Шванов В.Н. Петрография песчаных пород (компонентный состав, систематика и описание минеральных видов)

Подождите немного. Документ загружается.

Рис.

3*0. Цвет и структура растительных тканей под микроскопом в прохо-

дящем свете (по А. И. Гинзбург [1958 г.]).

измененных породах в проходящем свете желтый, в скрещенных

•николях голубовато-серый, споры из сильноизмененных пород

в проходящем свете оранжевые и красные, в скрещенных ни-

колях желтые и оранжевые. В отраженном свете они темно-

или светло-серые, иногда золотистые.

Кутикула. Представляет собой слой тонкого кутинового

вещества, выделяемого клетками эпидермиса листьев, молодых

побегов и ветвей. Отличается от спор небольшой толщиной по

сравнению с длиной и наличием зубчатости у внутреннего края.

В проходящем свете при низкой степени углефикации имеет

светло-желтую окраску, при высокой степени углефикации—•

оранжевую и красную. В скрещенных николях обладает голу-

бовато-серым или желтым цветом и волнистым погасанием.

В отраженном свете цвет кутикулы серый или серовато-белый.

Смоляные тела. Представляют собой овальные или ок-

руглые образования, лишенные внутренней структуры, что от-

личает их от спор и водорослей. В проходящем свете светло-

или янтарно-желтые, в скрещенных николях зеленовато-серые,

в отраженном свете темно-серые. Среди остальных форменных

элементов они выделяются ровными, четкими контурами и ясно

выраженным, хотя и плоским рельефом.

Водоросли. Представляют собой скопления одноклеточ-

ных организмов, соединенных в одну колонию, выглядят в шли-

фах как ярко-желтые, иногда с зеленоватым оттенком короткие

линзочки с неровными контурами и зернистой, ячеистой или

радиальной структурой. В скрещенных николях они серые,

в отраженном свете темно-серые.

Гелифицированное вещество. В' шлифах углей

чаще всего прозрачно и имеет красный и буровато-красный

цвет. В терригенных породах встречается редко в виде полос,

обрывков и хлопьев неправильной формы. В отличие от гели-

фицированного вещества углей, оно всегда более темное или

черное, и только в тонких шлифах прозрачно и имеет в прохо-

дящем свете буро-красный или ржаво-красный цвет. В скре-

щенных николях изотропно или просвечивает красным, в отра-

женном свете имеет серый или желто-серый цвет. Особенно

характерно для терригенных пород бесструктурное гелифициро-

ванное детритовое вещество, рассеянное в карбонатном, глини-

стом или ином цементе, которое непосредственно не определя-

ется в шлифах, но улавливается вследствие того, что усиливает

общий рельеф и уменьшает («гасит») двупреломлением основ-

ного минерального компонента.

Для исследования состава органических остатков, содержа-

щихся в малых количествах и неопределимых или трудноопре-

делимых в петрографических шлифах, производят изучение

концентратов — остаточной нерастворимой основной массы

РОВ.

Метод предложен Г. М. Парпаровой [1963 г.], техника

описана в работе [11]. Г. М. Парпарова показала, что в основе

остаточного рассеянного OB содержатся те же, что и в углях,

микрокомпоненты — гелифицированные и фюзенизированные

ткани, липоидные компоненты, водоросли и гелифицированное

бесструктурное вещество. Изучение остаточного OB имеет важ-

ное значение еще и потому, что может сопровождаться измере-

нием показателей преломления и отражательной способности

витринита, значения которых возрастают с ростом интенсивно-

сти ката- и метагенеза (см. табл. 9). Поскольку рассеянное OB

присутствует практически во всех породах, изучение оптических

свойств витринита, так же как измерение температуры выгора-

ния углерода для сильноизмененных пород [Иванова В. П. и др.,

1969 г., 1974 г.], открыло возможности для создания универ-

сальной шкалы корреляции зон вторичного преобразования

в толщах различного состава, а также для решения многих дру-

гих геологических задач [Влияние физико-геологических фак-

торов. .., 1979 г.].

ГЛАВД

ЦЕМЕНТЫ

§ 1. МОРФОЛОГИЯ И СТРУКТУРА ЦЕМЕНТОВ

Хотя уже визуальная оценка образцов в поле или лаборато-

рии дает представление о составе цемента (легко узнаются гла-

уконитовый, карбонатный, глинистый, кварцевый, железистый и

фосфатный цементы, особенно при применении микрохимиче-

ских реакций, так же как без труда устанавливаются базаль-

ный или пойкилитовый морфологические типы), полное описа-

ние цемента может быть сделано только в шлифах, а затем

уточнено применением иммерсионного, термического, рентгено-

структурного и других методов исследования.

Классификация цементов песчаных пород производится по

ряду признаков: по составу, количеству и распределению в по-

роде, по равномерности заполнения пространства, степени кри-

сталличности, взаимоотношению с обломочными зернами и вре-

мени генерации. Признаки эти не соподчинены друг с другом,

они равнозначны, поэтому классификации цементов строятся не

по иерархическому признаку, а по принципу параллельных клас-

сификаций, отражающих разные стороны цементирующего ве-

щества. Пока не сделаны попытки общей увязки подобных па-

раллельных классификационных схем, возможно, из-за того

что единая классификация по четырем-пяти признакам должна

была бы быть крайне громоздкой и трудно читаемой. Однако

связь между отдельно взятыми признаками очевидна: например,

базальный цемент может быть полным, неполным, пятнистым,

но не может быть островным или точечным, он может быть лю-

бым по степени кристалличности, а по взаимоотношению с об-

ломочными зернами — цементом независимым, проникновения,

коррозионным, замещения, редко бывает регенерационным и не

бывает пленочным или крустификационным (последние при-

знаки свойственны контурному цементу). Однако сейчас су-

ществующие зависимости одного признака цемента от другого

удобней представлять не в единой классификационной схеме,

а в качестве дополнительных пояснений при описании каждого

признака в отдельности.

Микроскопическое описание цементов песчаников, начатое

в 80—90-е годы прошлого века Н. Н. Миклухо-Маклаем,

В.

И. Лучицким, позже проводившееся Ф. Ю. Левинсон-Лессин-

гом, А, Н. Заварицким, П. П. Авудсиным, Л. В. Пустоваловым

Рис.

11. Типы цемента по количеству и распределению в породе.

— базальный; б —открытый поровый; в — закрытый поровый; г—неполный поро*

вый;

д — контурный; е — прерывистый контурный.

и другими петрографами (библиографию см. [34]), завершилось,

созданием М. С. Швецовым в 1948 г. [53] морфологической клас-

сификации, дополненной Л. Б. Рухиным [31, 38], которая чаще-

всего используется на практике. Введя в нее некоторые изме-

нения, следует выделять морфоструктурные типы цементов пес-

чаных пород.

По количеству и распределению в породе (рис. 11) выде-

ляют такие типы цементов:

Базальный. Является следствием высокого содержания:

цемента (40—50 %), в котором зерна «плавают», не соприка-

саясь друг с другом. Базальные цементы могут быть любого,

состава (глинистые, карбонатные, кремнистые и др.) и, как пра-

вило,

являются сингенетичными. Возможны также диагенетиче-

ские и эпигенетические цементы, в последнем случае они обычно

также коррозионные. При увеличении цемента до количеств,

превышающих 50 %, порода получает название в соответствии

с составом цементирующего вещества, само понятие о цементе-

теряет смысл, так как цемент становится главным породообра^

зующим компонентом, а песчаная составляющая рассматрива-

ется как примесь.

Открытый поровый. Точнее, цемент открытых, не пол-

ностью ограниченных пор. В плоскости шлифа такой эффект

может быть кажущимся из-за того, что плоскость шлифа про-

ходит не через точки соприкосновения зерен, отчего зерна ка-

жутся разъединенными цементом. Наблюдается при достаточно

высоком (30—40 %) объеме цементирующего вещества или бес-

цементного порового пространства, в последнем случае — при

слабом уплотнении, свойственном самым верхним уровням ка-

тагенеза.

Закрытый поровый (или собственно поро-

вый).

Все поры ограничены контуром обломочных зерен и за-

полнены цементом. Эффект соприкосновения всех зерен в плос-

кости шлифа может достигаться только при достаточно большой

протяженности контактов между обломками, возможной на сред-

них и нижних уровнях зоны катагенеза. Количество порового

цемента при полном заполнении составляет 25—30 %, умень-

шаясь до 20 % в породах с плохой сортировкой или измененных

процессами глубокого катагенеза. Происхождение цемента, так

же как и его состав, может быть различным; чаще всего — это

цемент карбонатный катагенетический, но могут быть цементы

измененные седиментационные и диагенетические глинистого,

кварцевого, железистого или фосфатного состава.

Неполный поровый. Характеризуется неполным запол-

нением цементом порового пространства, что типично для мо-

лодых и современных песков, а в литифицированных толщах

может быть связано также с последующим выносом вещества.

Подобные цементы распространены, например, в девонских пес-

чаниках Волго-Уральской области, являющихся коллекторами

нефти благодаря неполному заполнению пор аутигенным

кварцем.

Контурный. Развит только вокруг обломочных зерен,

вдоль их контура. Часто такой цемент называют пленочным; это

неточно, поскольку кристаллы кальцита, нарастающие на зерно,

или кварц, образующий регенерационную кайму, нельзя на-

звать пленкой. Контурные цементы бывают разного состава и

85.

в зависимости от этого имеют различное происхождение: глини-

стые и железистые — преимущественно седиментационные, фос-

фатные и глауконитовые — седиментационно-диагенетические,

карбонатные и кремнистые — диагенетические и эпигенетиче-

ские.

Контурный цемент составляет небольшую часть породы,

обычно не более 5—8 %.

Прерывистый контурный. Наблюдается в виде изо-

лированных примазок или сгустков на поверхности зерен. Ма-

лое количество цемента может быть связано как с первичными

процессами осаждения, так и с последующим выносом веще-

ства. Когда фрагменты цемента присутствуют только в точках

соприкосновения зерен, они называются цементом соприкосно-

вения— явление, свойственное песчаным осадкам, активно про-

мываемым иловыми или подземными водами.

По равномерности заполнения порового пространства вы-

деляются следующие типы цементов (рис. 12).

Сплошной равномерный. Содержится в одинаковых

количествах и одинаково расположен по отношению к обломоч-

ным зернам на всей площади шлифа.

Сплошной неравномерный. Встречается на всей

площади шлифа, но имеет в разных участках разное содержа-

ние или разное расположение относительно обломочных зерен

(либо то и другое, поскольку оба признака часто взаимо-

связаны).

Несплошной. Название может быть применено к це-

менту определенного состава и морфоструктурного типа, разви-

тому не повсеместно, когда остаются отдельные участки, не

занятые цементом данного состава. Участки, свободные от це-

мента, меньше по площади по сравнению с участками, где це-

мент присутствует. Преобладающий несплошной цемент проти-

воположен пятнистому цементу, являясь как бы его негативным

•отображением.

Пятнистый. Образует пятна, сгустки, настолько крупные,

что они включают много обломочных зерен; сгустки изолиро-

ваны или соединяются между собой, однако их площадь меньше

площади, свободной от цемента данного состава.

Островной. Представляет собой мелкие сгустки и изоли-

рованные участки, соизмеримые по величине с обломочными

зернами или включающие некоторое ограниченное число обло-

мочных частиц. Подобные образования возникают при седимен-

тации или диагенезе или вследствие вторичного обособления ве-

щества — карбонатного или кремнистого, освобождающегося

при эпигенетическом разрушении неустойчивых минералов и об-

ломков пород. '

Точечный. Обособляется в виде мелких, меньше чем об-

ломочные зерна, образований, часто они являются включениями

внутри цемента иного типа.

По степени кристалличности цементы разделяются на

типы:

Рис.

12. Типы цемента по равномерности заполнения межзернового про-

странства.

а — сплошной равномерный; б — сплошной неравномерный; в — преобладающий не-

сплошной; г — пятнистый; д — островной; е — точечный.

Аморфный. Изотропный в скрещенных николях, является,

как правило, наиболее ранним по отношению к другим типам,

формируясь в стадию отложения в виде пленок вокруг зерен,

сгустков, микролинз или при диагенезе путем выполнения

пор.

Микрокристаллический. Характеризуется появле-

нием микрокристаллов размером менее 0,005 мм, часто на фоне

основной аморфной массы. Так же как и другие кристалличе-

ские цементы, кроме пойкилитового, может формироваться на

разных стадиях образования осадка — от седиментационной до

метагенеза. Степень кристалличности цементов может указы-

вать на вероятное время его образования и в еще большей

•степени — на время его раскристаллизации: чем полнее кри-

сталличность и больше кристаллы, тем больше вероятность об-

разования цемента в наиболее поздние стадии, связанные с по-

гружением и затем с поднятием и проявлением процессов гипер-

генеза.

Мелкокристаллический. Характеризуется размерами

кристаллов, которые меньше среднего размера обломочных

зерен.

Мозаичный. Имеет кристаллы, соизмеримые с цементи-

руемыми обломками зерен.

Агрегатный. Точнее, образующий агрегаты с включе-

нием немногих обломочных зерен, захваченных в процессе роста

монокристаллов цемента. Под микроскопом кристаллы такого

цемента в 2—3 раза больше включенных в них обломочных

зерен.

Пойкилитовый. Образует крупные монокристаллы, за-

хватывающие большое число зерен. Пойкилитовый цемент хо-

рошо проявляется под микроскопом одновременным погасанием

и просветлением больших участков шлифа, а в образцах — бле-

стящими поверхностями скалывания, напоминающими плоско-

сти спайности минералов. Кристаллизуется пойкилитовый це-

мент в консолидированной породе при катагенезе за счет

вещества, обычно приносимого извне одновременно с кристал-

лизацией.

По взаимоотношению с обломочными зернами выделя-

ются три группы цементов: независимой цементации, конструк-

тивных цементов и деструктивных цементов (рис. 13).

А. Независимой цементацией называется явление, когда ве-

щество цемента не ориентируется каким-либо образом и не вза-

имодействует с веществом обломочных зерен.

Б.

Конструктивные цементы ориентированы относительно

обломочных зерен, что сопровождается увеличением суммар-

ного объема, занимаемого обломочными зернами и нарастаю-

щими вокруг них частицами цемента. В этой группе выделяются

следующие типы цементов.

Пленочный. Обволакивает обломки тонкой аморфной

пленкой; в последней могут проявляться микрокристаллы, ори-

•88

а б в г

Рис.

13. Типы цемента по взаимоотношению с обломочными зернами.

а —пленочный; б — крустификационный; в — неравномерного нарастания; г — регенера-

ционный; д — проникновения; е — коррозионный; ж — замещения.

ентированные параллельно или беспорядочно относительно по-

верхности обломочных частиц. Пленочными чаще всего явля-

ются глинистый, железистый и фосфатный цементы, образую-

щиеся в зоне выветривания материнских пород, при переносе w

отложении, реже в раннем диагенезе.

Крустификационный (или о б р а с т а н и я). Харак-

теризуется развитием кристалликов цемента, ориентированных

перпендикулярно к поверхности обломочных частиц и образую-

щих вокруг них непрерывную оторочку. Кальцит и апатит более

всего способны образовывать крустификационные каемки, воз-

можны каемки кварцевые. Формируется обычно в стадию диа-

генеза, а в породах, промываемых грунтовыми водами, также

в стадию начального катагенеза.

Неравномерного нарастания. Специфическое про-

явление взаимодействия вещества цемента (или матрикса) с об-

ломочными зернами. Происходит в породах определенного со-

става — граувакках, аркозо-граувакках и туфогенных песчани-

ках — на стадии их глубокого преобразования в условиях:

стресса. В направлении, перпендикулярном к давлению, по пе-

риферии обломков кристаллов кварца, альбита и некоторых тя-

желых минералов развиваются кварц-альбит-хлоритовые агре-

гаты тонких удлиненных кристаллов, часто содержащие также-

карбонаты, эпидот и другие минералы. Развитие подобных «бо-

родатых» зерен приводит к росту кристаллов в направлении,

перпендикулярном к давлению, при частичном их растворении

вдоль направления напряжений.

Регенерационный. Проявляется в наращивании об-

ломков цементом того же состава с той же оптической ориен-

тировкой, что под микроскопом проявляется в одновременном

погасании и просветлении обломочного зерна и регенерационной

каймы. Регенерационным цементом является обычно кварц,

8»

хотя регенерацию можно наблюдать также у обломочного

альбита, калиевых полевых шпатов, циркона, рутила, гранатов,

турмалина и других минералов, устойчивых при повышенных

р—Г-условиях.

Явления регенерации могут осуществляться на всех стадиях

существования осадков и осадочных пород от раннего диаге-

неза до метагенеза. Признаки регенерации хорошо устанавли-

ваются по присутствию на границе зерна и новообразованной

каймы мельчайших минеральных примесей, микропузырьков

газа и гранулированного кварца — халцедона. Разрушение гра-

ниц между зернами и регенерированной частью происходит

вблизи зоны зеленосланцевого метаморфизма вследствие ре-

кристаллизационного бластеза — бластического замещения ми-

нерала веществом этого же минерала, например кварца — квар-

цем [33]. В явлениях регенерации ярко проступает минерало-

образующая, конструктивная сторона, однако следует иметь

в виду, что в данном процессе существует и деструктивная сто-

рона, обеспечивающая появление свободного кремнезема и про-

являющаяся хоть и менее ярко, в следах растворения на гра-

ницах зерен в виде следов внедрения, микростилолитовых со-

членений и реликтов гранулированных кристаллов.

В.

Деструктивные цементы взаимодействуют с веществом об-

ломочных зерен, проникают или замещают их частично или пол-

ностью. Образуются следующие типы цементов.

Проникновения. Явления проникновения цемента в об-

ломочные зерна без их замещения осуществляются по трещинам

разрыва или спайности в трещиноватых обломках кварца, поле-

вых шпатов, в обломках кремнистых или метаморфических по-

род. Трещиноватость зерен особенно проявляется в толщах, не

принадлежащих глубоким зонам эпигенеза, но подвергшихся

механическим дислокациям. Цементом, проникающим в зерна,

чаще всего является глинистое вещество, карбонаты, гипсы,

соли.

Коррозионный (или цемент разъединения).

Характеризуется проникновением и частичным замещением об-

ломочных зерен веществом цемента. Зерна приобретают непра-

вильные, извилистые контуры, часто происходит разъединение

зерен на фрагменты, которые узнаются только по совместному

погасанию и просветлению при повороте столика микроскопа.

Коррозии подвергаются любые обломочные зерна. Коррозион-

ный цемент по составу чаще всего карбонатный, кальцитовый,

и обычно тем более агрессивен, чем его больше по количеству.

Замещения. Проявляется в замещении веществом цемента

обломочных частиц, от которых остаются фрагменты, реликты

или только контуры, «тени» первоначальных зерен.

Кроме общих структур замещения, наблюдаемых, например,

в корах выветривания при развитии каолинита или каолинита

с гидрослюдой по полевым шпатам, или в вулканических туфах,

замещенных монтмориллонитом, которые с известной оговор-