анализов.

При навыке и состав минералов в шлифах во многих случаях

определяется достаточно однозначно или Выявляется его тип.

Подробно изучаются структура, текстура, обломочные, аути-

генные и органогенные компоненты, процессы замещения

одних минералов другими.

Изучение и описание производится в целом по общей

7 Зак. 172 193

http://jurassic.ru/

схеме (стр. 16) с небольшими ее изменениями, а именно:

после названия следуют цвет, строение в крупном плане и

степень (не) однородности, структура, текстура и состав гли-

нистой части породы, неглинистая примесь (обломочная,

органогенная, аутигенная), вторичные изменения и прочие

признаки. В заключение желательно наметить последова-

тельность выделения минералов, если это не было отмечено

ранее при описании состава. Описание сопровождается не-

обходимыми зарисовками.

Цвет и степень прозрачности глинистой породы в шлифах

могут свидетельствовать как о составе породообразующих

компонентов, так и о примесях и степени (не) однородности

породы и поэтому должны отмечаться при описании. Желе-

зистое вещество придает породе красноватый оттенок, осо-

бенно хорошо видимый в отраженном свете. В проходящем

свете оно часто непрозрачно и служит причиной его серого

и темно-серого цвета и слабой прозрачности. Гумусовое ве-

щество придает породе бурый оттенок, а углистый расти-

тельный детрит— серый и темно-серый цвет, не меняющийся

и в отраженном свете. Коричневатыми становятся и участки

с фосфатным веществом, с которым легко спутать подожжен-

ный бальзам, имеющий, однако, более низкий показатель

преломления. Глауконитовое и хлоритовое вещества вызы-

вают зеленую окраску и в шлифе.

Глинистая порода очень часто представляет собой ассо-

циацию, обычно закономерную, глинистых и других пород,

занимающих в ней второстепенное место: это прослойки,

линзы, гнезда алеврита, песка или карбонатного, углистого

и другого вещества. Естественно, до описания самого глини-

стого вещества надо отметить эту неоднородность и

охарактеризовать строение в крупном плане. Иногда глина,

не содержащая обособленных участков других пород, все же

неоднородна, и разные ее участки отличаются друг от друга

цветом, структурой, количеством и типом примесей.

Структура глинистой 'породы под микроскопом может

быть изучена подробно и более полно, чем она устанавли-

вается гранулометрическим анализом (стр. 206), хотя воз-

можности выявления пелитовых частиц разного размера и

оценка их содержания в шлифе невелики. В породе глини-

стые частицы очень часто образуют агрегаты, которые и вос-

принимаются при изучении оптическими методами как ча-

стицы, а при механическом анализе они обычно разобщаются

на элементарные составляющие (см. стр. 206). Размер ви-

димых под микроскопом частиц, часто представляющих со-

194

http://jurassic.ru/

бой агрегаты, которые лучше всего выявляются при скре-

щенных николях по приблизительно одновременному погаса-

нию и просветлению, колеблется от тысячных долей до сотых,

и в редких случаях — десятых долей миллиметра, т. е. часто

бывает неглинистым, алевритовым и даже мелкопесчаным.

Структурные типы естественно выделить прежде всего по раз-

меру этих частиц — грубых (крупнее 0,1 мм), крупных

(0,1—0,01 мм), мелких (0,01—0,001 мм) и тонких (менее

0,001 мм). Далее учитывается форма глинистых частиц, ко-

торая большей частью бывает листоватой, т. е. чешуйчатой,

и очень редко волокнистой, игольчатой, зернистой, а иногда

агрегаты имеют ооидную или оолитовую форму.

Подавляющая масса глин имеет чешуйчатые, а именно:

тонко-, мелко- и крупночешуйчатые структуры и очень ред-

ко — грубочешуйчатые (каолинитовые аргиллиты, флинт-

клей).

Структура может быть равномерночешуйчатой или

разночешуйчатой («разнозернистой») и, в редких случаях,—

порфиробластовой, когда на общем однородном фоне резко

выделяются более крупные чешуйки или их агрегаты — вер-

микулитообразные (червеобразные) сростки.

В глинах нередко наблюдаются структуры более круп-

ного плана, возникающие как в стадию седиментации, так

и при диагенезе. Это — колломорфные, фитопелитовые, обло-

мочные, реликтовые и другие структуры.

Колломорфные ооидно-оолитовые структуры характеризу-

ются наличием в породе значительного количества округлых

или почковидных глинистых тел — ооидов, имеющих иногда

концентрическое оолитовое строение. Они образуются в ре-

зультате выпадения, старения и кристаллизации коллоидов

и чаще всего наблюдаются в корах выветривания.

Фитопелитовые структуры, по М. Ф. Викуловой (1957),

характеризуются наличием значительной примеси формен-

ных растительных остатков, в том числе спор, пыльцы и водо-

рослей.

Обломочные структуры образуются в результате вторич-

ных процессов — перемывании полузатвердевшего глинистого

осадка в подводных условиях, при подводных оползаниях,

внедрении корней растений и при диагенетическом перерас-

пределении глинистого вещества, его растрескивании и пере-

кристаллизации. В зависимости от размера и формы облом-

ков эти структуры называются брекчиевыми (брекчиевид-

ными),

конгломератовыми (конгломератовидными), гравий-

ными (гравелитовидными) и песчаными (или песчанико-

видными).

195

http://jurassic.ru/

От упомянутых обломочных структур, которые могут раз-

виваться и в чистых глинистых породах, не содержащих

обломочной неглинистой примеси, следует отличать алевро-

пелитовые, песчанопелитовые и другие структуры, выделяю-

щиеся при наличии значительной примеси обломочных не-

глинистых компонентов (стр. 189). Точное их содержание

устанавливается гранулометрическим анализом, а в шлифах

может быть оценено ориентировочно на глаз и уточнено под-

счетом. Применение таблиц (см. рис. 1), рекомендованных

М. С. Швецовым (1958) и М. Ф. Викуловой (1957, табл. IX

и X), значительно увеличивает точность глазомерной оценки

количества обломочной примеси.

Наконец, часто в глинах наблюдаются реликтовые струк-

туры— реликтовая обломочная (псаммитовая, алевритовая

и др.), реликтовая пепловая и т. д., — образующиеся при за-

мещении соответствующих пород — песчаников, алевролитов,

пепловых туфов — глинистым веществом (рис. 29)'. Эти струк-

туры описываются наряду с основной глинистой структурой

как «просвечивающиеся», остаточные, по возможности под-

робнее: отмечается степень сохранности их, размер, форма,

количество, расположение структурных элементов, а при воз-

можности (лучшей сохранности) и состав.

Рис.

29. Реликты пепловой структуры в

монтмориллонитовой глине — киле (Крым,

верхний мел)

196

http://jurassic.ru/

Текстуры глин о шлифе видны хорошо, иногда даже луч-

ше,

чем в образце (например, когда скорлуповатая текстура

маскирует нечеткую слоистость, проявляющуюся в шлифе

отчетливо по однообразной параллельной ориентировке гли-

нистых частиц, органических и других включений).

В шлифе различают текстуры неслоистые, беспорядочные,

и слоистые, а также некоторые другие. Первые, несколько

более редкие, характеризуются неориентированным располо-

жением материала и, как следствие,—-агрегатной поляриза-

* цией: при вращении столика микроскопа поле зрения не ме-

няется. Эти текстуры являются как первичными, образую-

щимися в неспокойных условиях седиментации, так, чаще,

и вторичными, диагенетическими.

Слоистость глин почти всегда горизонтальная. По степени

выраженности она меняется' от четкой непрерывной до едва

намечающейся прерывистой. Последняя нередко становится

линзовидной. Слоистость проявляется в однообразной ориен-

тировке глинистых частиц (ориентированная текстура), что

особенно хорошо видно в скрещенных николях: поле зрения

одновременно погасает и просветляется.

Из других текстур в глинах встречаются сетчатая (пе-

тельчатая), часто образующаяся из-за наличия включений,

огибая которые, глинистые частицы отклоняются от парал-

лельного расположения; гнездовидная, характеризующаяся

неравномерным скоплением песка, алеврита или аутигенных

компонентов; пятнистая, обусловленная в основном нерав-

номерной окраской; струйчатая, спутанная и др.

Минералогический состав глинистого вещества в шлифе

чаще всего определяется приблизительно; однако и такое

определение очень важно для расшифровки данных других

анализов. Во многих случаях уже при изучении шлифа окон-

чательно устанавливается состав минералов глинистого ве-

щества. Изучение в шлифе, в основном по оптическим свой-

ствам (показателю преломления и двупреломлению), позво-

ляет: 1) установить однородность или полиминеральность

(полимиктовость) глинистого вещества; 2) наметить глини-

стые минералы, как основные, так, во многих случаях, и вто-

ростепенные, т. е. установить минералогический тип глины;

3) определить эти минералы с возможной для каждого из

них степенью обоснованности; 4) оценить—-тоже обычно

с разной точностью — роль (содержание) минералов в строе-

нии глины.

Оптические свойства глинистых минералов, несмотря на

небольшие различия (в целом низкое преломление и невы-

197

http://jurassic.ru/

сокие цвета интерференции, объясняющиеся как сравнитель-

но невысоким двупреломлением, так и мелкими размерам»

глинистых кристаллов), все же в большинстве случаев позво-

ляют отличать одни минералы от других (табл. 18). Даже

при очень мелких размерах частиц (меньше 0,001 мм) в тон-

ких участках шлифа (по краям) при больших увеличениях

по различиям показателя преломления и двупреломления,.

а иногда и цвета удается установить наличие нескольких

минералов. Не всегда эти минералы можно уверенно опре-

делить и, следовательно, назвать, но выделить их можно и

необходимо. Названия в сомнительных случаях даются услов-

ные (например, «минерал типа гидромусковита» или «типа

каолинита» и т. д.) или более нейтральные, описательные

(«бесцветный минерал», «минерал низкодвупреломляющий»).

Каолинитовые глины определяются по низкому двупре-

ломлению порядка 0,007 (серые интерференционные окрас-

ки) или еще более низкому, по показателю преломления гли-

нистой массы, немного большему, чем у кварца. Если встре-

чаются червеобразные вермикулитоподобные сростки, опреде-

ление облегчается. Цвет не является существенным, так как

бесцветный каолинит очень часто бывает окрашен приме-

сями. Сходные галлуазитовые глины (или участки) отлича-

ются почти полной изотропностью и более низким (меньше

кварцевого) показателем преломления. Косвенным призна-

ком служат также вермикулитообразные сростки каолинита.

Монтмориллонитовые глины отличаются низкими показа-

телями преломления (меньшими, чем у канадского бальзама

и калиевого полевого шпата) и высоким (0,02—0,04) дву-

преломлением, выражающимся в ярких цветах интерферен-

ции — желтых, красноватых конца первого порядка. По этому

свойству они не отличаются от гидрослюд. Окраска в шлифе

часто бывает желтовато-зеленоватой.

Гидрослюдистые, именно гидромусковитовые (иллитовые),

глины отличаются более высоким, чем у кварца, показате-

лем преломления и яркими цветами интерференции (жел-

тые,

красные, синие конца первого и начала второго поряд-

ка),

свидетельствующими о сравнительно высоком двупрелом-

лении (порядка 0,02—0,03, иногда до 0,04). Такими же свой-

ствами обладает и железистый монтмориллонит, который,

следовательно, оптически почти неотличим от гидрослюд, если

не улавливается его зеленоватый цвет. Однако этот минерал

редок. Если зеленый минерал имеет такой же или несколько

более высокий показатель преломления и низкие (серые)

цвета интерференции, его следует отнести к хлоритам. Бей-

198

http://jurassic.ru/

Таблица 18

Оптические свойства глинистых Минералов

Группы

Минералы

Показатель преломл.

Двупреломление

"„ "и

е Р

Характерные особенности

Группы

Минералы

Двупреломление

"„ "и

е Р

Характерные особенности

Гр.

аллофана аллофан 1,468—1,512 часто

1,480

изотропен редкий, твердый (3)

хрупкий, стеКл. блеск

Гр.

каолини-

та

каолинит

галлуазит

1,560—1,570

часто 1,566

разные 1,

1,533—1,563

часто 1,560

507—1,550

0,007

0,002, почти изотропен

сбычен; чаще белый; жирный

на ощупь; почти изотропен;

довольно редкий

Гидрослюды

гидромусковит

гидробиотит

вермикулит

глауконит

1,550-

1,582—1,670

1,545—1,585

1,570—1,660

-1,580

1,545—1,620

1,525—1,561

1,545—1,630

>0,010 до 0,030, яр-

кие,

белые, желтые,

красные цвета интер-

ференции

такое же и выше

0,015—0,036

0,020—0,030

широко распространен

довольно обычный, бурый, плеох-

роирует

довольно редкий, желтоватый

широко распространен, зеленый и

зеленовато-синий, желтоватый до

бесцветного; плеохроичен

Гр.

монтмо-

риллонита

монтморилло-

нит

1,479—1,527

1,470—1,517 0,014-0,040, т. е. как

у гидрослюд

широко распространен, зеленова-

тый; низкое преломление при

сравнительно высоком двупре-

ломлении

http://jurassic.ru/