Рухин Л.Б. Основы литологии. Учение об осадочных породах
Подождите немного. Документ загружается.
498
ФАЦИИ
и
МЕТОДЫ
ФАЦИАЛЬНОГО
АНАЛИЗА
метрического
анализа
песков,
который
описан
в
специальных
руковод
ствах
(Рухин,
1947
и
др.).
Имеющиеся
в
песчаных
отложениях
агрегаты
или
сцементирован
ные
участки,
если
они
непрочны,
могут
быть
разрушены
растиранием.
В
других
случаях
помогает
кипячение
навески
в
воде
или
в
слабой
соляной
кислоте
(для
разрушения
карбонатного
или
железистого
це
мента).
Иногда
применяют
автоклав
для
кипячения
породы
в
воде
под
большим
давлением.
Однако
применение
последних
двух
методов
ограни
чивается
тем,
что
при
них
разрушается
не
только
цемент,
но
и
некоторые
неустойчивые
обломочные
зерна,
которые
встречаются
в
большом
коли
честве
в
полимиктовых
песчаниках.
Поэтому
разрушение
цемента
раз
бавленной
соляной
кислотой
или
кипячением
в
автоклаве,
строго
говоря,
применимо
только
для
дезинтеграции
кварцевых
песчаников.
Кипячение
же
в
воде
оказывается
в
большинстве
случаев
полезным,
особенно
при
ПОДГОТОВI{е
к
анал~зу
мелкозернистых
песчано-алевритовых
отложений,
так
как
это
способствует
удалению
с
поверхности
песчаных
зерен
прилип
ших
к
ней
глинистых
частиц.
В
последние
годы
разрабатывается
метод
дезинтеграции
пород
ультразвуком
(Коссовсная
А.
г.,
Шутов
В.
Д.).
Перед
началом
анализа
нецементированных
пород
отбирают
сред
нюю
пробу.
Для
этого
воздушно-сухую
породу
тщательно
перемеши
вают,
рассыпают
тонким
слоем
и
делят
при
помощи
шпателя
двумя
взаимно-перпеНДИI<УЛЯРНЫМИ
ЛИНИЯМИ
на
четыре
равные
части
(ивад
ранты),
два
противоположных
квадранта
удаляют,
а
два
других
оставляют
в
I\ачестве
сокращенной
пробы.
Таким
образом
поступают
до
тех
пор,
ПОI\а
не
останется
неоБХОдИlIIЫЙ
для
анализа
объем
породы.
Если
анализируются
пылеватые
пески,
то
из
них
предварительно
отмучиванием
(см.
ниже)
удаляют
частицы,
меньшие
0,01
,мм.
Если
же
содержание таких
частиц
незначительно,
то
после
сокращения
пробы
отвешивается
на
техничесних
весах
(
с
точностью
до
0,01
г)
50
г
песну
*,
который
затем
высыпается
на
верхнее
сито.
Колонна
сит
помещается
в
ротап
и
просеивается
в
продолжени
е
15
мин.
После
этого
остатон
на
наж
дом
сите
высыriается
в
фарфоровую
чашечну
и
взвешивается
вновь
на
тех
ничеСI
{
ИХ
весах.
В
почвоведении
для
гранулометричесного
анализа
используются
сита
с
отверстием
1,0; 0,5
и
0,25
мм
(более
мелкие
частицы
разделяются
при
помощи
гидравлических
методов).
В
некоторых
геологических
органи
зациях
этот
набор
сит
дополнен
еще
ситом
с
отверстиями
0,10
мм.
В
промышленности
для
рассеивания
формовочных
песков,
абразив
ных
и
других
материалов
широно
применяется
набор
сит,
дающий
воз
МОilШОСТЬ
производить
разделение
частиц
до
0,05
мм
и
получать
значи
тельно
более
детальные
данные
о
зернистости
песков.
Отверстия
соседних
сит,
входящих
в
этот
набор,
связаны
отношением
V2
:
1,
т.
е.
1,4:
1
или
даже
УГ2:
1,
т.
е
.
1,2:
1.
Это
соответствует
отношению
площадей
отверст~й
2 : 1
и
112 : 1.
Постоянство
указанного
СООТНОlllения
в
пределах
данного
набора
сит
сильно
упрощает
обработну
.
ПО
J
lученных
результатов.
Каждое
сито,
входящее
в
набор,
принято
харантеризовать
ноличе
Ств
ом
«меш»,
Т.
е.
числом
отверстий
на
один
линейный
дюйм.
*
При
применении
набора
сит
с
отношением
отв
е
рстий
V2:
1
величину
на
весни
СРt'Днеаернистых
и
особенно
нрунноаерпистых
л
ес
нов
нужно
увеличить
Д()
100
-20()
г
.
КАМЕРАЛЬНЫЕ
МЕТОДЫ
Ф
А
Ц
ИАЛЬНОГО
АНАЛИЗА
499
Наиболее
ШИРОКО
распространен
набор,
сос
т
оящий
из
11
си
т,
в
ели-
чина
отверстий
которых
п
риведена
ниже
(
по
ГО
СТ
2189-43).
Сито
6:меш
Диаметр
о
твер
с
тий
3,
36
мм
»
12
&
»
» 1,68
»
»
20
& »
&
0,84 »
»
30
» J
»
»
0,59 »
»
40
»
» »
0,42
»
»
50
»
»
»
0,297 »
»
70
»
» » 0,210
»
»
100
» »
•
0,419 »
»
140
»
»
»
0,105
»
»
200
&
»
» 0,074 »
»
270
&
» »
0,053
~
СогЩl.СНО
стандарту
1950
Г.
(ГОС
Т
3584-50),
проволочные
се т
ки
высо
кой
ТОЧНОСТИ
ДОЛЖНЫ
обладать
следующими
размерами
ячеек
(в
мм
)
:
5,0;
4,0;
3,3; 2,8; 2,3; 2,0;
1,7; 1,4; 1,2; 1,0; 0,85;
0,
70;
0,60; 0,5; 0,42; 0,355; 0,30;
0,25; 0,21; 0,18; 0,15; 0,125;
0,105; 0,085; 0,075; 0,063;
0,053
и
0,042.
Средний
ариф
метический
размер
ячеек,
меньших
0, 105
мм,
може
т
отклоняться
от
указанной
величины
не
бол
ее
чем
на
8-
9%.
Для
наибольшей
эффек
т
ивности
и
постоянства
ре
жима
просеивания
набор
си
т
помещается
в
специальный
прибор
-
ротап
(фиг
.
1-ХIV
)
.
П
ри
работе
этого
прибора
сита
приобретают
возвратно
п
оступательное
движение
и
"
I ,1 .' I
сильно
встряхиваются.
Фиг
.
1-XIV.
Ротап
длл
ситового
анализа.
Своеобразной
разновид
-
ностью
гранулометрического
анализа,
с
успехом
примененного
А.
В
.
Ка
заковым
к
фосфоритам,
является
изучоние размера
обломочных
зерен
нерастворимого
остатка
.
Сущность
этой
методики
состоит
в
следующем.
П
орода
подвергается
посл
-
едовательной
обрабо
т
ке
<ЩаРСI{ОЙ
ВОДКОЙ»
И
р
аствором
едкого
натра
для
полного
удаления
всех
растворимых
мине
р
алов.
Оставшийся
нерастворимый
остаток
сложен
главным
образом
зернами
кварца,
размер
которых
определяется
при
помощи
ситового
ана
лиза
или
непоср
е
дственного
изм
е
рения
з е
реп
.
При
детальных
литологических
исследованиях
гранулометрический
анализ
песков
може
т
производиться
путем
непосредственного
измерения
п
оперечников
зерен
под
МИКРОСI\ОПОМ
.
ДЛЯ
этого
песок
помещают
на
п
редметный
столик
и
при
помощи
окуляр-микрометра
производят
изме
рение
300-400
зерен.
Для
того
чтобы
результаты
измерений
были
сопо
с
тавимы
с
результатами
ситовых
анализов,
необходимо
измеря
т
ь
наимень
шие
диаметры
зерен,
которые
,
очевидно
,
п
редс
т
авляют
собой
минимальны
е
п
оперечники
в
ПЛОСI{ОСТИ
максимальных
проекциЙ.
Если
песчаные
зерна
свободно
рассыпаны
на
предме
т
ном
с
т
екле,
выбор
указанных
поперечников
32*
500
ФАЦИИ
И
МЕТОДЫ
Флцил.ЛЬНОГО
АНАЛИЗА
в
качестве
объекта
измерений
связан
с
тем,
что
именно
их
велдчины
опре
деляют
про
хождение
зерен
сквозь
ячейки
сит
в
ходе
ситового
анализа.
При
гранулометрическом
анализе
песков
под
микроскопом
следует
выде
лять
те
же
классовые
крупности,
которые
выделяются
при
ситовом
ана
лизе.
Практич
ески
удобнее
заранее
задатьс
я
конечными
размерами
фрак
ций,
выраженными
в
делениях
окуляр-микрометра,
определив
цену
деления
при
различных
объективах,
и
в
ходе
анализа
отмечать,
в
какую
фракцию
попадает
каждое
из
измеренных
зерен.
Гранулометрический
анализ
цементированных
песчаников,
не
под
дающихся
дезинтеграции,
произ
"
водится
в
шлифах
путем
измерения
мини
мальных
поперечников
300-500
зерен.
Измерение
может
производиться
в
одном
или
нескольких
шлифах,
различно
ориентированных
относи
тельно
слоистости.
Предварительно
на
шлифах
проводят
ряд
параллель
ных
линий,
вдоль
которых
ведут
измерения.
Полученные
результаты,
очевидно,
не
будут
соответствовать
результатам
ситового
анализа
или
результатам
измерения
поперечников
зерен
в
рыхлых
препаратах
под
МИКРОСI{ОПОМ
вследствие
того,
что
в
общем
случае
плоскость
шлифа
пере
сечет
зерна
не
вдоль
их
главного
сечения.
Содержание
наблюдаемых
в
шлифе
мелкцх
фракций
будет
значительно
преувеличено
по
сравнению
с
действительным.
А.
М.
Журавский,
анализируя
этот
вопрос,
пришел
к
выводу,
что
средний
наблюдающийся
в
шлифах
размер
песчаных
зерен
приблизи
тельно
на
25%
меньше
действительного.
По
данным
Крумбейна,
для
установления
истинного
среднего
диаметра
зерен
необходимо
умножить
средний
видимый
в
шлифе
диаметр
на
величину,
равную
1,27.
В.
Н.
Шванов
и
А.
Б.
Марков,
производя
сопоставление
резуль
татов
гранулометрических
анализов
в
шлифах,
в
рыхлых
препара
тах
под
микроскопом
и
полученных
ситовым
методом,
попытались
установить
величины
поправочных
коэффициентов,
необходимых
для
пересчета
видимого
в
шлифе
гранулом
етрического
состава
на
истин
ный.
Если
гранулометрический
анализ производится
по
шкале,
предста
вляющей
собой
геометрическую
прогрессию,
где
отношение
конечных
ра
зме
ров
фракций
р
авно
V2,
как
это
имеет
место
в
большинстве
набо
ров
сит,
прим
еняемых
для
гранулометрических
анализов,
то
при
пере
сечении
плоскостью
шлифа
песчаных
зерен,
принадлежащих
какой-либо
"
одной
фраIl:ЦИИ,
в
ней
остается
только
56
%
их
общего
числа.
В
соседнюю
"
более
мелкую
фракцию
попадает
25
%
зерен
из
этой
фракции,
в
следую
"
щую
11
%,
в
последующие
соответственно
5,2
и
1 % .
Исходя
из
этого,
истинный
гранулометрический
состав
песчаной
породы,
по
данным
измерения
поперечнИI{ОВ
зерен
в
шлифах,
может
быть
получен
из
отношений
1 1
F
1
= 0,56
61;
F
2
= 0,56
(62
- F1 · 0,25);
1 " "
F
з
= 0,56
[6з
-
(F
2
•
0,25 + F
1
•
0,11)] ...
1
F
n
= 0,56
[6
n -
(F
n
-
1
·0
,25 + F
n
-2'
0,11 +
F
n
-
з
·
0,05 + F
n
-
4
•
0,02)],
где
61' 62'
..
6
n
-
видимое
в
шлифе
процентное
содержание
зерен
во
фрак
циях,
причем
6
1
--содержание
наиболее крупной,
6
n
-наи
более
мелкой
фракции;
F
1
,
F
2
•
••
F
n
-
истинное
содержание
зерен
каждой
фракции
iI
породе.
1\АМЕРАЛЬНЫЕ
МЕТОДЫ
ФАЦИАЛЬНОГО
АНАЛИЗА
501
Отображением
гранулометричеС1\ОГО
состава
песчаных
отложений
могут
служить
гранулометричеС1\ие
1\оэффициенты,
меТОДИ1\а
вычисления
1\ОТОРЫХ
описана
ниже
.
..
В
том
случае,
1\огда
гранулометричеС1\ИЙ
состав
выражают
с
помощью
I\оэффициентов
СОРТИРОВI\И
и
медианы,
вычисляемых
графичеС1\ИМ
спосо
бом
1\вартилей,
полного
пересчета
видимого
гранулометричеСI\ОГО
состава
можно
избежать,
вводя
попраВI\И
непосредственно
в
гранулометричеСl\ие
I\оэффициенты.
Для
установления
величины
грануЛ:ометричеСI\ИХ
1\оэффициентов,
отражающих
истинный
с
остав
песчаНИI\ОВ,
В
..
Н.
Шва
нов
и
М.
Б.
МаРI\ОВ
реl\омен
д
уют
п
е
рвоначально
вычислять
эти
I\оэффициенты
по
данным
измерения
зер
е
н
в
шлифах,
а
затем
вводить
попраВI\И
на
эффеl\Т
среза
ния
зерен
поверхностью
шлифа,
умножая
третью
I\вартиль
(большую),
медиану
и
первую
I\вартиль
на
величины
соответственно
1,12; 1,15; 1,18.
Следует
отметить,
что
вопрос
о
соотношении
результатов
гранулом
е
три
чеС1\ИХ
анализов,
произведенных
различными
методами,
до
I\онца
не
решен.
Гранулометрический
анализ
ГЛИНИСТЫХ
пород
и
ПОДГОТОВl\а
1\
нему.
ГранулометричеС1\ИЙ
анализ
глинистых
пород
дает
значительно
менее
надежные
р
е
зультаты
по
сравнению
с
гранулометричеСI\ИМ
анализом
песчаных
отложений.
Причина
этого
заl\лючается
в
образовании
глини
стыми
частицами
агрегатов,
ВОЗНИl\ающих
во
время
их
осаждения,
а
таl\же
в
диагене
з
е
глинистых
осаДI\ОВ
и
в
их
эпигенезе.
Количество
агрегатов,
ВОЗНИl\ающих
на
различных
этапах
формирования
глинистых
ПОРОД,
неодинаl\ОВО.
Например,
в
пресноводных
отложениях
большинство
агре
гатов
ВОЗНИl\ает
уже
после
осаждения.
В
МОРСI\ИХ
глинах
часть
агрегатов
образуется
во
время
переноса
или
осаждения
в
результате
I\оагуляции,
вызываемой
смешением
пресных
вод
с
МОРСI\ИМИ
(Рухин,
1944).
Поэтому
при
гранулометричеСI\ОМ
анализе
глинистых
пород
иссле
дователь
Оl\
а
зывается
в
очень
трудном
положении.
Он
должен
либо
стать
на
путь
полного
разрушения
агрегатов,
что
не
всегда
возможно
и
не
всегда
хараl\теризует
ра
з
мер
осаждающихся
частиц,
либо
сохранить
агрегатное
строение
породы,
сознавая,
что
частично
в
ней
содержатся
агрегаты,
заведомо
ВОЗНИl\шие после
отложения
осаДl\а.
Положение
еще
более
осложняется
прочностью
образующихся
агре
гатов,
ХРУПI\ОСТЬЮ
глинистых
частиц,
леГ1\О
разрушающихся
при
меха
ничеСI\ОМ
воздействии,
а
таl\же
процессами
переl\ристаллизации.
Поэтому
результаты
гранулометричеСI{ОГО
анализа
глинистых
пород
в
значитель
ной
мере
зависят
от
способа
ПОДГОТОВI{И
образцов
1\
анализу.
Кроме
того,
надежность
их
быстро
уменьшается
по мере
возрастания
уплотненности
пород.
Перед
тем
I\а1\
начать
гранулометричеСI\ИЙ
анализ
глины,
необходимо
ее
диспергировать,
что
достигается
механичеС1\ИМ
и
химичеСI\ИМ
воздей
ствием.
Вместе
с
тем
нужно
обеспечить
устойчивость
приготовленной
суспен
з
ии,
ТaI{
I\аl\
в
неl\ОТОРЫХ
случаях
длдтел.ьность
гранулометриче
СI\ОГО
анализа
достигает
неСIШЛЫ\ИХ
недель.
СОВО1\УПНОСТЬ
этих
приемов
и
хараl\теризует
подготовительную
стадию.
Простейшим
средством
диспергирования
глины
является
ее
намачи
вание
в
течение
12-24
час.
·
(в
зависимости
от
плотности)
и
последующее
растирание
в
фарфоровой
чаШl\е
резиновым
пальцем
до
получения
одно
образной
тестоообразной
массы.
Однаl\О
при
этом
происходит
частичное
раздробление
глинистых
минералов.
Поэтому
более
рациональны
другие
методы
механичеСI\ОГО
диспергирования
-
при
помощи
1\ипячения
в
те
чение
часа
в
нолбе
с
обратным
ХОЛОДИЛЬНИI\ОМ
и л
и
путем
сотрясения
на
502
ФАЦИИ
И
МЕТОДЫ
ФАЦИАЛЬНОГО
АНАЛИЗА
специальных
аппаратах,
сообщающих
колбе,
в
которой
находится
обра
зец,
большое
количество
горизонтальных
толчков.
В
последнее
время
для
этой
цели
с
успехом
применяют
ультразвуковые
колебания.
Исследования
Н.
А. :Качинского
показали,
что
кипячение
в
большин~
стве
случаев
обеспечивает
несколько
лучшее
диспергирование
почвы,
чем
встряхивание.
:К
тому
же
кипячение
может
быть
осуществлено
в
любой
лаборатории,
тогда
как
встряхивательные
аппараты
сравни
тельно
редки.
Однако
механическое
диспергирование
глины,
как
бы
совершенно
оно
ни
было,
не
может
обеспечить
разрушения
мелких
агрегатов
глини
стых
частиц.
Поэтому
кроме
механического
применяют
еще
и
химическое
диспергирование.
В
зависимости
от
степени
разрушения
агрегатов
глинистых
частиц
во
время
диспергирования
различают
следующие
виды
гранулометриче
ского
анализа:
а)
агрегатный
анализ,
при
котором
сохраняются
все
или
почти
в
'
се
агрегаты
даже
сравнительно
крупного
размера;
б)
микроагре
гатный
анализ,
когда
сохраняются
лишь
мелкие,
относительно
прочные
агрегаты
и
В)
дисперсионный
анализ,
В
процесс
е
которого
достигается
наибольшее
разрушение
агрегатов.
Агрегаты
глинистых
частиц
В
ВОДНОЙ
среде
обладают
различной
устойчивостью.
Водонеустойчивые
агрегаты
образуются
при
цементации
глинистых
частиц
растворимыми
В
воде
солями
или
обратимыми
коллои
дами.
Содержание
растворимых
в
воде
солей
в
глинах
различно;
оно
наиболее
велИl{О
в
засолоненных
породах,
но
в
некоторых
количестпах
воднорастворимые
соли
встречаются
и
в
большинстве
глин
морского
и
лагунного
происхождения.
Так,
например,
по
данным
п.
п.
Авдусина
(1953),
в
третичных
глинах
Апшеронского
полуострова
содержание
водно
растворимых
солей
колеблется
в
пределах
0,65-5,31
%
от
веса
воздушно
сухой
породы.
Гораздо
чаще
образование
агрегатов
связано
с
коагуляцией
глини
стых
коллоидных
растворов
электролитами.
ПО
возрастающей
способ-
-
ности
коагулировать
катионы
электролитов
располагаются
в
следующий
ряд:
Li < N
а
<
К
<
Mg
<
Са
< Н < Fe < Al.
Начинающие
этот
ряд
одновалентные
ионы
вызывают
обратимую
коагуляцию,
и
образованные
ими
агрегаты
в
конечном
счете
распадаются
в
воде
на
слагающие
их
частицы.
Двухвалентные
и
в
особенности
трехвалентные
ионы
вызывают
образование
уже
гораздо
более
прочных
агрегатов,
которые
могут быть
разрушены
лишь
при
замещении
одновалентными
ионами.
Водоустойчи
вые
агрегаты
глинистых
частиц
образуются
,
также
при
цементации
их
кремнеземом
и
в
особенности
карбонатами.
Поэтому
часто
рекомендуемая
предварительная
обработка
образцов
глин
слабой
соляной
кислотой
ведет
к
изменению
ее
гранулометрического
состава
не
только
из-за
рас
творения
I{арбонатных
частиц,
обычно
неравномерно
распределенных
в
различных
фрющиях,
но
и
в
связи
с
распадом
агрегатов,
сцементиро
ванныХ
карбонатами.
В
зависимости
от
соотношения
этих
двух
факторов
выход
наиболее
мелких
частиц
после
обработки
соляной
кислотой
в
од
них
случаях
увеличивается,
а в
других
-
уменьшается
(табл.
1-XIV).
В
случае
присутствия
в
глинах
значительного
количества
воднорас
творимых
солей
их
необходимо
предварительно
удалить,
иначе
они
ВЫ
,
зо
вут
коагуляцию
суспензий,
приготовленных
для
гранулометрического
анализа.
Наиболее
совершенным
способом
удаления
электролитов
является
диализ.
С
этой
целью
суспензия
помещается
в
коллодиевый
мешок
(диа-
I<АМЕРАЛЬНЫЕ
МЕТОДЫ
ФАЦИАЛЬНОГО
АНАЛИЗА
503
Таблuца
l-XIV
Гранулометрический
состав
третичных
глин
Азербайджана
в
%
(по
п. п.
Авдусину)
I
Породы
необработанныеl
Породы
обработанные
Lr.>
~
Lr.>
~
Породы
~
О
~
О
~
-
О
~
-
О
:;;
q:;;
1~
Lr.>
~
q~
.
O~
Lr.>
1:;;
О
О:;;
I
:=о
О
-
О
-
О
О
-
о
о
I
-
о
-
О
-
О
/\
о
о
v
/\
о
о
v
Глина
серая;
I
продуктивная
т
олща
0,5
1,0 12,0 87,5 0,5
20,0
10
,0
69,5·
Г
лина
серая;
апшеронский
JI
рус
1,0
14,0
10,0 75,0
2,0 20,0 12,0
66,5
Глина
с е
рая;
коун
0,5 9,0 11,0
79,5 0,5 4,0 9,0 86,6
Глина
красная;
сумгаит
0,5 6,0 5,0
88,5 0,5 7,0 3,0
85,5
,
~
---
лизатор),
который
погружается
на
сутки
или
более
в
проточную
дистил
лированную
воду.
п.
п.
Авдусин
рекомендует
пользоваться
следующими
при
емами.
В
колбу
Эрленмейера
емкос
тью
250
с.м,Э
наливается
5
с.м,Э
коллодия,
который
быстрым
вращением
колбы
равномерно
распределяется
по
ее
внутренней
поверхности.
После
того
как
коллодий
подсохнет,
в
колбу
наливается
вода,
коллодиевый
мешок
(диализатор)
легко
отделяется
от
CTeHOI{
колбы
и
извлекается
из
нее.
Затем
в
диализатор
осторожно
наливается
глинистая
суспензия.
Диализатор
завязывается
шнурком,
подвешивается
на
стеклянной
палочке
и
погружается
в
сосуд
с
дистилли-
~
ров
анной
водой.
В
верхней
части
диализатора
(выше
уровня
воды)
нож
ницами
делается
небольшой
прорез,
через
который
пипеткой
отбираются
пробы
суспензии
для
определения
полноты
у~аления
электролитов.
Контроль
ведется
на
содержание
хлора.
В
тех
случаях,
когда
за
ран
ее
известно,
что
в
исследуемой
породе
присутствует
небольшое
количество
электролита,
Авдусин
рекомендует
применять
упрощенную
методику
выщелачивания
солей.
Взвешенный
образец
глины
помещают
в
большой
химический
стакан
(еМIЮСТЬЮ
8
л)
и
осторожно
по
стенкам
заливают
дистиллированной
водой.
Глина
размокает,
и
электролиты
постепенно
диффундируют
в
рас
твор.
Через
сутии,
соблюдая
все
предосторожности,
чтобы
не
взмутить
глинистую
массу,
воду
сифоном
сливают
из
стакана,
и
образец
осторожно
заливают
новой
пор~ией
дистиллированной
воды.
Для
слабо
засолоненных
глинистых
пород
трехкратного
сливанIf:я
ока
зывается
достаточно,
чтобы
предотвратить
последующую
коагуляцию
суспензии.
Одним
из
методов
предотвращения
коагуляции
суспензии
является
уменьшение
ее
концентрации
в
два-восемь
раз
путем
.Добавления
соответ
ствующего
количества
дистиллированной
воды.
Кроме
того,
для
лучшей
стабилизации
суспензии
в
нее
еще
до
иипячения
добавляют
25 %
-ный
раствор
аммиана
из
расчета
1-4
с.м,Э
на
1
л
суспензии.
Используют
для
этой
цели и
другие
вещества
(углекислый
литий,
щавелевокислый
натрий
и
пр.).
Такие
мероприятия
обычно
обеспечивают
устойчивость
суспензии
на
все
время
анализа.
504
ФАЦИИ
И
МЕТОДЫ
ФАЦИАЛЬНОГО
АНАЛИЗА
Способы
дезагрегации
комочков,
предложенные
разными
исследова
телями,
весьма
разнообразны.
Н.
А.
Качинский
(1943)
предлагает
при
микроагрегатном
анализе
почв
лишь
размачивать
их
и
кипятить
или
встряхивать,
не
применяя
никакого
химического
воздействия.
При
дисперсионном
анализе
Качин
ский
рекомендует
применять
следующую
методику.
Прежде
всего
из
почвы
удаляются
карбонаты
действием
на
нее
0,2
н.
HCl
до
прекращения
выделения
пузырьков
углекислого
газа.
В
случае
сильно
карбонатных
почв
в
результате
нейтрализации
кислоты
последующие
ее
порции
разжи
жаются
и
могут
не
вызвать
вскипания
оставшихся
в
навеске
карбонатов.
В
таких
случаях
жидкость
сливают
на
фильтр,
и на
оставшуюся
в
чашке
почву
вновь
действуют
кислотой.
После
разрушения
карбонатов
анализируемая
навеска
переносится
на
фильтр
и
промывается
0,05
н.
HCl
до
исчезновения
реакции
на
Са.
Для
этого
небольшое
количество
фильтрата
в
пробирке
нейтрализуют
10%
-ным
аммиаком,
добавляя
последний
до
появления
ясного
запаха.
Затем
подкисляют
раствор
несколькими
каплями
10%
-ной
уксусной
кислоты,
добавляют
насыщенный
раствор
щавелевокислого
аммония
и
доводят
содержимое
проб
ирки
до
кипения.
При
наличии
кальция
образуется
муть
и
выпадает
осадок,
состоящий
из
CaC
z
0
4
.
После
исчезновения
реакции
на
Са
навеска
на
фильтре
промывается
дистиллированной
водой
до
исчезновения
реакции
на
Cl,
что
проверяется
действием
на фильтрат
5%-ной
АgNОз
в
среде,
подкисленной
10%-ной
НNОз.
После
удаления
из
фильтрата
хлора
навеска
подвергается
грануло-
метрическому
анализу.
\
Для
предельного
диспергирования
почв
в
физико-химической
лабо
ратории
Почвенного
института
АН
СССР
испытываемые
образцы
промы
вают
на
фильтре
0,02
н.
раствором
уксусной
или
соляной кислоты
до
удаления
растворимых
солей
и
карбонатов
(проба
на
Са).
Образцы,
характеризующие
сильно
карбонатные
горизонты
почв,
предварительно
обрабатывают
в
фарфоровой
чашке
уксусной
или
соляной
кислотой.
Затем
из
образца,
находящегося
в
фильтре,
удаляют
кислоту
путем
промывания
дистиллированной
водой
до
появления
признаков
опале
сценции.
Образец
пептизируют
в
растворе
LizСОз
или
при
отсутствии
этого
реактива
в
растворе
NaOH
либо
NаzСОз.
В
геологических
лабораториях
глина
перед
гранулометрическим
анализом
подвергается
менее
интенсивным
химическим
воздействиям.
П.
П.
Авдусин
рекомендует
обрабатЫВ1fть
испытуемый
образец
3%-ной
HCl,
а
затем
аммиаком.
Для
разрушения
небольших
комочков,
остающихся
после
размачивания,
он
рекомендует
осторожное
их
расти
рание.
М.
Ф.
Викулова
предлагает
применять
для
подготовки
глин
к грану
лометрическому
анализу
следующую
методику.
Пластичные
незасолоненные
и
некарбонатные
глины
перед
анализом
только
размачиваются
до
образования
пастообразного
состояния.
Неболь
шое
количество
.
содержащихся
в
них
электролитов
удаляется
путем
сли
вания
воды,
находящейся
над
размокшей
глиной,
или
путем
диа
лиза.
Карбонатные
глины
обрабатываются
2-3%-ной
HCl
на
холоду
до
прекращения
выделения
пузырьков
газа
от
свежей
порции
кислоты.
Затем
глины
отмывают
на
фильтре
горячей
водой
до
отрицательной
реак
ции
на
Cl
с
последующей
добавкой
NH40H
дЛЯ
пептизации
суспензии.
КАМЕРАЛЬНЫЕ
МЕТОДЫ
ФАЦИАЛЬНОГО
АНАЛИЗА
505
Для
удаления
из
по.ро.ды
доломита,
сидерита
и
о.кисных
со.единений
железа
требуется
применение
бо.лее
ко.НЦентриро.ванно.й
со.ляно.й
кисло.ты
и,кипячение
в
ней
по.ро.ды.
Однако.
это.
приво.дит
к
разрушению
глинистых
минерало.в.
В
связи
с
этим
заслуживают
внимания
приемы
по.дго.то.вки
к
анализу
карбо.натных
глин
без
удаления
карбо.нато.в.
О. В.
Со.ло.вьева
(1955)
реко.мендует
для
это.го.
в
течение часа
кипя
тить
или
взбалтывать
взятые
навески
в
присутствии
пиро.фо.сфо.рно.кисло.го.
натрия
(N
а4
Р
207)'
взято.го.
в
ко.личестве
2,6
%
о.т
веса
сухо.й
глины
(4
мг-экв
на
10
г
глины).
При
по.явлении
при
з
нако.в
ко.агуляции
(рыхлый
агрегиро.ванны
й
о.садо.к,
резко.е
о.светление
суспензии)
следует
взять
но.вую
навеску
глины
и
про.кипятить
ее
с
по.вышенно.й
(в
два
или
даже
в
три
раза)
по.рцией
пиро.фо.сфо.рно.кисло.го.
натрия.
В
это.м
случае
удается
по.лучать
усто.йчивые
суспензии
даже
из
наибо.лее
трудно.стабили
зируемых
сильно.
карбо.натных
то.НI\Одисперсных
мо.нтмо.рилло.нито.вых
гли
н
.
Другие
исследо.ватели
при
по.дго.то.вке
карбо.натных
глин
к
ан
а
лизу
применяли для
пептизации
суспензий
аммиак
и
со.ду
(Шкабара
и
Ко.стю
кевич,
1952)
или
длительно.е
пр
'
о.мывание
дистиллиро.ванно.й
во.до.й
(Чер
ко.в
и
Шапо.шнико.ва,
1950).
Однако.,
как
указывает
Со.ло.вьева
(1955),
применение
со.ды
и
в
о.со.бенно.сти
едко.го.
натрия
и
аммиака
значительно.
снижает
выхо.д
частиц
< 0,01
мм.
Для
удаления
о.рганическо.го.
вещества
применяют
о.брабо.тку
глин
3-6
%
-ным
раство.ро.м
перекиси
во.до.ро.да.
Для
то.го.
что.бы
упро.стить
анализ
и
не
применять
сильно.действующих
средств,
желательно.
выбирать
для
грануло.метрическо.го.
анализа
о.бразцы
некарбо.натных
или
слабо.
карбо.натных
светлоо.крашенных
глин,
что.,
впро.чем,
не
всегда
во.змо.жно..
Как
видно.
из
приведенно.го.
кратко.го.
о.бзо.ра,
по.ка
еще
нет
о.бщепри
нято.й
мето.дики
по.дго.то.вки
глин
к
грануло.метрическо.му
анализу.
В
качестве
временно.й
мето.дики
мо.жно.
предло.жить:
а)
намачи
вание
о.бразцо.в
в
течение
24
час.
с
по.следующим
о.сторо.жным
сливанием
во.ды
для
удаления
части
элеитро.лито.в;
б)
в
случае
анализа
засо.ло.ненных
глин
-
мно.го.кратно.е
До.бавление
дистиллиро.ванно.й
во.ды
и
по.следующее
сливание
ее
для
удал
е
ния
во.дно.раство.римых
со.лей
или
диализ;
в)
для
карбо.натных
глин
-
часо.во.е
кипячение
пиро.фосфо.рно.иислым
натрием
в
ко.лбе
с
о.братным
хо.ло.дильнико.м.
По
мн
е
нию
н
е
к
о.
то.рых
исслед
о.
ваний
карбо.наты
при
по.дго.то.вке
и
грануло.метричесио.му
анализу
не
следует
удалять,
таи
каи
о.ни
наравне
с
глинистыми
частицами
являются
важно.й
со.ставно.й
частью
по.ро.ды,
раство.рение
ио.то.ро.й
мо.жет
заметно.
исказить
истинный
грануло.метри
ческий
со.став
не
то.лько.
по.ро.ды,
но.
И
было.го.
о.садка,
таи
как
далеко.
не
всегда
(в
о.соб
е
нно.сти
в
мергелях)
карбо.натные
частицы
о.садка
по.двергаются
заметно.й
перекристаллизации.
Н
.
М.
Страхо.в
о.тмечает,
что.
карбо.натный
материал
глин,
осо.бенно.
каль
цитовый,
всегда
в
бо.льшей
или
меньш
е
й
степени
перекристаллизо.ван
в
хо.де
диагенеза
и
иатагенеза
'
и,
следо.вательно.,
по.
грануло.метрическо.му
со.ставу
о.н
всегда
бо.лее
или
менее
резио.
о.тличается
от карбо.натнqго.
ио.мпо.нента
ис
хо.дного.
осадка.
В
связи
с
этим
и
со.временный
«истинный
грануло.метриче
ский
со.став
по.ро.ды»
уже
не
то.ждествен
грануло.метричесио.му
со.ставу
исхо.д
но.го.
о.садка.
Стремиться
то.чно.
передать
со.временный
грануло.метриче
ский
со.став
глин,
со.храняя
при
это.м
иарбо.натные
ко.мпо.ненты
в
непри
ко.сно.венно.сти,
следует
лишь
в
то.м
СJIучае,
если
это.го.
требуют
специаль
ные
ЦеJIИ
рабо.ты
(например,
при
инженерно.-г
е
о.ло.гических
ИССJIедо.ваниях
506
ФАЦИИ
И
МЕТОДЫ
ФАЦИАЛЬНОГО
АНАЛИЗА
глин).
При
обычном
же
лито
логическом
изучении,
преследующем
генети
ческие
цели,
когда
путем
изучения
гранулометрического
состава
первич
ных
осадков,
ныне
превращенных
в
породы,
стремятся
познать
законо
мерности
механической
седиментации
в
древнем
бассейне,
карбонатные
частицы,
как
заведомо
изменившие
в
результате
позднейшей
перекристал
лизации
свои
размеры,
должны
быть,
конечно,
удалены
из
породы
(рас
творением
в
2-3
%
-ной
HCl).
Чтобы
в
наименьшей
степени
затронуть
при
этом
глинистые
минералы,
необходимо
предварительно
определить
сумму
карбонатов
по
СО2
и
прибавлять
HCl
по
расчету
с
небольшим
избытком.
Виды
гранулометрического
анализа
ГЛJlН.
Для
гранулометрического
анализа
глин
применяются
гидравлические
методы,
основанные
на
зави
симости
между
размером
зерен
и
скоростью
осаждения
их
в
воде.
Наиболее
распространены
в
практике
геологических
лабораторий
методы
Сабанина,
АзНИИ
и
Робинсона.
Они
оСнованы
на
том,
что
после
определенного
промежутка
Jlремени
в
верхнем
столбе
суспензии
не
остается
частиц
крупнее
заданного
размера.
При
работе
по
методам
Саба
нина
и
АзНИИ
достигается
полное
разделение
частиц
различного
раз
мера,
что
позволяет
получить
определенные
размеры
фракций,
которые
могут
быть
использованы
для
минералогических
исследований
и
химиче
ского
анализа.
Метод
Робинсона
не
дает
такой
возможности,
хотя
он
и
позволяет
рассчитать
в
породе
содержание
различных
фракций.
В
основе
расчетов,
производимых
при
гидравлических
способах
анализа,
лежит
формула
Стокса
2 r
2
(d
1
-d)g
V=g
..
,...
,
где
V -
скорость
осаждения
частиц
сферической
формы,
см
/
сек,;
r -
радиус
частиц,
мм;
d
1
-
удельный
вес
частиц;
d -
удельный
вес
воды;
g -
ускорение
силы
тяжести;
j.t -
вязкость
воды.
Формула
Стокса
применима
к
частицам
размером
от
десятых
долей
миллиметра
до
0,005
мм.
Она
выведена
для
частиц
сферическоiJ
формы.
Прю\тически
частицы
породы
не
удовлетворяют
этому
требованию.
Поэтому
Свен
Оден
ввел
IЮнятие
об
э
к
в
и
в
а
л
е
н
т
н
о
м
р
а
Д
и у
с
е,
.
равном
радиусу
шара,
осаждающегося
с
той
же
скоростью,
как
и
данная
частица.
Из
всех
частиц,
обладающих
одинаковой
массой,
наибольшую
ско
рость
осаждения
имеют
сферические
частицы.
Медленнее
всего
(иногда
на
30-40%)
осаждаются
пластинчатые
частицы.
.
На
скорости
осаждения
сказывается
также
удельный
вес
зерен.
Поэтому
с
одной
и
той
же
скоростью
осаждают<;я
и
относительно
крупные
зерна
кварца,
и
значительно
более
мелкие
зерна
тяжелых
минералов.
Обычно
при
расчетах
скорОС'J'и
осаждения
частиц
исходят
из
того,
что
они
сложены
кварцем
(уд.
вес
2,65).
Однако
уже
у
каолинита
удельный
вес
несколько
ниже
(2,61),
а
у
других
глинистых
минералов
он
значи
тельно
ниже,
чем
у
кварца.
R
числу
таких
минералов
относятся
галлуа
зит
(уд.
вес.
2,2),
магнезиальный
монтмориллонит
-
сапонит
(уд.
вес
2,2-2,3)
и
др.
У
многих
глинистых
минералов
удельный
вес
очень
непо
стоянен.
Например,
у
глауконита
он
колеблется
от
2,2
до
2,8,
у
монт
мориллонита
-
от
1;7
до
2,6,
у
гидрослюд
(иллит)
-
от
2,1
до
2,7
и
т.
Д.
ЭТО
непостоянство
удельного
веса
частиц,
слагающих
породу,
eCTj,)-
ственно,
снижает
точность
гидравлических
методов.
RАМЕРАЛЬНЫЕ
МЕТОДЫ
ФАЦИАЛЬНОГО
АНАЛИЗА
507
Как
показывает
формула
Стокса,
скорость
осаждения
частиц
в
зна
чительной
мере
зависит
от
вязкости
воды,
определяемой
в
первую
оче
редь
ее
температурой.
При
повышении
температуры
воды
с
5
до
300
ско
рость
осаждения
возрастает
почти
в
два
раза.
Кроме
того,
вязкость
воды
зависит
от
количества
взвешенных
частиц.
При
повышении
концентрации
суспензии
осаждение
частиц
замедляется,
а
по мере
просветления
жидко
сти
скорость
осаждения
несколько
увеличивается.
Очень
резко
отли
чается
от
теоретически
вычисленной
скорости
осаждения
также
скорость
осаждения
агрегатов
частиц.
Все
это
заставляет
при различных
мето
дах
гидравлических
анализов,
основанных
на
использовании
формулы
CTOI{Ca,
контролиро
вать
величину
осаждающихся
частиц.
Для
этого
каплю
суспензии,
помещенную
на
пред
метное
стекло,
рассматривают
под
микроскопом,
.
снабженным
окуляр-микрометром.
Контроль
под
МИI{роскопом
является
харак
терной
особенностью
вариантов
метода
отму
чивания,
предложенного
Осборном.
Однюю
Фиг
.
2-XIV.
Прибор
А.
_
Н.
Сабанина
(по
В.
Д.
Ломтадзе)
.
подобный
контроль
очень
полезен
при
любом
гидравлическом
методе
анализа
.
В
табл.
2-XIV
приведена
скорость
осаждения
частиц
с
уд.
весом
2,7; 2;5
и
2,3,
вычисленная
по
формуле
Стокса.
М
е
т о
Д
С
а б а
н
и
н
а
.
Этот
метод
используется
главным
образом
для
анализа
алевритовых
пород.
Он
дает
возможность
выделить
следую
щие
фракции:
> 0,25;
0,25-0,05;
0,05-0,01
и
< 0,01
мм.
При
содержа
нии
частиц
< 0,01
.м.м
более
10-15%
следует
прибегать
к
другим
методам.
А.
Н.
Сабанин
пользовался
несколько
иными
данпыми
о
скорости
осаждения
частиц
(табл.3-ХIV).
Данные
Сабапина
являются
менее
точными
по
сравнению
с
данными,
получаемыми
по
формуле
Стокса,
так
как
Сабанин
не
учитывал
изменения
вязкости
воды
при
различных
температурах.
Ход
анализа
по
методу
Сабанина
с
применением
формулы
Стокса
был
описан
В.
Д.
Ломтадзе
(1952).
Прибор
Сабанина
изображен
на
фиг.
2-XIV.
Он
состоит
из
следую
щих
частей:
штатив
со
столиком,
приводимым
п
'
ри
помощи
винтов
в
го
ризонтальное
положение;
градуированный
стакан,
на
котором
снизу
вверх
нанесены
деления
через
1
с.м;
сифон,
концы
которого рекомен
дуется
обвязывать
КУСОЧI{ОМ
металлической
сетки
с
отверстиями
около
0,25
.м.м
для
лучшего
удержания
воды;
две
батарейные
банки
еМI{ОСТЬЮ
по
5
л.
Кроме
того,
прибор
Сабанина
должен
быть
снабжен:
большой
фарфоровой
чаШI{ОЙ;
малой
фарфоровой
чашкой;
ситом
с
отверстиями
0,25
.м.м;
колбочкой
емкостью
300
с.м
З
с
обратным
холодильни
ком;
промывалкой;
мешалкой;
секундомером
или
песочными
часами