Гриффитс Дж. Научные методы исследования осадочных пород

Подождите немного. Документ загружается.

ГЛАВА 1

Таблица 4.2

Форма таблицы для расчета распределения частиц в весовых процентах по методу

пипетки

(Каталог лабораторных инструкций под ред. Розенфельда)

(а) Вес сухого материала ·

г, T

•

°С, проба Λ"ι ·

Пределы раз-

меров частиц,

Глу-

бина,

Время осаж-

дения при

уд. вес

час мин сек

Дата

и вре-

Лабо-

Вес

мя

ратор-

ный

сухого

нача-

ратор-

ный

стака-

ла

стакан

№

на

опыта

стакан

№

Вес ста-

кана+

вес про-

бы, высу-

шенной до

постоян-

ного веса

(Ь)

Вес

Минус

(Ь)

пробы

пепти-

X 50

затор

(!)

Куму-

лятив-

ный

про-

цент

мень-

ше чем

Меньше 4,0

» 4,5 20

5,0

5,5 10

» 6,0

» 6,5 10

» 7,0

» 7,5

» 8,0

8,5 10

9,0 10

» 9,5 10

10,0

» 10,5

11,0

Примечание (реагент, используемый для диспергирования, его состав и количество; про-

цедура диспергирования и т. д.):

Предлагаемая лабораторная инструкция заимствована из учебной программы «Каталог лабораторных

инструкций» (подред. М. А. Розенфельда), используемая студентами-седиментологами старших курсов

Пенсильванского университета.

например в случае кварцитов с кремнистым цементом, шлифы остаются един-

ственным способом, однако этот способ ни в коем случае нельзя считать

панацеей, так как он обладает рядом недостатков (см. раздел 4.9).

4.5. ИЗМЕРЕНИЕ ЗЕРЕН

Известны многочисленные практические приемы или способы измере-

ния величины зерен дезинтегрированной породы. Каждый из этих способов

«обладает не только определенными специфическими преимуществами, но

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

и недостатками, так как каждым из них можно успешно пользоваться лишь

в каких-то определенных условиях. Горные породы, к сожалению, лишь

очень редко удовлетворяют тем требованиям, которые требуются для того

или иного способа. Поэтому все они основаны на каком-то компромиссе

между теоретическими требованиями и практическими трудностями, воз-

никающими при выполнении этих требований. Детальное описание различ-

ных способов измерений можно найти в известных руководствах (например,

в работах 185, 248, 300]), и поэтому вряд ли целесообразно рассматривать

их здесь полностью.

Измерение размеров зерен осадочных пород не самоцель, а лишь сред-

ство для достижения другой цели. Считается, что, изучая размер зерен

и интерпретируя результаты измерений, можно познать процесс седимен-

тации, т. е. размер зерен отражает способ образования породы. Так как

большая часть породы образовалась путем седиментации в водной среде,

применяются такие способы измерения зерен, которые отражают поведение

частиц в воде. Положительные и отрицательные стороны нескольких мето-

дов такого рода будут подчеркнуты при описании одного широко известного

метода — метода пипетки. Ввиду того что недостатки метода пипетки свой-

ственны и другим сходным методам, его описание применимо по существу

ко всем «мокрым» методам.

Метод пипетки применяется лишь для зерен, размеры которых менее

50 мк. При более крупных зернах обычно пользуются просеиванием. В тех

случаях, когда породу нельзя дезинтегрировать без нарушения размера

составляющих ее зерен, целесообразно применять способы, не требующие

дезинтеграции. Возможный выход из положения для таких пород состоит

в измерении зерен в шлифах. Наиболее прямые способы — измерение диа-

метров свободных зерен дезинтегрированной породы — применяются гораздо

реже, чем это можно было бы ожидать, если иметь в виду их теоретические

и практические преимущества. Четыре таких основных способа рассмотрены

в данной главе.

Определение размеров составных частей полидисперсной гетерогенной

поликомпонентной системы представляет собой очень трудную проблему.

Поэтому нельзя ожидать, что любой способ может удовлетворить всем требо-

ваниям и что с его помощью можно полностью определить всю систему.

Следовательно, неизбежно применение нескольких способов, каждый из

которых способен обеспечить решение какой-то определенной части столь

сложной задачи, как определение размеров поликомпонентных природных

материалов. Если поликомпонентность материала не признается, все же

не следует применять способы, годные в основном для исследований простых

систем, т. е. состоящих из немногих компонентов, так как этот путь при-

водит к наиболее неправильным результатам интерпретации измерений

размеров зерен осадочных пород.

4.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ЗЕРЕН МЕТОДОМ ПИПЕТКИ

Метод пипетки — один из многих методов, применяющихся для опреде-

ления размеров зерен дезинтегрированной породы путем осаждения их

в воде. Он сравнительно прост, необходимая аппаратура есть почти во всех

лабораториях, контроль в процессе эксперимента, по крайней мере в случае

зерен некоторых размеров, довольно прост, работы может выполнять персо-

нал средней квалификации. Суть его состоит в определении скорости осажде-

ния зерен в воде, поэтому с первого взгляда может показаться, что эти усло-

вия весьма сходны с естественными условиями седиментации. Все это обеспе-

чивает широкое применение рассматриваемого способа.

До начала измерений породу необходимо разделить на составные части.

Соответствующие способы разделения уже рассматривались. Следует под-

ГЛАВА 1

черкнуть, что термин «составные части» является функцией способа, при-

нятого для разделения породы. Колебания в результатах измерений, зави-

сящие от различных способов разделения, будут учтены при окончании

измерений.

Практически операция проведения измерений состоит в следующем.

Bl л дистиллированной воды всыпают 20 г дезинтегрированной породы

Процедура

Проба

Проба дезинтегрированной

породы

весом,

Аппаратура

Всыпать

литровую

колбу

прибавить

пептизатор

Потрясти, долить

водой

до 7 л

Кулачковый вибратор, 24 часа

1л суспензии и пепти-

затор определенной

концентрации

СтЭ

Вылить в мерный цилиндр

Тщательно

перемешать

Суспензия в мерном

цилиндре объемом 1л

/ά Палочка для

перемешивания

Начать осаждение в опре-,X

pollojiiemp

деленное время \xV/

Проба суспензии в пипетке

объемом 20 мл '

Выпарить,

высушить

взвесить

ZOCM

JOCM Пипетка объемом

ZOMn,

' Сосуд для выпаривания

Фиг. 4.1. Описание процедуры и оборудования для определения скорости осаждения

частиц по методу пипетки (М. A. Rosenfeld, Handbook of Laboratory Instructions).

и приготовляют суспензию объемом 1 л. На этой стадии можно ввести пепти-

заторы для сохранения состояния распыленной взвеси. Затем суспензию

выливают в градуированный сосуд объемом 1 л (фиг. 4.1). Взвешенный:

материал размешивают до приобретения им гомогенной консистенции. Затем;

размешивание прекращают и материал начинает осаждаться. Это и есть;

начальный момент эксперимента, с которого через определенные промежутки'

времени с определенной глубины пипеткой начинают брать пробы суспензии]

объемом 20 мл, которые выпаривают досуха. Вес осадка после высушива-

ния представляет собой концентрацию материала в 20 мл. Так как первона-j

чальная концентрация суспензии равна 20 г на 1000 мл, то вес осадка в после-]

довательно взятых пробах, равных 20 мл, представляет собой его количеством

в весовых процентах, присутствующее на фиксированной глубине через^

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ 4?

определенный промежуток времени. Форма заполнения журнала данными

измерениями приведена в табл. 4.2 и. 4.3 [уравнение (4.1)]. Теоретически

Таблица 4.3

Пример регистрации времени осаждения и глубины взятия проб

по методу пипетки (при 760 mjk рт. ст.)

(Каталог лабораторных инструкций под ред. Розенфельда)

Пределы

размеров

частиц, Φ

Размер

частицы,

(MK)

Глубина,

Время осаждения при T 20° С,

уд. вес 2,65

Пределы

размеров

частиц, Φ

Размер

частицы,

(MK)

Глубина,

час

мин сек

Меньше

4,0 62,5 20

» 4,5

62,5

20 1

» 5,0

31,2

5,5

31,2

6,0

15,6

7 42

» 6,5

15,6

10 15

7,0 7,8

» 7,5

7,8

8,0

3,9

10 2

8,5

3,9

4 5

» 9,0

1,95 10

» 9,5

1,95

10,0 0,98

10,5

0,98

32 42

» 11,0

0,49

5 65

ГСн. уравнение (4.1).]

все частицы должны начать осаждаться сразу же по получении суспензии,

но экспериментами было установлено, что в практике это несильно прояв-

лено и обеспечение гомогенной суспензии к началу опыта вполне достаточно

[335].

В основе данного способа лежит простой принцип: если две частички

начали опускаться одновременно, то большая осядет быстрее меньшей. Сле-

довательно, в пипеточных пробах, отбираемых через последовательные про-

межутки времени, будет содержаться все меньше и меньше грубых частиц.

Таким образом, каждая проба является пропорцией в весовых процентах

какого-то количества частиц размером меньше некоторого определенного

размера (табл. 4.3).

Скорость осаждения пересчитывается на величину зерен посредством

модели, основанной на законе Стокса. Способ применения этого закона опи-

сан в работах Крамбейна и Петтиджона [248] и Далла Балле [85]. Вычисле-

ния производят по формуле

2 W

1j (4Л)

где V — скорость, или степень осаждения, см/сек,

—

плотность материала

частиц, г/см

, do— плотность жидкости, г!см

, g — ускорение силы тяжести,

см/сек

, г — радиус частиц, см, η — вязкость жидкости, пуаз.

Обычно исходят из того, что практически главный компонент осадоч-

ных пород — кварц. Поэтому d

= 2,65. Осаждение происходит в воде, т. е.

= 1,00. Для любого данного эксперимента температура, давление и место-

положение остаются одними и теми же, откуда следует, что величина η по-

стоянна и равна 0,01 пуаз (при 20° С и нормальном атмосферном давлении).

Ускорение силы тяжести обычно принимается равным 980 г/см

. Таким обра-

ГЛАВА 1

зом, формула (4.1) упрощается до

„ 2 (2,65-1,00) 98Q2

V _

9 0,01 '

или

F = Cr

где С = 3,59 X IO

при 20° С и атмосферном давлении.

При данном способе скорость зависит от двух переменных — расстоя-

ния и времени. Принято использовать расстояния в 20 или 10 см, отмечен-

ные на пипетке. Интервалы времени бывают различными. Подставляя в урав-

нение искомые размеры для г, можно установить интервалы времени для

взятия проб. Например, зерно кварца диаметром 31,2 мк (5ф) будет про-

ходить отметку 10 см через 1 мин 56 сек, так что проба, взятая на этой глу-

бине, через указанный промежуток времени теоретически должна состоять

только из частичек диаметром меньше 31,2 мк. На табл. 4.3 указаны интер-

валы времени и размеры зерен кварца, но вообще желательно установить

условия данного опыта, в частности учесть дневные изменения температуры

в лаборатории и вычислить указанные значения для данных условий.

Рекомендуется по возможности использовать аппаратуру, обеспечивающую

постоянную температуру, так как в большинстве случаев в лабораториях

перепад температуры в течение дня довольно велик, а время осаждения

частицы диаметром 1 мк до глубины 20 см составляет около 8 час.

Окончательный результат выразится в виде кумулятивного распреде-

ления в весовых процентах какого-то количества частиц, размером «меньше

чем» определенный размер или «грубее чем...», если каждое значение весо-

вых процентов мы будем вычитать из 100.

4.7. ОГРАНИЧЕНИЯ И ДОПУЩЕНИЯ

В ПРИМЕНЕНИИ МЕТОДА ПИПЕТКИ

Очевидно, что рассматриваемый способ также имеет какие-то ограниче-

ния и что он основан на определенных допущениях, которые должны быть

четко сформулированы, чтобы мы могли правильно интерпретировать полу-

ченные результаты. Уже указывалось, что результаты в какой-то мере

будут зависеть от способа дезинтеграции. Полнота дезинтеграции и дисперс-

ности особенно большое значение имеет для мелкозернистых пород, содержа-

щих большое количество глинистых частиц, так что результаты измерений,

которые производят в случае глин и глинистых сланцев по существу исклю-

чительно способом дезинтеграции, слабо отражают либо вовсе не отражают ни

первоначальный размер частиц в момент осадконакопления, ни тот, кото-

рый был им свойствен до их обработки в процессе дезинтеграции. Тем не

менее, если способы обработки стандартизированы, результаты анализа

можно успешно использовать для достижения третьей цели — для сравне-

ния разных пород по размерам зерен. Следует, однако, отчетливо представ-

лять, что получаемые при опыте различия нельзя относить только за счет

собственно размера зерен. Эти различия могут обусловливаться также диффе-

ренцированным поведением частиц разного состава при обработке.

Если мы допустим, что эффект дезинтеграции незначителен, все равно

остается ряд других ограничений, связанных, в частности, с возможностью

применения закона Стокса. Весьма важно знать пределы размеров частиц,

к которым этот закон применим. Частицы могут быть настолько малыми, что

под воздействием броуновского движения молекул они будут оставаться во

взвешенном состоянии неопределенно долго. За нижний предел размера

частиц свободно осаждающихся систем можно принять 0,5 мк. Скорость

осаждения таких частиц чрезвычайно мала, так что эксперимент может

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

длиться несколько дней. В таких случаях во избежание возникновения

конвекционных течений в суспензии необходимо на время опыта обеспечить

более или менее постоянную температуру. Время опыта можно сократить,

уменьшив путь осаждения, т. е. брать пипеточные пробы на глубине, напри-

мер, 5 см.

Грубые частицы диаметром несколько миллиметров при падении соз-

дают турбулентное явления за счет очень большой скорости. Отсюда появ-

ляется и верхний предел, который теоретически равен 50—70 мк [248]. За

верхний предел обычно принимают диаметр частиц, равный 50—55 мк. Неко-

торые теоретические ограничения этого способа и сравнение вычисленных

диаметров с экспериментально определенными прямыми способами рассмо-

трены Невином [308].

Помимо ограничений, связанных с размером частиц, существуют много-

численные другие ограничения для применения закона Стокса. Пытаясь

выполнить все требования этого закона, мы столкнулись с рядом проблем,

анализу которых посвящено много работ. Чтобы избежать наиболее оче-

видных трудностей, было предложено несколько альтернатив. С их помо-

щью для простых систем был достигнут определенный успех. Превосходный

анализ различных вариантов способа и их достоинств и недостатков дает

Крамбейн [248]. Попытка рассмотреть этот способ на широкой теоретической

основе принадлежит Невину [308]. Следует иметь в виду, что по рассматри-

ваемому вопросу есть две крайние точки зрения: согласно первой, нужно

создать такую теоретическую модель, которая могла бы обеспечить надежное

измерение частиц; согласно второй, необходимо провести стандартизацию

техники опыта и методов сравнения результатов. Например, Дуглас [99],

который игнорирует действие размера частиц на скорость их осаждения,

предлагает проводить опыт в мерном цилиндре длиной 6 футов, взвешивать

осадок, накапливающийся на дне цилиндра через определенные промежутки

времени и калибровать скорости осаждения независимо от отклонений от

идеальной модели. Результаты такого опыта, строго говоря, не будут иметь

отношения к определению размера и их нельзя будет интерпретировать отно-

сительно размеров зерен. Однако они представляются вполне пригодными

для сравнения различных образцов друг с другом, хотя физический смысл

различий, устанавливаемый опытом, остается не вполне ясным.

Почти все попытки усовершенствовать теоретическую модель оказались

безуспешными и, как это часто бывает, более строгий метаматический под-

ход приводил лишь к большим отклонениям от реальный условий. Пыта-

лись, например, оценить эффект влияния формы зерен на скорость осажде-

ния. Проводили специальный анализ этих взаимоотношений, результаты

которого проверяли экспериментальными определениями скорости осажде-

ния частиц, имеющих форму шара, палочки, пластинки и т. д. Были вы-

считаны поправочные коэффициенты, вводимые на отклонение формы от сфе-

рической. В осадочных породах форма частичек кварца значительно откло-

няется от сферической. Оказалось, что степень сферичности, измеренная

одним пз способов, находится в пределах от 0,5 до 1,0 [82]. Известно, что

частицы слюды отличаются плоской формой. В этом случае, если относи-

тельное количество слюды в породе известно, с помощью поправочного

коэффициента можно учесть эффект влияния формы Частиц. Однако количе-

ство слюды в породе редко определяют и очень сомнительно, чтобы, к при-

меру, наличие 5% примеси слюды делало необходимым введение специаль-

ного поправочного коэффициента. В тоже время два минерала (кварц и слю-

да), рассматриваемые по форме, являются взаимоисключающими, и поль-

зование поправочным коэффициентом здесь вполне правомочно; оно приведет

к получению несколько лучших результатов. В большей части горных пород

содержатся обломки сланцеватых пород. Форма их меняется от пластинча-

той, как у слюды, до округлой с разной степенью сферичности, как у кварца.

ГЛАВА 1

В то же время их размер и состав различны, т. е. форма не зависит от соста-

ва, чего нельзя сказать о кварце и слюде. В общем случае все три показа-

теля — форма, размер и состав — взаимозависимы и в то же время взаимо-

независимы, как это уже подчеркивалось выше (гл. 3). Взаимозависимые

факторы подобного рода обусловливают сложные взаимоотношения и ника-

ким постоянным поправочным коэффициентом нельзя учесть все возможные

вариации, что является наиболее важным препятствием, которое не пре-

одолевается ни в одном из применяемых способов. Эффект, обусловленный

этими сложными взаимоотношениями, трудно оценить аналитически, и до

сих пор его не пытались выявить эмпирическим путем.

Таким образом, основной недостаток метода пипетки состоит в том, что

полученные по этому способу «размеры» частиц в действительности отра-

жают сложные взаимоотношения, существующие между тремя взаимозави-

симыми свойствами, τ. е. P = f (т, s, sh).

Все «мокрые» способы анализа страдают этим недостатком и практи-

чески ни один из них не лучше другого. Поэтому выбор того или иного спо-

соба — вопрос вкуса и убеждений исследователя. Рассмотренный нами спо-

соб легко поддается контролю, т. е. обеспечивает высокую точность.

4.8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРА ЧАСТИЦ СИТОВЫМ АНАЛИЗОМ

Осаждение в воде обычно считают неподходящим способом в том слу-

чае, если частицы породы имеют диаметр, превышающий 50 мк. Правда,

иногда этим способом пользуются для значительно более грубых частиц [99].

По скоростям осаждения можно вычислить размеры частиц с помощью моде-

ли, основанной на законе Стокса по модифицированной формуле Уоделла,

или закона ударяющихся частиц, или с помощью эмпирически установлен-

ных эталонов. Полученные по разным пересчетам результаты можно срав-

нить. Результаты опытов не всегда легко интерпретировать относительно

«размера», но пх всегда можно использовать как основу для сравнения

различных пород.

Альтернативный «сухой» способ, который, вероятно, наиболее популя-

рен, состоит в просеивании дезинтегрированной породы. Процедура заклю-

чается в том, что навеску дезинтегрированной породы весом 100—150 г

просеивают через несколько сит, начиная с наиболее грубого и кончая

наиболее тонким [248, фиг. 33, стр. 139]. Остатки пробы на каждом сите взве-

шивают и записывают по форме табл. 4.4. Результаты анализа выражаются

в весовых процентах, соответствующих интервалу размеров между двумя

соседними ситами.

Сита обычно бывают латунными с дном, затянутым сеткой из тонкой

проволоки. Сетка имеет квадратные отверстия соответствующего размера,

которые и служат стандартом. В США стандарты сеток включают набор от

325 меш (диаметр одной ячеи равен 44 мк) до 1 меш (диаметр — 25,4 мм).

Отношение диаметров ячей любой пары соседних по размерам ячей сеток

равно 4 У2. Для осадочных пород обычно пользуются сетками диаметром

ячей от 62,5 мк до 2 мм.

Было установлено, что для работы с ситами наиболее хорошие резуль-

таты дают механические вибраторы [422]. К их числу относится вибратор

Ротап. Последним и пользуются в большинстве лабораторий. Наиболее

эффективное время вибрации и просеивания составляет 15—25 мин. Такой

промежуток времени представляется критическим, так как при более дли-

тельном процессе просеивания начинается истирание частиц и сит (после

20 мин), при более коротком — не происходит полной сепарации (закон

уменьшения выхода). Естественно, что при большой навеске (более 100—

150 г) некоторые частицы могут «не дойти» до дна сита.

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Таблица 4.4

Форма таблицы для расчета и записей хода анализа определения размеров зерен

методом просеивания

(Каталог лабораторных инструкций под ред. Розенфельда)

Аналитик-

Дата

Если грубый галечник:

вес первичной пробы (а)

вес зерен, размером 4 мм (—2

ф)

(6)

Если обработано кислотой:

вес пробы до обработки (d)

вес остатка (е)

Если профильтровано:

вес профильтрованной пробы (//)

—

вес остатка после фильтрования (g).

Вес в ситах (/)

Ситовый анализ

100-

100 4

100^- —

- Зерна (%) размером

4 мм (с)

- Вес нерастворимого

материала, % (/)

•

Зерна (%) размером

0,044 мм (4,5 ф) (К)

Меш

Первичный Процент £ ^l=T ^η,ΊΓ Кумулятив-

вес (то)

(;η)

ный вес (ρ)

(т—тп)

творимого

остатка, %

пробы,

ный вес, %

100

120

140

170

200

23и

270

325

Всего (к)

Потери (/—к) (q)

Примечание (способ дезинтеграции, специфические затруднения, возникшие при выпол-

нении данного анализа, другие замечания):

ГЛАВА 1

Практически в большинстве случаев возникает необходимость удалять

тонкие частицы из породы, так как на более грубых сетках происходит их

агломерация и они «забивают» отверстия на более тонких ситах. Для про-

С'Г-ийания в сухом виде нижний предел размеров частиц осадочных пород

составляет около 105 мк. Работа с тонким материалом труднее и, кроме того,

она сопряжена с появлением значительных ошибок. Известно, что в промыш-

ленных условиях достигается последовательная сепарация гомогенных фрак-

ций с размером частиц до 5 мк и меньше.

Обычно считается, что для большинства частиц, особенно кварцевых

зерен, поведение на ситах определяется в основном величиной их среднего

диаметра. Вопрос этот рассматривали многие исследователи, Риттенхаус

[355, 357] показал, что диаметры частиц, остающихся на любом сите, до-

вольно разнообразны. В своих работах этот автор рассматривает многие

трудности, которые возникают при использовании данного метода. Основная

ошибка, по-видимому, обусловлена наличием слишком крупных ячей в тех

ситах, с которых начинают просеивать. Воспроизводимость результатов

просеивания песков изучал Уокер [442], установивший значительные рас-

хождений в результатах повторных анализов одних и тех же пород в одной

и той же или в различных лабораториях (см. также работу [13]).

Так же как и осаждение в воде, просеивание представляет собой ком-

промисс мейеду практическими возможностями и теоретической целью. ,Оба

способа сопряжены с очень большим количеством ошибок. Одни из ошибок

относятся к обычным для любых лабораторных исследований, их можно

оценить и избежать с помощью соответствующих лабораторных операций.

Другие же заключены в самой сути метода и от них нельзя избавиться ника-

ким способом. Эти последние обусловлены следующим.

Во-первых, изучая,один и тот же образец методами пипетки и просеива-

ния мы характеризуем частицы с размерами от 1 до 50 мк и от 62,5 до 2000 мк

соответственно, т. е. уже имеем разрыв в результатах, получаемых по

обоим способам. Гриффите [152], несмотря на этот разрыв, описал прием

построения плавной кумулятивной кривой. Но этот прием остается лишь

приемом для плавного графического изображения, который никоим обра-

зом не устраняет объективно существующего разрыва.

Во-вторых, некоторые особенности пород, влияющие на результаты,

получаемые «мокрыми» способами, сказываются также при просеивании.

Полученные значения «размера» отражают изменения трех взаимозависимых

и взаимодействующих переменных P=/ (т, s, sh)', влияние каждой из них

нельзя оценить с помощью какого-либо поправочного коэффициента. Много

раз пытались с помощью как теоретических расчетов, так и эмпирических

определений внести поправку за изменение в форме зерен. Однако если эти

три фактора взаимодействуют и взаимозависят, то уже один этот факт авто-

матически делает все подобные попытки безуспешными. Поправочные коэффи-

циенты можно применять лишь к простым однокомпонентным системам,

в которых колебания формы и размера незначительны.

Итак, при условии применения стандартной аппаратуры и стандартных

приемов, результаты, полученные по способу просеивания, можно сравнивать

но вряд ли приходится рассчитывать на, успех, если мы захотим объяснить

физический смысл результатов просеивания сложной поликомпонентной

смеси.

4.9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ЗЕРЕН В ШЛИФАХ

Как уже указывалось (стр. 53), не все породы можно дезинтегрировать,

не изменяя при этом размера их зерен. В случае прочных пород результаты

как «мокрого», так и «сухого» осаждений будут отражать лишь эффектив-

ность процесса дезинтеграции. Крамбейн [241] предложил измерять зерна

таквх пород в шлифах. Этот способ можно рекомендовать и для всех других

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

пород. Возможность применения одной и той же методики для изучения

всех пород — очень большое достижение.

Выбирают какой-либо минерал (обычно кварц) и измеряют диаметры

сечений зерен или непосредственно под микроскопом, или при помощи спе-

циальных приспособлений, или на спроектированном изображении зерна.

Для последней цели можно использовать микропроектор или проекционную

камеру.

Длина оси сечения зерна чаще выражается в миллиметрах, иногда

в микронах; эти значения можно сгруппировать и непосредственно изобра-

зить на графике частоты встречаемости. В данном случае это будут не весо-

вые проценты, а количества зерен.

Главнейшая трудность состоит здесь в определении того сечения, кото-

рое нужно замерить. По выше рассмотренным причинам (стр. 46) одно-

значное определение измеряемой оси необходимо. С этой целью выбирают

длинную ось сечения зерна, но можно измерять и короткую ось спроекти-

рованного зерна и затем перпендикулярную ей длинную [149]. По-видимому,

нельзя априорно узнать, чем одно сечение лучше другого, так как в каяедом

случае для измерений выбирают однозначно определяемые оси. Во всяком

случае, по результатам измерений можно сравнивать различные породы.

Еще раз отметим, что получаемые результаты не представляют абсолютных

размеров и интерпретировать данные измерений в этом смысле нерацио-

нально.

В шлифах измеряют зерна породы, первичное сложение которой не

нарушено. Результат измерения можно выразить в виде формулы

Если измеряются зерна одинакового минерального состава, величина т ста-

новится постоянной и формула примет вид

Неоднократно пытались оценить значение P как с помощью теоретических

расчетов, так и эмпирически. Теоретические расчеты, по крайней мере при-

менительно к данному способу изучения осадочных пород, представляются

слишком наивными, так как, пытаясь оценить каждый фактор в качестве

независимой переменной, мы отнюдь не способствуем решению всей проб-

лемы. В литературе известна единственная попытка такого рода. Она при-

надлежит Крамбейну [241], который изучал пробу песчаников Сен-Питер.

К сожалению, эта проба была единственной. К тому же песчаники Сен-

Питер оказались кварцитами, представляющими только простейшие по

составу осадочные породы.

Нужно твердо знать, что какая бы ось ни была выбрана для измерений,

«е длина, полученная в результате эксперимента, является функцией раз-

мера и формы зерна, ориентировки зерен или ориентировки сечения шлифа,

а также плотности заполнения зернами шлифа, т. е. упаковки. И вновь

мы должны констатировать: так как размер и форма взаимосвязаны с ориен-

тировкой и упаковкой, нельзя использовать какой-либо поправочный коэф-

фициент для сепаратной оценки каждой из переменных. Для оценки точ-

ного эффекта влияния размера независимо от эффектов, вносимых другими

факторами, необходимо эмпирически оценить эффекты всех четырех факто-

ров, а также шести взаимодействий первого порядка, четырех — второго

порядка и одного — третьего порядка.

В литературе можно найти многочисленные попытки сопоставить или

калибровать результаты измерений в шлифах с данными, получаемыми по

способу просеивания и (или) по другим способам. Какого-либо успеха при

этом не было достигнуто, если не считать простейших идеализированных

P = / (т, s, sh, о, р). (4.3)

P = Hs, sh, о, р). (4.4)