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

Подождите немного. Документ загружается.

риллонитах, возникших в результате разложения вулканиче-

ского пепла в морской воде, чешуйки частично имеют удли-

ненную форму, что, по-видимому, объясняется наследованием

формы и строения пепловых частиц. Вообще монтмориллонит,

часто замещая другие глинистые и иные минералы, а также

и кусочки пород, охотно образует более или менее четкие

псевдоморфозы по ним. В монтмориллонитах нередко встре-

чаются непрозрачные угловатые частицы — кусочки стекла

или участки незамещенного первичного материала, а также

агрегаты кристобалита (непрозрачные агрегаты и зерна не-

редко с идиоморфными квадратными очертаниями), являю-

щимся, как и монтмориллонит, аутигенным образованием.

Сапонит, магнезиальный монтмориллонит, состоит из раз-

бухающих полупрозрачных нитевидных волокон с расплывча-

тыми очертаниями, образующих почти бесструктурную войло-

коподобную массу, на фоне которой выделяются непрозрач-

ные агрегаты волокон веретеновидной формы длиной 0,2—

1 ц-

Нонтронит дает частицы щепковидной удлиненно-пластин-

чатой и, реже, волокнистой формы. Параллельные стороны

четкие, концы нередко размыты. Мелкие частицы образуют

агрегаты, напоминающие агрегаты Са-монтмориллонитов.

Палыгорскит и сепиолит характеризуются плосковолокни-

стой сильно удлиненной формой чешуек (см. рис. 39). У пер-

вого ширина и толщина (обычно незначительная) одинако-

вы на всем протяжении чешуек, а у второго они часто меня-

ются, что придает ему нередко веретеновидную форму.

Хлоритовые минералы глин —'корундофиллит, джеффери-

зит, железистый хлорит — сходны по неодинаковой толщине

чешуек с глауконитом и вермикулитом, но отличаются боль-

шей изометричностью. Очертания чешуек резкие, края неред-

ко извилистые, зубчатые или бахромчатые.

Минералы-сростки, развивающиеся по каолиниту или гид-

рослюде, характеризуются реликтовым характером чешуек,

приобретающих новые черты — расплывчатые контуры, изъе-

денность краев и поверхности; у монотермита этот процесс в

начальной стадии, а у бейделлита — заходит нередко так

далеко, что первичная форма не сохраняется и чешуйки пре-

вращаются в агрегатные комочки, аналогичные монтморилло-

нитовым.

В глинах иногда присутствуют неглинистые минералы —

примеси: кварц, кристобалит, опал, гидраргиллит, бёмит,

гидрогетит, окислы железа, ближе неопределимые, кальцит.

Они непрозрачны, изометричны, иногда с идиоморфными

230

http://jurassic.ru/

очертаниями (квадратные у кристобалита, ромбические у

кальцита, субгексагональные у бёмита), нередко звездчатые

(у гидрогетита), часто образуют агрегаты в- виде гроздей,

цепочек и т. д.

Знакомство с рентгеноструктурным анализом

и электронографией

Рентгено- и электронографические исследования глин

(стр.

79—82)- становятся все больше необходимыми и обяза-

тельными элементами их обычного комплексного литологиче-

ского изучения, позволяющими на основе структурного ана-

лиза кристаллического строения глинистых минералов опре-

делять их более уверенно. Тонкие структурные исследования

М. Ф. Викуловой, Б. Б. Звягина и других, проведенные в по-

следнее время, позволили наметить по степени совершенства

структуры среди минералов (например, у каолинита) разно-

видности, как будто связанные с условиями их образования.

Для диагностики глинистых минералов большое значение

имеют базальные рефлексы 001, первым порядкам которых

отвечают межплоскостные расстояния, меняющиеся от 7 (у

каолинита) до 20А° и более (у монтмориллонитов). Они

получаются при исследовании ориентированных агрегатов

(текстурированных поликристаллов) по методам Брэдли,

Грима, Кларка и Нагельшмидта в специальных камерах

(фокусирующие камеры с монохроматорами, изготовляющи-

мися, в частности, экспериментальными мастерскими Москов-

ского университета), позволяющих четко фиксировать отраже-

ния от базальных плоскостей при углах 1—3°. Большой диа-

метр камер сильно увеличивает экспозицию. Ее можно умень-

шить до нескольких минут путем применения острофокусных

рентгеновских трубок. В настоящее время эти рефлексы по-

лучаются и электронографически при исследовании на отра-

жение агрегатов глинистых частиц, осажденных на идеаль-

но полированные поверхности из нержавеющей стали

Более подробные сведения по рентгено- и электронографическому

изучению глин в дополнение к сказанному выше (гл. I) можно найти в

«Методическом руководстве по ...изучению глин» (1957, гл. VII, стр. 169—

228),

а структурные характеристики минералов — в справочниках и опре-

делителях (Болдырев и др., 1938, 1939; Седлецкий, 1941; Горбунов и др ,

1952).

Полноценного рентгеновского определителя минералов глин в на-

стоящее время еще нет. В еще большей степени это относится к электро-

нографическому исследованию.

231

http://jurassic.ru/

ОБЪЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Небольшое время (обычно 6 час), отводимое по полному

курсу на изучение глинистых пород, дает возможность лишь

кратко познакомиться с большинством методов их изучения.

Исключением является методика макроскопического и опти-

ческого изучения, которая осваивается более обстоятельно.

Недостаток времени заставляет и вторую сторону лабора-

торных занятий — систематическое знакомство с глинистыми

породами — также максимально сокращать.

Можно рекомендовать следующий объем и порядок изу-

чения глинистых пород.

Вначале подробно макроскопически изучают и описывают

три-четыре глинистые породы: мономинеральные каолинито-

вые и монтмориллонитовые (обычно апопепловые гумбрин,

кил или другие) и полимиктовые, преимущественно гидрослю-

дистые (глины или аргиллиты нижне-среднеюрских отложений

Кавказа и Крыма или другие подобные породы). Определяют

их способность к размоканию, известковистость (реакция с

НС1) и другие свойства (например, применяют метод капли).

Затем эти глины подробно описывают в шлифах под микро-

скопом, определяют иммерсионным методом в ориентирован-

ных агрегатах показатели преломления основных минералов

и производят окрашивание органическими красителями — ме-

тиленовый голубым и солянокислым бензидином.

Во второй части проводят знакомство с электронномикро-

скопическими снимками глин разных типов и методами их тер-

мического анализа, а также с коллекцией глинистых пород,

имеющихся в лаборатории. Некоторые из этих пород, напри-

мер «флинт-клей» или микалит, состоящие из эффектных

крупных кристаллов каолинита, просматривают в шлифах.

Попутно изучают особенности диагностики органического

(углистого) вещества.

http://jurassic.ru/

ГЛАВА IV

ИЗУЧЕНИЕ КРЕМНИСТЫХ ПОРОД

КЛАССИФИКАЦИЯ

Кремнистые породы, или, по Г. И. Теодорооичу, силициты,

представляют собой довольно широко распространенную и

разнообразную группу осадочных образований, состоящих

более чем наполовину из минералов группы кремнезема—опа-

ла (и кристобалита), халцедона и меньше — кварца. В эту

группу обычно не включают кварцевые пески, являющиеся

терригенными обломочными породами. Несмотря на значитель-

ную и все время возрастающую роль кремнистых пород как

полезных ископаемых, изучены они еще недостаточно.

Классификации кремнистых пород в СССР разработаны

Г. И. Теодоровичем (1957), Г. И. Бушинским (1957) и

М. С. Швецовым (1958). В более простых схемах последних

двух авторов, на основе которых составлена наша классифи-

кационная таблица (табл. 21), по форме нахождения в при-

роде, т. е. практически по форме тел, силициты делятся на

пластовые, являющиеся седиментационными, и конкрецион-

ные,

залегающие в качестве включений в других породах,

чаще всего — в карбонатных или обломочных. Таким обра-

зом, это деление частично отражает и условия образования

кремнистых пород.

Дальнейшие подразделения производят по структуре,

также отражающей условия образования, в частности способ

осаждения, и по минералогическому составу.

Пластовые кремнистые породы по структуре подразделя-

ются на две большие группы — органогенные, обладающие

233

http://jurassic.ru/

Таблица 21

Классификация кремнистых пород

Форма

нахождения

(форма тел)

Основной состав

Форма

нахождения

(форма тел)

Способ осаждения

М и кростру кту р ы

опал и кристоЗалнт

халцедон

| кварц

органогенные

биоморфная-органоген-

ная:

диатомовая

спонгиевая (спикуловая-

губковая)

радиоляриевая

диатомиты

спонголиты

радиоляриты

раскристаллизованные и перекристал-

лизованные (халцедоновые и квар-

цевые) диатомиты, спонголиты, ра-

диоляриты

Пластовые

(седименто-

генные)

хемогенные

аморфная, колломорф-

ная,

часто глобуляр-

ная (шариковая)

то же и микрозернистая

микро-мелкозернистая

трепела

опоки [гёзы]

гейзериты (крем-

нистые туфы)

[корки]

кремнистые

сланцы

яшмы

[лидиты, фта-

ниты]

кварциты апосилици-

товые, в том числе

яшмо-кварциты

[лидиты, фтаниты]

джеспилиты

Включения,

конкрецион-

ные

хемогенные, в ос-

новном диагенети-

ческие, меньше

эпигенетические

микро-мелкозернистые,

коллоидально-зернистые

и аморфные

кремни:

Включения,

конкрецион-

ные

хемогенные, в ос-

новном диагенети-

ческие, меньше

эпигенетические

микро-мелкозернистые,

коллоидально-зернистые

и аморфные

опаловые

халцедоновые

кварцевые

Примечание: в квадратные скобки заключены редкие породы.

http://jurassic.ru/

биоморфной (органогенной) структурой, и хемогенные, для

которых характерны первично- (или вторично-) абиогенные

структуры — аморфные гелевидные (колломорфные), нередко

глобулярные, а также микро- и мелкозернистые кристалличе-

ские,

иногда коллоидально-зернистые (табл. 22). К первым

Таблица 22

Структуры хемогенных пород по величине зерен

Размер зерен»

мм

Структура Краткая характеристика

1—0,5

0,5—0,1

0,1—0,01

грубозернистая

крупнозернистая

среднезернистая

мелкозернистая

зерна видны макроскопически

0,01—0,0001 микрозернистая зерна видны лишь под микро-

скопом

<0,0001 коллоидально-зернистая

(или коллоидальная)

порода действует на поляризо-

ванный свет, но зерна не

видны при самых больших

увеличениях

Некристалли-

ческая

аморфная

не действует на поляризован-

ный свет

относятся диатомиты, спонголиты и радиоляриты, состоящие

из опаловых скелетов диатомовых водорослей, губок (спи-

кулы — иглы, на которые распадается скелет кремневых гу-

бок) и радиолярий, т. е. имеющие свою характерную структу-

ру — диатомовую, спонгиевую (или спикуловую, губковую)

и радиоляриевую. Очень редко они бывают халцедоновыми

или кварцевыми, что является следствием их раскристаллиза-

ции (и перекристаллизации) в процессе эпигенеза и метамор-

физма.

Среди хемогенных пластовых силицитов выделяются преж-

де всего трепела и опоки — опаловые породы с аморфной,

т. е. колломорфной (гелевидной) или глобулярной (шарико-

вой) структурой, затем более редкие гейзериты, или кремни-

стые туфы, а также различные корки, имеющие чаще всего

опаловый и, реже, халцедоновый состав и аморфные или

микро-мелкозернистые кристаллические структуры.

235

http://jurassic.ru/

Микрозернистыми, реже мелко- и коллоидально-зернисты-

ми структурами обладают широко распространенные в склад-

чатых областях халцедоновые породы — кремнистые сланцы,

яшмы и более редкие лидиты и фтаниты, которые по сущест-

ву являются разновидностями кремнистых сланцев, в неко-

торой мере обогащенными органическим веществом (боль-

шинство геологов их понимает как синонимы). Следует отме-

тить,

что четкого разграничения кремнистых сланцев и яшм

не произведено. Вероятно, яшмами следует называть те крем-

нистые сланцы, которые имеют туфогенную примесь (в ча-

стности, эпидот, цоизит, гидроокислы железа или марганца)

и обладают поэтому красной, розовой или зеленой окраской,

а собственно кремнистыми сланцами — чистые или с глини-

стой примесью халцедоновые породы. Микро-мелкозернистые

и иногда более крупнозернистые структуры свойственны

кварцевым силицитам, образовавшимся в результате позд-

него эпигенеза или, чаще, метаморфизма из кремнистых

сланцев и яшм — это различные апосилицитовые кварциты,

в том числе и яшмо-кварциты; сюда же относятся и желези-

стые кварциты, или джеспилиты, широко распространенные

в докембрии.

Конкреционные кремнистые породы называют кремнями.

Они имеют халцедоновый и значительно реже — опаловый

состав, а при метаморфизации становятся кварцевыми. Та-

ким образом, структуры их варьируют от аморфных и колло-

идально-зернистых до микро- и мелкозернистых полу- и

полнокристаллических.

ПОРЯДОК ИЗУЧЕНИЯ

Кремнистые породы изучают в основном макроскопически

и в шлифах. Этих методов чаще всего бывает достаточно для

получения полного представления о породе. При необходимо-

сти далее применяют иммерсионный метод, химический ана-

лиз,

спектроскопию — для определения состава микроэлемен-

тов,

рентгеноструктурный анализ — для установления кристо-

балита в опаловых породах. Поскольку термограммы крем-

нистых пород не показательны, термоанализ для их изучения

применяют редко.

Для диагностики опаловых пород и определения пригод-

ности их в качестве наполнителей (в химической промышлен-

ности — при изготовлении каучука, пластмасс, красок, взрыв-

чатых веществ и т. д.), поглотителей, добавок в цемент, тер-

моизоляторов и прочее, определяют их объемный и удельный

веса и поглотительную способность.

236

http://jurassic.ru/

Изучение в образце и макроскопическое описание

Как и другие породы, кремнистые в образце изучают по

общей схеме (стр. 12). Прежде всего порода должна быть

определена и названа, что не всегда легко осуществить, по-

скольку многие кремнистые породы можно спутать с извест-

няками, фосфоритами, глинами и даже с вулканическими

породами. Неотчетливы различия и между самими силици-

тами.

Опаловые породы узнают по очень небольшому объемному

весу, т. е. по легкости, обусловленной большой пористостью

и, отчасти, опаловым составом. Другие их признаки — при-

липание к языку (что также обусловливается большой пори-

стостью), светлые окраски и часто белый цвет, хотя нередки

серые и темно-серые породы, окрашенные органической при-

месью. Когда они более уплотнены и тяжелы (опоки), их

можно спутать с мелом, мергелями, другими микрозернисты-

ми известняками и доломитами, а также с фосфоритами,

отчасти с глинами. От карбонатов и от фосфоритов опаловые

породы отличаются невскипанием с HQ, от глин — неразмо-

каемостью в воде. В некоторых случаях (сильно глинистые

опоки или опоковидные глины и другие) визуальное опреде-

ление становится трудным.

Отдельные типы опаловых пород в образце также не всег-

да четко различимы. Из органогенных только спонголиты

при внимательном рассмотрении могут быть установлены по

их биоморфной структуре, потому что иногда невооруженным

глазом, но лучше — с помощью лупы различаются спикулы —

круглые в сечении иголочки диаметром несколько меньше

1 мм. Другие скелетные остатки (панцири диатомей и скеле-

ты радиолярий) имеют размер в сотые и, реже, 0,1—0,2 доли

миллиметра и видны только в микроскоп. Поэтому диатоми-

ты легко спутать с трепелами; это наиболее легкие из сили-

цитов, как и вообще из минеральных осадочных пород; они

землисты, марают руки и большей частью легко растираются

пальцами. Все же диатомиты в целом более легкие породы:

их объемный вес около 0,4—0,85, а у трепелов — 0,7—1,4.

Диатомиты мягче и чище трепелов, они обычно бывают чи-

стыми, белыми.

Если трепела и диатомиты можно уверенно отличить в

шлифах, то трепела и опоки под микроскопом практически не

различаются. Отнесение к тому или другому типу производят

только на основании визуальных наблюдений: трепела в це-

лом более легкие, более мягкие породы, чем опоки, у которых

237

http://jurassic.ru/

объемный вес колеблется от 1,1 до 1,82, они не пачкают руки,

имеют раковистый излом, при ударе издают звук не глухой,

как трепела и диатомиты, а звонкий. Опоки — более литифи-

цированные породы, чем трепела, из которых они образуются

в процессе диагенеза. Переходные между ними разности не-

редко называют опоковидными трепелами и трепеловидными

опоками.

Халцедоновые силициты (кремни, кремнистые сланцы и

яшмы) в целом более уверенно выделяются из других пород

своим стеклянным блеском (у яшм он часто отсутствует),

афанитовостью (сливным видом), высокой крепостью и твер-

достью (царапают стекло), раковистым изломом. Их можно

спутать с обсидианом и туфами кислых эффузивов, а также с

особенно плотными фосфоритами каратауского типа. Окраска

этих пород разнообразна. Кремни бывают водянопрозрачными

(светло-серыми, голубовато-зеленоватыми), белыми, серыми,

темно-серыми и черными, розовыми, жёлтыми, коричневатыми

и т.. д. — в зависимости от состава и характера примесей,

незначительного содержания которых часто достаточно для

получения интенсивной окраски. Кремнистые сланцы чистые,

без примесей, водянопрозрачны или светло-серые, голубовато-

сизоватые; обычная для них глинистая и органическая при-

месь изменяет окраску на серую и темно-серую, до черной.

Яшмы обычно окрашены окисными железистыми соединения-

ми в красные и розовые цвета, а закисными или тонкорассе-

янным цоизит-эпидотовым веществом — в зеленые. Чаще

всего яшмы тонкослоисты; слои отличаются прежде всего

окраской. Несмотря на существование промежуточных разно-

стей, в целом яшмы довольно хорошо отличаются от кремни-

стых сланцев, в частности другим парагенезом (более тесная

связь с вулканогенными породами) и примесями, выражаю-

щимися в цвете.

Джеспилиты макроскопически узнать легко по кварц-

гематитовому или кварц-магнетитовому составу и тонкосло-

истой текстуре, обусловленной чередованием светлых более

чистых кварцевых и темных, часто черных железистых слоев.

Таким образом, в описании образца кремнистой породы

помимо названия отмечают цвет (на свежем изломе и в кор-

ке выветривания), текстуру, структуру, вес (объемный вес),

пористость, крепость, состав, примеси (см. стр.236). Примесь

известкового вещества выявляют, в частности, реакцией с

НС1.

Она, как и глинистая примесь, проявляется и в более

низкой крепости халцедоновых пород, которые нередко теря-

ют способность царапать стекло.

238

http://jurassic.ru/

Изучение в шлифах

В шлифах кремнистые породы изучают и описывают также

по общей схеме (гл. I, § 4), точнее, по тому ее варианту, ко-

торый применялся для описания глин (гл. III, § 4): 1) назва-

ние породы; 2) окраска (общий тон и интенсивность); 3) сте-

пень (не) однородности, т. е. строение в целом и общий со-

став;

4) основная кремнистая масса — органические остатки

в органогенных породах или химически выпавшее вещество —

его структура, текстура, состав; 5) примеси — аутигенная,

органогенная, обломочная; 6) вторичные изменения, в част-

ности стадийность минералов, и 7) прочие признаки.

Окраска и цвет кремнистой породы в шлифе менее интен-

сивны, чем в образце: черные породы оказываются серыми,

вполне прозрачными. Однако многие макроскопически доволь-

но светлые яшмы (зеленые, желтоватые, розоватые) в шлифе

практически непрозрачны, что обусловливается значительной

примесью тонкозернистого эпидот-цоизитового (иногда и ти-

танистого) вещества, забивающего кремнистое. Непрозрач-

ными или малопрозрачными в шлифе оказываются и некото-

рые сильно железистые или марганцовистые яшмы, имеющие

в образце темно-красную или черную окраску.

Непрозрачные в шлифе породы рассматривают в отражен-

ном свете, при котором эпидот-цоизитовое вещество имеет

матовый (землистый), белесый или серый цвет, иногда с

желтовато-зеленоватым оттенком, железистое — яркий мали-

ново-красный, марганцовистое — черный цвет.

Поскольку кремнистые породы часто слагаются разными

компонентами (хемогенным и органогенным кремнистым ве-

ществом), содержат другие органические остатки, аутиген-

ную и обломочную примесь, а также нередко бывают неодно-

родны или тонкослоисты, причем в слоях чередуются разные

породы, отличающиеся как цветом и структурой, так и соста-

вом, следует описать прежде всего строение в крупном

плане, отметить степень неоднородности (или однородности)

и выделить группы компонентов. Далее раздельно описывают

эти компоненты или отдельные типы элементарных пород,

обособленные пространственно — по слоям или — в случае

обломочной (брекчиевой) структуры в крупном плане — по

обломкам и их цементу.

Хемогенное кремнистое вещество обладает (стр. 235 и

табл. 22) аморфными и кристаллическими структурами.

Аморфная, некристаллическая, структура может быть как

гелеподобной (колломорфной) бесструктурной, так и глобу-

239

http://jurassic.ru/