Методы изучения глинистых пород
|
Субколлоидные и коллоидные размеры частиц глинистых минералов, их сложный и изменчивый состав, широкое распространение смесей различных глинистых минералов и их смешанослойных разновидностей приводят к необходимости привлечения для изучения минерального состава глинистых пород таких видов исследования, как электронная микроскопия, рентгеноструктурный, термографический анализ и т. п. Однако глинистые породы, так же как и обломочные, прежде всего изучают в полевых условиях, в обнажениях, затем обычными петрографическими методами с использованием поляризационного микроскопа и в зависимости от задач, стоящих перед исследователем, привлекаются другие более сложные методы исследования. Основной целью полевых наблюдений является сбор данных, отражающих условия залегания глинистых пород в разрезе, т. е. данных, получение которых в лабораторных условиях при наличии небольшого образца породы будет невозможно. Для этого описываются и зарисовываются соотношения глинистых и других пород, характер их переслаивания, мощности отдельных слоев и прослоев, особенности слоистости, характер кровли и подошвы пласта, знаки на поверхностях наслоения, конкреционные образования и т. п. Для определения степени литификации глинистых пород изучается их взаимодействие с водой. Глина с водой легко образует пластичную массу. Уплотненная или аргиллитоподобная глина размокает значительно медленнее. В течение многих часов и дней она остается камнеподобной, лишь на поверхности образца формируется скользкая, пластичная пленка. Аргиллит, как уже говорилось, вообще не размокает в воде. Для глинистых сланцев характерны сланцеватость и слабый шелковистый блеск (начало преобразования иллита в серицит). В тех случаях, когда глинистые породы содержат кальцит и другие карбонатные минералы, необходимо определить содержание карбонатной составляющей. Если количество топкодисперсного карбоната составляет от 25 до 75%, порода относится к группе мергелей. Так же как при изучении песчано-алевритовых пород, одним из первых шагов в лабораторном исследовании глинистых пород является их изучение в шлифах. Изучение шлифов позволяет сделать наблюдения, раскрывающие особенности микростроения глинистых пород, а также наметить характерные образцы для точного определения минерального состава глинистой массы и других компонентов породы. При описании шлифов глинистых пород внимание исследователя сосредоточивается на четырех компонентах породы: глинистой массе; песчано-алевритовой примеси; органических остатках; аутигенных неглинистых минералах. Целесообразно придерживаться определенного порядка описания. Общая характеристика породы. Фиксируется существенно глинистый характер породы. При наличии глины указывается количество примеси обломочного материала в процентах. При изучении глинистых пород необходимо учитывать ориентировку плоскости шлифа относительно слоистости (или сланцеватости) породы. Пластинчатые глинистые минералы могут обладать различной интерференционной окраской в разрезах, параллельных и перпендикулярных их базальной плоскости 001, особенно если в породе существует пространственная ориентировка частиц глинистых минералов (седиментационная или стрессовая). В зависимости от положения плоскости шлифа в пространстве могут оказаться различными количество и характер распределения обломочного материала в глинистой породе (рис. 10.9). Более информативными являются шлифы, изготовленные перпендикулярно плоскости наслоения (или сланцеватости) породы.  Описание глинистой массы. Определяется цвет, характеризуются оптические свойства (показатель преломления и интерференционная окраска), а также строение глинистой массы. Чаще всего в шлифах наблюдаются следующие типы строения. Псевдоаморфное (скрытокристаллическое) строение. Глинистая масса практически не действует на поляризованный свет. При вращении столика микроскопа она остается изотропной (интерференционная окраска отсутствует). Такой тип строения иногда характерен для очень тонкодисперсных глин, прежде всего каолинитовых. Беспорядочно-чешуйчатое строение. Если глинистая порода состоит из беспорядочно ориентированных микрочешуек глинистых минералов, последние создают при скрещенных николях явление «агрегатной поляризации» — своеобразное непреpывнoe мерцание, наблюдаемое при вращении столика микроскопа, связанное с тем, что чешуйки глинистых минералов отличаются друг от друга интерференционной окраской и положением погасания. Беспорядочно-чешуйчатое строение характерно для различных глинистых пород. Спутанно-волокнистое, или хлопьевидное, строение. При скрещенных николях наблюдается переплетение просветляющихся и погасающих нитей, волокон, пучков, чешуй и хлопьев, создающих беспорядочные, «перебегающие» по породе при вращении столика микроскопа участки погасания и просветления. Такой тип строения свойствен для монтмориллонитовых, каолинитовых и других глин. Ориентированно-агрегатное строение может рассматриваться как случай дальнейшего упорядочения и развития спутанно-волокнистого строения. Глинистая масса, обладающая ориентированно-агрегатным строением, при вращении столика микроскопа (при скрещенных николях) погасает крупными участками, каждый из которых представляет собой как бы единый кристалл. Размеры таких «монокристаллических» участков колеблются or 0,2—0,3 мм до 1—2 CM и более. В случае каолинитовых глин мы иногда имеем дело с действительно крупными кристаллами глинистого минерала — каолинита. Однако чаще всего такое погасание связано с тем, что огромное число глинистых частиц обладает единой оптической ориентировкой, погасая и просветляясь одновременно. Такая ориентировка может возникнуть в процессе осадконакопления при осаждении пластинчатых глинистых частиц в особо спокойных условиях. Если пластичные, нелитифицированные глины имеют ориентировочно-агрегатное строение, это может служить указанием на их отложение в условиях неподвижных вод бассейна. Однако значительно чаще единая пространственная ориентировка глинистых частиц возникает в процессе перекристаллизации глинистого вещества в условиях увеличивающегося однонаправленного геодинамического давления (стресса). Такое ориентированно-агрегатное строение глинистой массы наблюдается во многих аргиллитах, но особенно характерно для глинистых сланцев. Описание песчано-алевритовой примеси. В случае наличия примеси обломочного материала описывается характер его распределения в породе: микропрослои, линзы, гнезда, неправильные скопления, равномерное распределение в глинистой массе и т. п. Определяются размеры обломков, их форма и минеральный состав. Описание органических остатков. Органические остатки в глинистых породах обычно представлены обуглившимися остатками растительных тканей и скелетными частями организмов — раковинками различных фораминифер, сложенных кальцитом, остатками радиолярий, образованных кремнеземом и многими другими. При изучении шлифов глинистых пород необходимо отмечать наличие, количество, состав и особенности строения и распределения органических остатков в породе. Описание аутигенных неглинистых минералов включает определение и характеристику форм выделения карбонатов, пирита, кремнезема, гидроокислов железа, сульфатой и др. Заключение содержит наименование породы и соображения об условиях ее образования и степени измененности процессами диа- и катагенеза. Для отнесения породы к глинам или аргиллитам необходимо иметь сведения о характере размокания образца в воде. По результатам изучения глинистой породы в обнажении и шлифах могут быть сделаны предположения (в ряде случаев довольно уверенные) о ее минеральном составе; особенно в тех случаях, когда порода является мономинеральной, т. е. гидрослюдистой, каолинитовой или монтмориллонитовой. Однако в большинстве случаев для уверенного заключения о характере глинистых минералов, слагающих глинистые породы, необходимо привлечение результатов рентгеноструктурного, термографического, электронно-микроскопического анализов. Важные сведения о содержании и структуре Песчано-алевритового обломочного материала, присутствующего в глинистой породе, а также о размерности слагающих ее глинистых частиц может дать гранулометрический анализ породы в том случае, когда она представлена неуплотненной пластичной глиной. Для уплотненных глии и аргиллитов гранулометрический анализ, как уже говорилось, применяется ограниченно, а его результаты должны использоваться с большой осторожностью. |
