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

Подождите немного. Документ загружается.

Продолжение табл. 18

Группы

Минералы

Показатель

преломл.

Дву преломление

Характерные особенности

Гр.

монтмо-

риллонита

нонтронит

сапонит

гекторит

Р-керолит

1,548—1,640

обычно

1,565—1,600

1,510—1,525

1,510

1,513-

1,539—1,600

1,480—1,490

1,485

-1,516

0,020—0,040

0,010—0,030 и выше

0,031

низкое

довольно редкий; часто в корах

выветривания основных пород и

железных руд

довольно редкий

» »

Гр.

палыгор-

скита

сепиолит

(«морская пен-

ка»)

палыгорскит

(«горная ко-

жа»)

1,505-1,548

1,527—1,550

1,490—1,520

1,500—1,513

среднее 0,009—0,020

0,015—0,030

довольно редкий, волокнистый

более распространенный, волок-

нистый

Минералы-

сростки

монотермит

бейделлит

1,541—1,571

1,531—1,567|1,494—1,559

0,012—0,015

0,019—0,040

близок к каолиниту

довольно распространенный

Минералы-

сростки

хлориты (Mg)

хлориты

(Mg — Fe)

хлориты (Fe)

1,542—1,613

1,580—1,638

1,642—1,680

низкое (изотропные

до 0,013)

широко распространены;

зеленые, желтоватце

http://jurassic.ru/

деллитовые глины неотчетливо определяются по невысокому

показателю преломления (меньше кварцевого и выше, чем

у калиевого полевого шпата, т. е. близкого к канадскому

бальзаму) и высокому двупреломлению (порядка 0,02—0,03),

а монотермитовые — при таком же преломлении — более низ-

кому двупреломлению (порядка 0,015—0,020).

Определение глинистых минералов в шлифе уточняется

иммерсионным методом (стр. 212), позволяющим рассматри-

вать их в другом сечении — параллельном спайности (шлифы

обычно делаются перпендикулярно слоистости и спайности),

а также окрашиванием и другими методами.

Неглинистые примеси бывают представлены обломоч-

ными, органогенными и аутигенными компонентами.

Размер обломочных компонентов обычно более0,01 мм.

Изучают и описывают их, как и обломочные породы: форму,

размер, состав, вторичные изменения (растворение, замеще-

ние,

перекристаллизация и т. д.), количество (содержание),

распределение по породе. Кварц в глинах часто заметно из-

меняется— растворяется, корродируется сидеритом, кальци-

том, гидроокислами железа, глауконитом. Полевые шпаты

обычно несвежие, мутные, замещенные каолинитом, хлори-

том, гидромусковитом. Свежие полевые шпаты (вместе со

свежим биотитом) встречаются в монтмориллонитовых гли-

нах пеплового происхождения. Слюды, как правило, гидра-

тированы, расщеплены, изогнуты и превращены в сноповид-

ные агрегаты гидрослюд с отдельными участочками, сохра-

няющими высокое двупреломление. Претерпевают изменения

и постепенно сливаются с глинистой массой и обломки по-

род, особенно эффузивы.

Растительные остатки обычны для глин; придают

им темно-серую и черную окраску. Они подразделяются на

обугленный растительный детрит и гелефицированное веще-

ство.

Растительный детрит, как правило, непрозрачный, сви-

детельствует о разложении (обугливании, фюзенизации) ор-

ганического вещества в аэробных условиях, превращении его

в углистое фюзенизированное вещество. Гелефикация остат-

ков растений, т. е. набухание, разложение под влиянием

анаэробных бактерий и превращение их в коллоидное бес-

структурное вещество, происходит без доступа кислорода в

сильно обводненных условиях. Гелефицированное вещество

более прозрачно, оно просвечивает коричневым цветом и

обычно бесформенно, хотя нередко (когда процесс гелефи-

кации не зашел далеко) сохраняет структуру ткани.

Фаунистические остатки в глинах более редки

201

http://jurassic.ru/

и представлены как частями крупных раковин, так и скелет-

ными остатками микроорганизмов — фораминифер, радиоля-

рий, остракод. Нередко они бывают замещены пиритом, фос-

фатами и другими аутигенными минералами. Органические

остатки описывают по общей схеме (стр. 14) как включения.

В заключение могут быть отмечены вторичные изменения

и прочие признаки (стр. 14), не вошедшие в описание, а так-

же дано название глинистой породы, в целом аналогичное

вышеприведенному (стр. 193).

Примеры макроскопического и микроскопического

описания глин

Образец 1, кора выветривания, Центральный Казахстан.

Макроскопическое описание. Глина светло-серая (в сухом?

состоянии), крупнопелитовая, тонкоотмученная, неслоистая, излом ровный;:

в воде размокает без набухания; жирная на ощупь, по-видимому, каоли-

нитовая. С НС1 не вскипает, т. е. неизвестковистая.

Описание в шлифе. Глина бесцветная или слабо сероватая,,

однородная, практически нацело состоит из глинистого вещества. Приме-

сей суммарно не больше 5% (рис. 30).

Структура тонкочешуйчатая. Размер чешуек в основном мельче

0,01 мм, однако главная масса их крупнее 0,001 мм; значительное числе

Рис.

30. Образец 1 — глина каолннитовая

(около Х400, ник. 1 и +):

1 — каолинит; 2 — гидромусковит; 3 —

кварц обломочный

202

http://jurassic.ru/

(вероятно, 15—20'%) чешуек крупнее 0,01 мм. Форма чешуек преимущест-

венно неправильная, слабоудлиненная и изометричная." Имеется примесь

(около 10%) удлиненных игольчатых чешуек.

Текстура микрослоистая. Слоистость незавершенная, выражается па-

раллельной ориентировкой удлиненных глинистых чешуек и отчасти опти-

ческой ориентировкой основной массы глинистого вещества, что выра-

жается в одновременном погасании и просветлении большинства чешуек.

По составу глина олигомиктовая, каолинитовая, со значительной (до

7—10%) примесью гидрослюды.

Каолинит бесцветный, чешуйчатый. Чешуйки слабо удлинены и изо-

метричны. Очертания их большей частью неправильные из-за тесного

срастания, реже — прямоугольные. Угасание волнистое. Показатель пре-

ломления немного выше, чем у кварца, и ниже, чем у гидрослюды. Цвета

интерференции серые, что свидетельствует о низком (порядка 0,006—0,007)

двупреломленяи.

Гидрослюда бесцветная, т. е. представлена гидромусковитом. Форма

резко удлиненная, игольчатая и волокнистая. Длина от 0,1 до 0,01 мм;

ширина от 0,04 до 0,001 мм. Концы чешуек часто расщеплены. По-видимо-

му, значительная часть (если не вся) гидрослюды является переотложен-

ной. Показатель преломления немного выше, чем у каолинита, и равен

приблизительно

1,58—1,59.

Двупреломление довольно высокое — интерфе-

ренционные окраски варьируют от ярких белых до красных конца первого

порядка, что при малых размерах отвечает величине n

—п

=0,015—1,020

или большей.

Примеси подразделяются на терригенные и аутигенные. Терригенный

компонент представлен мелкоалевритовыми (0,05—0,01 мм) и более мел-

кими зернами кварца (3—4%) неправильной формы из-за сильной корро-

дированное™ его глинистым веществом. Распределены по породе они

равномерно, беспорядочно. Аутигенная примесь (около 1%) представлена

железистым и, возможно, титанистым веществом. Они рассеяны по породе

довольно равномерно в виде непрозрачных зернышек или их агрегатов

размером от 0,04—0,03 до 0,001 мм. В отраженном свете—-матовые, беле-

сые или красноватые и охристо-красные.

Таким образом, глина — каолинитовая тонкочешуйчатая, крупнодис-

персная, микрослоистая, однородная, слабо гидрослюдистая (10%), с не-

значительной (3—4%) примесью кварцевого алеврита.

Образец 2, нижний байос, Дагестан.

Макроскопическое описание. Глина уплотненная, темно-

серая и серая, крупнопелитовая, алевритовая, тонкослоистая, с ровным

и раковистым изломом, с тонкими (меньше 2 мм) прослойками глинисто-

го алевролита. В воде размокает не сразу, без набухания или со слабым

набуханием; становится пластичной. С НС1 не реагирует, т. е. неизвест-

ковая. При окрашивании метиленовым голубым с добавлением КО

окраска из фиолетово-синей становится голубовато-зеленоватой, что

свидетельствует о присутствии минералов типа монтмориллонита или

бейделлита. Основной же состав, вероятно, гидрослюдистый. Имеются от-

печатки аммонитов.

Описание в шлифе (рис. 31). Глина коричневато-серая, с про-

слоями до коричневато-темно-серой, неоднородная, со сложной разномас-

штабной слоистостью. Наиболее крупная—мелкая слоистость — обусловле-

на прослойками и линзами мелко- и крупно-мелкозернистого алевролита

мощностью 1—0,2 мм и ритмичной сменой материала. Одни прослойки и

линзочки (0,2—0,3 мм) сложены алевролитом, малоглинистым и хорошо

•отсортированным. Обе границы их с глиной резкие. На площади шлифа

зстречены один такой прослой и одна линза на расстоянии 0,8 см друг

203

http://jurassic.ru/

от друга. Другие прослои более мощные (0,3—1 мм), отделены от глины

менее разкими границами, особенно с одной стороны, очевидно со сто-

роны кровли; здесь они незаметно переходят в глину, сначала сильно

алевритовую, а потом в тонкоотмученную; выше глина опять становится

алевритистой. Однако алевритовый прослой нового ритма на ней залегает

по довольно резкой границе. Мощность ритмов около 1 см. В ритме

(и в породе в целом) резко преобладает глинистый элемент.

Глинистые прослои в зависимости от положения в ритме имеют раз-

ную структуру — от алеврогрубопелитовой (алеврокрупночешуйчатой) до

крупно-, вернее, крупно-мелкопелитовой (мелкочешуйчатой). Хотя преоб-

ладают чешуйки размером крупнее 0,01 мм, в каждом участке, особенно

в тонкоотмученных прослойках, много и более мелких, в том числе и

тонкодисперсных. Таким образом, по структуре глина также неоднородна,

«разнодисперсна».

Текстура глинистых прослоев микрослоистая, что обусловлено как

сменой глин разных структурных типов, распределением в них обломоч-

ных компонентов, так и параллельной ориентировкой растительных остат-

ков и глинистых чешуек. Однако последние ориентированы не идеально,

о чем свидетельствует отсутствие (за исключением небольших прослоев)

одновременного погасания и просветления и частая разнонаправленность

многих чешуек.

Состав глинистых прослоев неоднородный. Помимо основной глини-

стой части присутствует обломочная и органическая. Глинистое вещество

тоже в свою очередь имеет сложный, полимиктовый состав; преобладает

гидрослюда двух типов: гидромусковит и, меньше, гидробиотит; кроме:

того,

заметно присутствие хлоритов и, возможно, минерала типа монтмо-

риллонита.

Рис.

31. Образец 2— глина полимиктовая,

в основном гидрослюдистая (около Х50,

ник. 1 и +)

204

http://jurassic.ru/

Гидрослюда типа гидромусковита бесцветная, по форме подразделяет-

ся на две разновидности. Одна из них, содержащаяся в количестве не

более 5—10%, видна лучше. Это довольно крупные (шириной

0,005—0,01 мм, длиной 0,01—0,1 мм и крупнее) тонкие чешуйки с па-

раллельными сторонами и расщепленными концами, нередко изогнутые

(очевидно, терригенные). Другая, основная, гидрослюда более мелкая,

микролепидобластовая; л«1,58, цвета интерференции яркие белые. Гидро-

биотит светло-желтоватый, по форме похож на гидромусковит первого

типа. Показатель преломления выше, чем у кварца, и часто выше, чем у

гидромусковита, двупреломление также довольно высокое (порядка

0,010—6,020). Содержание учесть трудно, так как гелефицированное орга-

ническое вещество часто окрашивает в желтый цвет бесцветную гидро-

слюду. Вероятно, оно небольшое, порядка первых процентов. По-видимо-

му, гидробиотит в основном терригенный.

Хлорит имеет зеленый цвет, низкое двупреломление (серые и темно-

серые интерференционные окраски) и более высокий, чем у кварца, пока-

затель преломления. Преобладают чешуйки крупнее 0,01 мм. Наряду с

терригенным, хлорит является и аутигенным, развившимся, в частности,

по биотиту (между ними имеются постепенные переходы). Содержание

хлорита достигает, возможно, 10%.

Монтмориллонит (?) выделяется условно. Это агрегаты (размером

0,05—0,1 мм) очень мелких, двупреломляющих в белых тонах, чешуек

неправильной формы с нечеткими контурами. Чаще всего они желтовато-

зеленые; нередко окрашены гумусовым веществом. Преломление их низ-

кое,

по-видимому, ниже канадского бальзама, что характерно для монт-

мориллонитовых минералов. Наличие последнего (или измененной, монт-

мориллонитизированной гидрослюды) подтверждается и результатами

окрашивания и набуханием в воде, хотя и слабым.

Органическое вещество встречается в заметном количестве (по пло-

щади не менее 5%), распределено несколько неравномерно: оно обога-

щает тонкоотмученные глины, представлено обугленным детритом и геле-

фицированным веществом. Размер детрита от 0,1 мм по ширине и

2—3 мм по длине до мельчайших обрывков в сотые и реже тысячные

доли миллиметра. В проходящем свете непрозрачный, в отраженном —

темно-серый и черный, матовый. Гелефицированное растительное вещество

связано постепенным переходом с обугливанием детритом и отделяется

от него условно. По размеру оно такое же, нередко сохраняет структуру

растительной ткани. Чаще же это бесформенные комочки и участки ко-

ричневого и янтарного цвета или тонкая пленка, а также, возможно, и

тонкорассеянное вещество, находящееся в тесном «срастании» с глини-

стым. Оно обычно прозрачно или полупрозрачно, реже (в крупных участ-

ках) непрозрачно. В отраженном свете более светлое, чем обугленный

детрит, часто также коричневатое.

Обломочная примесь представлена неокатанными и единичными по-

луокатанными зернами мелкоалевритовой и отчасти крупноалевритовой

размерности, аналогичными по составу прослойкам алевролита. Состав

этой примеси полимикто'вый, однако резко преобладает кварц (около

60—70%).

Остальную часть составляют плагиоклазы, единичные калие-

вые полевые шпаты, слюды, обломки кварцитов, кремнистых пород, квар-

цево-слюдистых сланцев и эффузивов. Все эти компоненты довольно силь-

но изменены, особенно обломки эффузивов, которые большей частью

замещены агрегатом или, реже, монокристаллом хлорита. Многие из них

постепенно ассимилируются основной глинистой массой и не всегда четко

от нее отделяются.

Прослойки алевролита имеют тот же состав. Цемент их глинистый,

205

http://jurassic.ru/

по

составу аналогичный веществу основной глинистой части породы;

отличается

только лучшей раскристаллизованностью, особенно в

алевро-

литах

первого типа, обладающих цементом типа заполнения пор. В дру-

гих,

сильно глинистых алевролитах, цемент базальный.

Таким

образом, описанная порода представляет собой глину полимик-

товую,

в основном гидрослюдистую, крупночешуйчатую, с растительным

детритом

(до

4—5%),

тонкослоистую, меняющуюся по слоям от чистой

тонкоотмученной

до сильно алевритовой, содержащей прослои алевролита

полимиктового

состава, которые чаще всего ритмично переслаиваются

глинистой породой.

Гранулометрический (механический) анализ

После изучения глинистой породы в образце и в шлифе

можно приступить к гранулометрическому анализу для более

точного определения содержаний различных фракций в поро-

де.

Анализу подвергаются практически только размокающие

породы, а из неразмокающих — карбонатные глины, посколь-

ку карбонаты могут быть удалены. В зависимости от характе-

ра и количества аутигенной примеси, что устанавливается в

шлифе опробованием соляной кислотой и другими методами,

порода подвергается предварительной обработке, которая во

многих случаях оказывается более трудоемкой, чем сам ана-

лиз.

Задача гранулометрического анализа глин — разделение

не только песчано-алевритовой примеси, но и глинистых ча-

стиц (меньше 0,01 мм) на ряд фракций: 0,01—0,005 мм;

0,005—-0,001 мм и мельче 0,001 мм. Последняя, коллоидная,

фракция содержит только глинистые частицы, т. е. является

собственно глинистой. Она-то чаще всего и подвергается бо-

лее сложным видам исследования: изучению в электронном

микроскопе, химическому, термическому и рентгеноструктур-

ному анализам.

Разделение глины на тонкие фракции связано с рядом

трудностей; одна из самых значительны-х — образование гли-

нистыми частицами агрегатов различной стойкости. Они воз-

никают при переносе, осаждении и, особенно часто, при

диагенезе. Невозможность определить стадии образования

агрегатов — общая трудность гранулометрического анализа

глин, поскольку и полное или возможно максимальное раз-

рушение агрегатов (дисперсионный анализ) и их сохранение

(агрегатный анализ), как и частичное разрушение (микро-

агрегатный анализ, когда сохраняются наиболее прочные,

мелкие агрегаты), не отражает истинный гранулометрический

206

http://jurassic.ru/

состав осадка. Положение осложняется прочностью многих

агрегатов и хрупкостью глинистых частиц, которые могут

дробиться при разрушении агрегатов, а также присутствием

воднорастворимых солей, которые при заметном содержании

(первые проценты — засоленные породы и некоторые морские

глины) вызывают коагуляцию суспензий, подвергающихся

анализу.

Водонеусгойчивые агрегаты, образующиеся, в частности,

и при цементации их растворимыми в воде солями и обрати-

мыми коллоидами, разрушаются водой, именно размачива-

нием и легким растиранием пальцами до тестообразного со-

стояния. Водоустойчивые агрегаты, образующиеся при коагу-

ляции двух- и в особенности трехвалентными ионами (Mg,

Са, Fe, А1), разрушаются при замещении одновалентными

ионами (Na, Li, NH

), а агрегаты, сцементированные кремне-

земом или карбонатами, — при обработке слабой соляной

кислотой. Но при этом глинистые минералы нередко, особен-

но в тонких фракциях, разрушаются, что иногда даже сни-

жает их выход, т. е. дает обратный эффект. Поэтому многие

исследователи избегают применять обработку соляной ки-

слотой и разрабатывают методы подготовки к анализу без

удаления карбонатов (Рухин, 1961, стр. 501—506), в частно-

сти,

в качестве стабилизатора применяют пирофосфат натрия

(NasP^O?). Однако присутствие карбонатов, которые, по дан-

ным Н. М. Страхова, испытывают перекристаллизацию уже

на первых стадиях диагенеза, т. е. не являются первичным,

механическим осадком, сильно искажает данные анализа.

Поскольку методы подготовки глин к анализу сложны и

часто не дают результатов, для гранулометрического анализа

желательно отбирать более «легкие» породы — менее карбо-

натные и засоленные, более размокающие и т. д.

Гранулометрический анализ глинистых пород чаще всего

производят методом Робинсона — Качинского

(пипеточный метод), хотя песчано-алевритовые фрак-

ции и суммарное содержание глинистых фракций (мельче

0,01 мм) могут быть определены и другими методами, в ча-

стности по Сабанину. Основой пипеточного метода являет-

ся не сливание части суспензии, а отбор из нее пипеткой не-

большой (обычно 25 см

) пробы, в которой после выпарива-

ния и определяется содержание частиц меньше определенного

размера. Метод не требует банок большого размера. Однако

этот метод неудобен для литологов, так как с его помощью

нельзя выделить фракции для минералогического анализа.

Для анализа необходимо следующее оборудование:

207

http://jurassic.ru/

1) цилиндр емкостью 1200—1300 см

, высотой 40 см, диамет-

ром 6—7 см; 2) пипетка объемом 25 см

; 3) штатив для

крепления пипетки, позволяющий ее поднимать и опускать

до нужного уровня; 4) мешалка в виде стеклянной палочки с

резиновым кружком (диаметром, несколько меньшим цилинд-

ра) на конце; 5) секундомер;

6) термометр; 7) бюксы для

собирания взятых проб и вы-

паривания; предварительно их

лучше взвесить; 8) промывал-

ка (рис. 32). Кроме того, для

подготовки навески к анализу

необходимы фарфоровая чаш-

ка, колба с обратным холо-

дильником для кипения. На

верхний конец пипетки надева-

ют гибкий резиновый шланг с

зажимом, соединяющий ее с ре-

зиновой грушей (Рухин, 1961,

стр.

515) или с аспиратором

(Чаповский, 1958), позволяю-

щими быстро отбирать пипет-

кой пробу.

Навеску (10—20 г) взвеши-

вают на аналитических весах,

размачивают в течение суток в

дистиллированной воде, после

чего осторожно сливают лиш-

нюю воду — с ней уходят элек-

тролиты. Если порода сильно

засолена (надо сделать про-

верку на коагуляцию), воду

доливают и сливают несколько

раз или производят диализ —•

промывание током дистилли-

рованной воды навески, под-

вешенной в коллодиевом ме-

шочке (Рухин, 1961, стр. 503).

Затем навеску переносят в колбу, заливают примерно десяти-

кратным количеством дистиллированной воды, прибавляют

1 см

25%-ного раствора аммиака и кипятят в течение 1 час.

Одновременно с навеской отбирают пробу для определе-

ния гигроскопической влажности (стр. 118).

После кипячения навеску пропускают над фарфоровой

Рис.

32. Установка для грануло-

метрического анализа методом пи-

петки: / — цилиндр с суспензией;

2 — пипетка; 3— штатив; 4 — ас-

пиратор; 5 — резиновые трубки с

зажимами

208

http://jurassic.ru/

чашкой через сито с отверстием 0,1 мм. Оставшуюся на сите

часть надо растирать резиновой пробкой в фарфоровой чашке.

Через то же сито тонкие фракции смывают до тех пор, пока

эти частицы будут отделяться, т. е. пока не станет прозрачной

вода над остатком в фарфоровой чашке. Этот остаток надо

высушить, рассеить на ситах и взвесить фракции. Если часть

зерен будет проходить через сито 0,1 мм, добавить их к су-

спензии.

Суспензию после отстаивания в течение 1 мин осторожно

переливают в цилиндр. Оставшиеся на дне комочки и алеврит

растирают резиновой пробкой до тех пор, пока над остатком

вода будет чистой. После этого оставшуюся часть навески

переносят в цилиндр, дистиллированной водой доводят объ-

ем до 1 л и одновременно, для устойчивости суспензии, до-

бавляют 25%-ный раствор аммиака из расчета 0,5 мл на 1 л

воды. Если происходит коагуляция, что хорошо видно по ос-

ветлению верхней части столба жидкости, необходимо доба-

вить больше аммиака или разбавить дистиллированной водой

в 2—3 раза, а в крайнем случае — отмыть воднорастворимые

соли.

Перед взмучиванием измеряют температуру суспензии

(лучше — в другом цилиндре с той же водой), затем взмучи-

вают мешалкой до тех пор, пока вся навеска поднимется со

дна, и оставляют в покое до взятия первой пробы. Время

отстаивания и глубина взятия пробы зависят от многих фак-

торов: удельного веса и формы частиц, плотности и темпера-

туры суспензии. Рассчитывают его по формуле Стокса

(стр.

111);условия отмучивания проверяют под микроскопом.

Л.

Б. Рухин (1961) при расчетах скорости падения глини-

стых частиц предложил принимать их удельный вес равным

2,5 (а не 2,65), так как они в действительности оказываются

более легкими, чем кварц, и, кроме того, их пластинчатая

форма, не учитывающаяся при определении скорости по фор-

муле Стокса, замедляет их осаждение. Скорость падения

частиц крупнее 0,01 мм правильнее рассчитать исходя из их

удельного веса, равного 2,65. Глубина отбора проб может

быть разной, хотя не рекомендуется ее брать ближе, чем на

5 см от поверхности суспензии и дна цилиндра. Обычно ее

берут с глубины 10 см. Для этого условия Рухин

(1961,

стр.

516) приводит таблицу времени взятия проб при разных

температурах (табл. 19).

Пипеткой могут быть определены содержания трех глини-

стых (<0,001 мм, 0,001—0,005 мм и 0,005—0,01 мм) и одной

мелкой алевритовой фракции, а также, по разности, и содер-

209

http://jurassic.ru/