Кузнецов В.Г. Литология. Осадочные горные породы и их изучение

Подождите немного. Документ загружается.

окрашены, а те, где доломит, — сохраняют первичную окра-

ску. Для фиксации полученной картины этот шлиф можно

вновь покрыть покровным стеклом.

2.1.4. СУЛЬФАТЫ

Породообразующими в осадочных породах яв-

ляются практически только два минерала из группы сульфа-

тов — гипс и ангидрит, хотя в отдельных случаях могут быть

обильны тенардит Na

, глауберит CaNa

(SO

)

, целестин

SrSO

, барит BaSO

, мирабилит Na

IOH

кизерит

MgSO

O и др.

Гипс CaSO

O. Минерал моноклинной сингонии. В шли-

фе прозрачный бесцветный, в виде кристаллов обычно не-

правильной лапчатой формы со сложными неправильными

краями, по которым соединяются смежные зерна. Подобная

форма кристаллов характерна для зернистых масс. В трещи-

нах гипс нередко дает волокнистые структуры с ориентиров-

кой удлиненных кристалликов нормально к стенкам трещин

(селенит), в пустотах и кавернах могут быть и относительно

правильные кристаллы. Спайность весьма совершенная по

(010), совершенная по (111) под углом

40 — 42°

к предыдущей

и хорошая по (100). Показатели преломления несколько ни-

же, чем у канадского бальзама (п

= 1,529—1,531, п

= 1,523—1,526, п

= 1,519—1,521), поэтому шагрени нет, а

слабый отрицательный рельеф намечается лишь в некоторых

сечениях. С анализатором дает серые и слегка синеватые ок-

раски (п

— п

— 0,009

— 0,010).

Минерал двуосный, положи-

тельный, угол IV =

52 — 58°.

Ориентировка оптической инди-

катрисы CN

= 38°, CN

= 52°, N

|| Ь. Удлинение либо поло-

жительное, либо отрицательное.

По некоторым показателям (прозрачный, бесцветный, се-

рые интерференционные окраски) похож на кварц, с кото-

рым студенты его нередко путают. Главное отличие — гипс

двуосный, кварц — одноосный. Вместе с тем есть и менее

резкие и менее определенные показатели, позволяющие от-

личать его от кварца — у гипса практически всегда есть

спайность (кварц без спайности), у него несколько ниже, чем

у кварца, показатель преломления (при подъеме тубуса мик-

роскопа линия Бекке смещается на канадский бальзам, а у

кварца, — на минерал). Наконец, кварц практически всегда

находится в виде обломочных зерен, т.е. несет следы пере-

носа (окатанность, сортировка и т.д.), в то время как гипс в

абсолютном большинстве случаев — минерал аутогенный хе-

могенный с соответствующей формой зерен. Гипс легко обез-

воживается при нагреве и давлении, поэтому при изготовле-

нии шлифа он может переходить в полугидрат CaSO

-0,5Н

При этом меняются форма кристаллов и его оптические

свойства. Кристаллы приобретают игольчатый облик, он ста-

новится одноосным положительным, повышается показатель

преломления (п

= 1,558; п

= 1,586) и сила двойного луче-

преломления (п

— п

= 0,028). В этом случае он отличается

от кварца по форме кристаллов, несколько большим показа-

телем преломления и главное — более высокой интерферен-

ционной окраской — вплоть до желтой второго порядка.

Обычно же столь значительной потери воды не происходит,

хотя интерференционная окраска явно повышается до жел-

той, оранжевой или красной.

Ангидрит CaSO

. Минерал кристаллизуется в ромбической

сингонии. В шлифах минерал прозрачный, образует бруско-

видные и призматические, нередко волокнистые кристаллы

со спайностью в двух направлениях, которая видна в относи-

тельно крупных индивидумах. Обычны агрегаты брусковид-

ной (напоминают чем-то не очень качественный паркет), па-

раллельно-волокнистой или спутанно-волокнистой (войлочной)

структуры. Благодаря пластичности кристаллы часто механи-

чески деформированы, изогнуты вдоль длинной оси. Показа-

тель преломления существенно выше,, чем у канадского баль-

зама (п

= 1,609-1,618, п

= 1,574-1,579, л

=1,569-1,574),

поэтому виден отчетливый положительный рельеф. С анали-

затором дает яркие и сочные интерференционные окраски

[п

— п

= 0,043 — 0,044). Минерал двуосный положитель-

ный, угол 2V =

42 — 44°,

с прямым погасанием и отрицатель-

ным удлинением. Ориентировка оптической индикатрисы:

II с, N

H Ь, N

|| а.

В абсолютном большинстве случаев гипс и ангидрит явля-

ются минералами аутогенными и хемогенными. Главным об-

разом это осадки водоемов повышенной солености, где соле-

ность достигает 100—150 %о и более при среднеокеанической

солености 35 %о. Гипсовые корочки и налеты обычны в поч-

вах аридных и семиаридных областей. В этих обстановках

возможно формирование гипсовых и ангидритовых цементов

в обломочных породах. В относительно небольших количест-

вах эти минералы образуются в результате различных

катагенетических процессов

—

доломитизации, просачивании

сульфатсодержащих рассолов из вышележащих соленос-

ных толщ, при сложных реакциях на водонефтяных контак-

тах и др. Известны также эоловые пески, содержащие суль-

фатные минералы, однако подобная обломочная форма весь-

ма редка.

Следует также отметить, что гипс при возрастании давле-

ния и температуры (реально — при погружении) переходит в

ангидрит; последний при гидратации может переходить в

гипс. При этом меняется не только минеральная форма, но и

структура, и текстура породы. В ряде случаев подобные взаи-

мопереходы, замещения, реликты исходных материалов,

псевдоморфозы удается наблюдать в шлифах.

2.1.5. ГАЛОГЕНИДЫ

Среди минералов-галогенидов безусловное ли-

дерство как породообразующий минерал имеет галит, в

существенно меньшей степени развит сильвин (KCl), еще

реже отмечаются карналлит (KMgCl

O), бишофит

(МдС1

-6Н

0), встречаются также флюорит (CaF

; осадочная

разновидность — ратовкит) и др.

Галит NaCl. Сингония кубическая. Образует кубичес-

кие, реже октаэдрические кристаллы. В шлифе обычны

серые, иногда даже полупрозрачные кристаллические массы.

Чистый галит водяно-прозрачный, но в природе он всегда

содержит различные примеси — пузырьки воздуха и рапы,

пелитовый материал, нередко включения других, «несоля-

ных» минералов — ангидрита, гипса, доломита, обломочного

и аутигенного кварца, слюд, полевых шпатов, оксидов и

сульфидов железа и др., что и определяет цвет минерала в

шлифе.

Кубическая сингония обусловливает облик кристаллов, об-

разующих отчетливо прямоугольные, иногда даже квадратные

формы. Рост кристаллов галита в маточной рапе (рассолах)

происходит очень быстро, и указанные выше примеси, кото-

рые захватываются формирующимся кристаллом, располага-

ются параллельно его граням и ребрам. Эти примеси отчет-

ливо выявляют прямоугольную форму кристалла и нередко

определяют его зональное и секториальное строение, когда

более чистые каемки чередуются с замутненными.

Спайность совершенная по (100) и несовершенная по

(110), т.е. под углом 90°, однако наличие примесей может за-

тушевывать ее. Галит, как и все кристаллы кубической син-

гонии, изотропен, поэтому имеет только один показатель

преломления, практически равный таковому канадского баль-

зама (л = 1,544).

Минерал не двупреломляет, с анализатором черный не-

прозрачный. Вместе с тем наличие примесей, в частности ан-

гидрита, ведет к тому, что они дают собственную интерфе-

ренционную окраску, и эти цветные включения под-

черкивают кубический облик кристаллов.

Галит является сугубо аутигенным чисто хемогенным об-

разованием водоемов высокой солености

(25 —

29 %) и явля-

ется практически единственным породообразующим минера-

лом такой осадочной горной породы, как каменная соль, ве-

дущим — в сильвините, где его содержание обычно больше,

чем минерала сильвина. Более редки случаи вторичного вы-

деления кристаллов галита из пластовых вод в кавернах кар-

бонатных пород.

Сильвин KCl. Важнейший компонент сильвинита, в каче-

стве примесей встречается в других соляных породах.

Минерал кубической сингонии.

Оптические свойства: прозрачный, бесцветный, с прямо-

угольным иногда квадратным обликом кристаллов; показатель

преломления ниже, чем у канадского бальзама (n = 1,400),

т.е. появляется отрицательный рельеф; минерал оптически

изотропен, с анализатором черный непрозрачный.

2.1.6. ГИДРОКСИДЫ ЖЕЛЕЗА

Ряд минералов — гидроксидов трехвалентного

железа, из которых наиболее известны гётит (FeO OH или

O) и гидрогётит (FeOOHnH

O или Fe

OynH

O),

обычно объединяются под общим названием лимонит.

В шлифе лимонит — это черные непрозрачные массы или

слегка просвечивающие в желто-буро-красных тонах. Вместе

с тем существуют и прозрачные желто-оранжевые и желто-

красно-бурые выделения с отчетливым плеохроизмом в жел-

то-оранжевых и желто-бурых цветах. В одних случаях они

оптически изотропны — черные при введенном анализаторе,

в других — образуют кристаллы ромбической сингонии с вы-

сокими показателями преломления: п

= 2,360

—

2,515, л

= 2,260

—

2,409, п

= 2,210

— 2,275

(показатель преломления

изотропных разностей также высокий: η = 2,0

—

2,1)

и большой силой двойного лучепреломления (п

— п

= 0,138

—

0,140), однако собственная окраска скрывает цвета

интерференции.

Минерал двуосный отрицательный, угол 2V =

0 — 27°.

Уга-

сание прямое.

Практически все лимониты аутогенны. Они составляют

основу горной породы — бурых железняков, но в виде при-

месей часто встречаются в самых разнообразных породах,

образуют цементы и рубашки (пленки) вокруг обломочных

зерен и т.д.

* * *

Для определения минерала в шлифе знание его оптиче-

ских свойств является необходимым, но не достаточным ус-

ловием; точнее сказать, установить набор этих свойств —

еще не значит определить сам минерал: необходимо путем

сложного перебора найти именно тот минерал, который об-

ладает всем этим набором, что представляет собой достаточно

трудную задачу. Поэтому разрабатываются определенные

таблицы, ключи к поиску и т.д. Подобные определители той

или иной степени сложности имеются во многих указанных

выше изданиях (Логвиненко 1957, 1962; Наумов 1981, 1989;

Преображенский, Саркисян 1954 и др.).

Одним из рациональных путей представляется последова-

тельное разделение всех минералов на большие группы πα

каким-то легко устанавливаемым признакам, с последующей

детализацией и определением дополнительных констант. Так,

первое разделение минералов возможно провести по их про-

зрачности или непрозрачности. Непрозрачные в шлифе —

рудные минералы, в том числе очень часто лимонит.

Практически все породообразующие, а также большин-

ство акцессорных (см. далее) минералов являются прозрач-

ными. Для них можно использовать такой легко устанавли-!

ваемый показатель, как цвет. По сути дела из относительно

распространенных описанных выше минералов лишь не-

сколько являются окрашенными: биотит (желто-бурый пле-

охроирующий), глауконит (зеленый, желтовато- или сине-

вато-зеленый), железистые хлориты (зеленые) и иногда ли-

монит. Список же прозрачных бесцветных минералов доста-

точно велик.

Используя обычную последовательность изучения минера

лов в шлифе, т.е. работая сначала без анализатора, а затем с

ним, можно получить набор показателей, которые позволят

определить исследуемый материал. По сути дела на этом

принципе построена схема предварительного определении

основных породообразующих минералов (табл. 2.3), где, пе-

ремещаясь последовательно сверху вниз и отбраковывая ми-

нералы, не удовлетворяющие определенным для изучаемого

константам и свойствам, можно резко сузить список воз-

можных минералов, а в ряде случаев и достаточно достовер-

Таблица 2.3

Схема предварительного определения основных породообразующих минералов осадочных горных пород в шлифах

Минералы

uje

Непрозрачные (рудные)

Бесцветные:

Кварц, опал, халцедон, микроклин, ортоклаз, плагиоклазы, мусковит, кальцит,

арагонит, доломит, сидерит, магнезит, гипс, ангидрит, галит

Окрашенные:

Желто-коричневый; плеохро-

изм от соломенно-желтого до

темно-коричневого — биотит

Зеленый, желто-зеленый, сине-

вато-зеленый; плеохроизм в

желто-зеленых тонах — глау-

конит

Я"

Желтовато-зеленый; плеохро-

изм от слабо-желтого, почти

бесцветного до бледно-зелено-

го — шамозит (Fe-хлориты)

чЗ

из

Желто-красно-бурый — лимо-

нит

чЗ

из

Без спайности

Со спайностью

>к

в одном

направле-

нии

в двух направлениях

в одном направлении

Кварц, опал, халцедон, иногда

полевые шпаты, часто сидерит,

арагонит

Мусковит

Микроклин, ортоклаз, плаги-

оклазы, кальцит, доломит, маг-

незит, гипс, ангидрит, галит

Биотит

Продолжение табл. 2.3

Минералы

а,

< П

.β

(л

<1,500)

Непрозрачные (рудные)

е.

(л

« 1,520-

1,570)

> Л

.б.

(Л„ *

* 1,570-

1,700)

л„ »

Лк.б.

(л„ > 1,700)

Лм

« Л

.б.

(л* «

«1,520 —

1,570)

Лм

> Л

.б.

(Л

* 1,570-

1,700)

Лм » Лк.б.

(Лм >

> 1,700)

Опал Кварц, халце-

дон, микро-

клин

Мусковит,

арагонит

Магнезит

Биотит

Лимонит

Кальцит

Ортоклаз,

плагиоклазы,

кальцит, до-

ломит, гипс,

галит

Кальцит,

доломит,

магнезит,

сидерит,

ангидрит

Сидерит

Глауконит,

Fe-хлори-

ты (шамо-

зит)

0 — минералы изотропные

Опал, галит

Лимонит

0,006 — 0,012 — серые и белые цвета I порядка

Кварц, халцедон, микроклин, ортоклаз, плагиоклазы, гипс, хлориты

Fe-хлориты (шамозит)

0,012 — 0,035 — желтые, красные, зеленые и другие цвета I

и II порядков

Глауконит

0,035 — 0,060 — яркие разнообразные цвета III и IV порядков

Ангидрит, мусковит

Биотит

0,060

—

белая и серая окраска высшего порядка (радужная, перламутровая)

° S

Арагонит, кальцит, доломит, магнезит, сидерит

Лимонит

Равномерное Неравномерное

Равномерное

Неравномерное

прямое симметрич-

ное

косое закономерное незаконо-

мерное

прямое

агрегатное

Угасание

Мусковит, араго-

нит, сидерит,

магнезит, доло-

мит

Плагиокла-

зы, кальцит

Гипс Простое двойни-

кование — ор-

токлаз. Полосча-

тое (полисинте-

тическое) двой-

никование —

плагиоклазы. Зо-

нальное двойни-

кование — сред-

ние плагиоклазы.

Решетчатое —

микроклин

Облач-

ное

—

кварц. Аг-

регатное —

халцедон

Биотит,

Fe-хлориты

(шамозит)

Глауконит

Таблица

2.4

Таблица

для

определения

шлифе прозрачных породообразующих минералов

Показатель

преломле-

ния

Мине-

ралы

изо-

троп-

ные

Минералы анизотропные

—

сила двойного лучепреломления

Показатель

преломле-

ния

Мине-

ралы

изо-

троп-

ные

0,001-0,012 0,012-0,037

0,037

0,060

>0,060

Показатель

преломле-

ния

Мине-

ралы

изо-

троп-

ные

Цвета интерференции

—

серые, белые, желтоватые

порядка

Цвета интерферен-

ции —

желтые, крас-

ные,

зеленые

другие

I и II

порядков

Яркие цвета

интерференции

III и

TV порядков

Белая

серая окраска

высшего порядка

(радужная, перламут-

ровая)

Показатель

преломле-

ния

Мине-

ралы

изо-

троп-

ные

Одно-

осные

Двуосные

Одно-

осные

Двуосные

Одно-

осные

Двуосные

Одноос-

ные

Двуосные

Показатель

преломле-

ния

Мине-

ралы

изо-

троп-

ные

η < 1,500

Сильная

шагрень,

сильный

отрица-

тельный

рельеф

Опал

Монтмо-

риллонит

Кальцит

л =

1,500-

1,540

Шагрени

рельефа

нет или он

слабый

от-

рицатель-

ный

Хал-

це-

дон

Халце-

дон

Альбит

Гипс

Ортоклаз

Микро-

клин

Альбит

Олигок-

лаз

Монтмо-

риллонит

Мус-

ковит

Кальцнпг

Доломит

Магне-

зит

Сидерит

Араго-

нит""

η =

1,540-

1,580

Шагрени

рельефа

нет или он

слабый

по-

ложитель-

ный

Галит

Андезит

Дабра-.

AQP.

Хлориты

Альбит

Олигок-

лаз

Каолинит

Fe-

хлориты

Гидрослю-

ды

Ан-

гидрит

Мус>

KQBHT

Биотит

Кальцит

Доломит

Магне-

зит^

Сидерит

Араго-

нит

η =

1,580-

1,700

Шагрень

положи-

тельный

рельеф

заметны

Хлориты

Анортит

Fe-

хлориты

Глауконит

Ан-

гидрит

Биотит

Кальцит

Доломит

Магне-

З.ИТ.

Сидерит

Араго-

нит"

η =

1,580-

1,700

Шагрень

положи-

тельный

рельеф

заметны

Хлориты

Анортит

Fe-

хлориты

Ан-

гидрит

Кальцит

Доломит

Магне-

З.ИТ.

Сидерит

Араго-

нит"

л > 1,700

Шагрень

положи-

тельный

рельеф

сильные

Приме'

иметь ложн

лазы), вклю

Лимо-

Спло

ку за

1нрим

сч

ер

юй

линие

ет

сильно

галит,

до

!Й

подчерк

шагрени

ломит),

пс<

нуть

(нш

гвдо

J ми

1рим(

a6cof

ае

ф.

)б1

ρ алы

окраше

опал, сидер]

*ии

(наприме

;нные

лт), π

ρ, ка

!, Π)

РОД)

льц»

гнктирн

iTCTOB

ра

it,

магн<

ой

— мин

зрушен

23ИТ

и Д

[е

ия

Р)

Меуне-

зит.

Сидерит

залы, коте

(наприме

>Р

Р.

Лимонит

л > 1,700

Шагрень

положи-

тельный

рельеф

сильные

Приме'

иметь ложн

лазы), вклю

нит

ι а н

е.

ую

окрас

чений

(на

Спло

ку за

1нрим

сч

ер

юй

линие

ет

сильно

галит,

до

!Й

подчерк

шагрени

ломит),

пс<

нуть

(нш

гвдо

J ми

1рим(

a6cof

ае

ф.

)б1

ρ алы

окраше

опал, сидер]

*ии

(наприме

;нные

лт), π

ρ, ка

!, Π)

РОД)

льц»

гнктирн

iTCTOB

ра

it,

магн<

ой

— мин

зрушен

23ИТ

и Д

[е

ия

Р)

Меуне-

зит.

Сидерит

залы, коте

(наприме

>Р

Р.

ые

могут

плагиок-