Г. Листовые силикаты.

• Мусковит (белая слюда) K₂O∙Al₂O₃ х 6SiO₂∙2H₂O.

• Биотит (черная слюда) K₂O х Al₂O₃∙6SiO₂∙2H₂O.

• Глауконит K (Fe, Al, Mg)₃∙(OH)₂∙(Si, Al)O₁₀∙nH₂O.

• Тальк (голубовато-зеленая слюда) Mg₃(OH)₂∙[Si₄O₁₀].

• Каолинит Al4(OH)₂∙[Si₄O₁₀].

• Серпентинит (серпентиариа-змеевидный) 3MgO∙2SiO₂∙2H₂O.

D. Полевые шпаты – каркасные силикаты.

Группа калиево-натриевых полевых шпатов.

• Ортоклаз.

• Микроклин.

9 Углеродистые соединения

• Асфальт (продукт окисления нефти) 80 % С, 10 % Н_n, 10% О.

• Озокерит (горный воск) 84 % С, 15 % Н.

• Каменный уголь С, Н, О, S, N.

2 Морфология минералов

Твердые минералы в большинстве случаев являются кристаллическими веществами. Основным свойством кристаллических веществ является строго определенная группировка слагающих их атомов и ионов, образующих в пространстве кристаллические решетки. От этой группировки зависит форма кристаллов.

Кроме явно кристаллических, в земной коре широко распространены вещества скрытокристаллические (лимонит, опал и другие).

Гораздо реже минералы имеют аморфное (стеклообразное) строение.

Кристаллические минералы анизотропны, а аморфные – изотропны, т.е. проявляют свои физические свойства во всех направлениях одинаково.

3 Формы нахождения минералов в природе

В природе твердые минералы чаще всего распространены в виде неправильной формы зерен, обладающих, однако, всеми свойствами кристаллического вещества, хорошо образованные минералы встречаются осень редко.

Формы кристаллов и кристаллических зерен очень разнообразны. Среди них принято выделить три группы:

1 Изометрические формы, развитые по всем трем направлениям – кубики пирита, октаэдры магнетита.

2 Формы удлиненные или втянутые в одном направлении – призма-тические, столбчатые, игольчатые, лучистые, волокнистые (кварц, гипс).

3 Формы, вытянутые в двух направлениях – таблитчатые, листовые, чешуйчатые, кристаллы (гематит, слюда).

Кроме того, существуют сложные формы кристаллов или вообще неправильной формы кристаллические образования. К ним можно отнести дендриты, друзы, «щетки», секреции, натечные формы, конкреции, оолиты и т.д. Встречаются минералы одной и той же кристаллической формы, но с переменным химическим составом. Это явление, при котором возможна замена в кристаллической решетке одних ионов другими, называется изоморфизмом (например, плагиоклазы).

Некоторые минералы способны образовывать различные кристаллические решетки при одном и том же минеральном составе явление полиморфизма (алмаз, графит).

4 Физические свойства минералов

К ним относятся: цвет, цвет черты, блеск, прозрачность, спайность, излом, твёрдость, магнитность, двойное лучепреломление, вкус, ковкость и пластичность. Очень важным химическим свойством некоторых минералов является их отношение к соляной кислоте.

1. Цвет минералов является важным диагностическим признаком. Минералы могут иметь самую разнообразную окраску. Для некоторых минералов цвет является постоянным признаком: у золота – золотисто-жёлтый. Для большинства минералов этот признак непостоянен. Кальцит бывает белый, жёлтый, голубой, фиолетовый. Поэтому не следует определять минерал только по цвету, следует искать и другие признаки.

Окраска минералов зависит главным образом от химического состава самого минерала и от примесей. Нередко для определения цвета не хватает названий семи цветов радуги; тогда используют их комбинации и оттенки. Следует при этом помнить, что последним называют преобладающий цвет.

2. Цвет черты. Многие минералы в растёртом состоянии имеют другой цвет, чем в куске. Порошок можно получить, проводя куском минерала черту на белой шероховатой фарфоровой пластинке. Например, у светло-жёлтого пирита черта чёрная.

3. Блеск минералов является результатом отражения света. Блеск минералов можно разделить на несколько групп:

- металлический (характерен для металлов). Им обладают непрозрачные минералы, дающие в большинстве случаев чёрную черту на фарфоровой пластинке. Такой блеск имеют самородные металлы (золото, серебро, платина, многие сульфиды и окислы железа);

- полуметаллический блеск. К ним относятся минералы, поверхность которых имеет блеск потускневшей поверхности металла (графит, гематит);

- неметаллический блеск (наиболее обширная группа).

Различают следующие виды блеска: алмазный (алмаз), стеклянный (кальцит), жирный (кварц), перламутровый (гипс), шелковистый (асбест), матовый (каолинит).

4. Спайность – это способность минералов раскалываться или расщепляться по блестящим параллельным плоскостям. Различают 5 видов спайности:

а) весьма совершенная (слюда) – минералы легко расщепляются по плоскости спайности;

б) совершенная (кальцит, галит) – минерал при ударе раскалывается по плоскостям спайности;

в) средняя (полевые шпаты) – минералы при ударе раскалываются по плоскостям спайности с образованием неровного излома;

г) несовершенная (оливин) – сколы по плоскостям крайне редки и развит неровный излом;

д) весьма несовершенная (кварц) – минералы, у которых плоские поверхности не образуются.

5. Излом характерен для минералов с несовершенной и весьма несовершенной спайностью. Он может быть раковистым (опал), занозистым (гипс), неровным (родонит), землистым (каолин), зернистым (мрамор).

6. Твёрдость – степень сопротивления минерала внешним механическим воздействиям (резание, царапание). В диагностике минералов твёрдость играет очень большую роль. Определяют твёрдость минералов по шкале Мооса, в которой используются минералы с известной и постоянной твёрдостью. В шкале десять ступеней твёрдости.

Шкала Мооса

Тальк – 1, гипс – 2, кальцит – 3, флюорит – 4, апатит – 5, ортоклаз – 6, кварц – 7, топаз – 8, корунд – 9, алмаз – 10.

Однако величины от 1 до 10 относительны. Так, твердость талька, определённая на специальном приборе, равна 2,4 кг/мм², а алмаза – 10 060 кг/мм² т.е. алмаз твёрже талька не в 10 раз, а примерно в 5000 раз.

В полевых условиях для определения твёрдости минералов пользуются распространёнными предметами: графит – 1, ноготь – 2, бронзовая монета – 3, железный гвоздь – 4, стекло – 5, стальной нож – 5,5 – 6, напильник – 7.

7. Плотность минералов находится в широких пределах: от 0,6 г/см³ до 21 г/см³. По плотности все минералы делятся на лёгкие ( до 3 г/см³⁾; средние ­(3-6 г/см³⁾; тяжёлые (более 6 г/см³ ).

Специфические свойства минералов:

Магнитность присуща немногим минералам. Эти минералы реагируют на магнит (магнетит, платина, пирротин).

Двойное лучепреломление характерно для некоторых прозрачных минералов и связано с различием показателей преломления по разным направлениям. Если через пластинку минерала рассматривать предмет, то возникает двойное его изображение (исландский шпат – это разновидность кальцита).

Способность карбонатов вступать в реакцию с соляной кислотой (5-10%).

Вкус. Сильвин (KCl) – горько-солёный вкус, галит (Na Cl) – солёный.

Горючесть – горит сера.

Ковкость и пластичность. Золото – самый пластичный и ковкий минерал.

Лабораторная работа № 5

ИЗУЧЕНИЕ МАГМАТИЧЕСКИХ ГОРНЫХ ПОРОД

Цель работы: Изучить основные магматические породы, их классификацию, формы залегания, свойства.

По условиям залегания магматические породы подразделяют на интрузивные (глубинные или абиссальные), гипабиссальные (полуглубинные) и эффузивные (излившиеся).

По степени содержания кремнезема эти породы делят на следующие группы: ультраосновные (менее 40%), основные (40 – 52 %), средние (52 – 65%), кислые (65 – 70%). Особняком стоят щелочные породы, образовавшиеся из нефелино–сиенитовой магмы, существенно обогащённой калием и натрием и содержащей до 60-65% кремнезема.

На степень кислотности пород могут указывать их цвет и удельный вес. Чем кислее порода, тем она светлее. Цвет породы зависит от количества цветных минералов – биотита, роговой обманки, хлорита, эпидота и др. Чем кислее породы, тем они менее плотные, более основные породы – более плотные. Кислые интрузивные породы имеют плотность 2,6 – 2,7, средние – 2,7–2,8, основные – 2,9 – 3,1, ультраосновные – 3,1 – 3,25 г/см³. У эффузивных разностей пород удельный вес, как правило, несколько меньше, чем у интрузивных.

Под действием процессов выветривания эффузивные породы изменяются. Сильно изменившиеся породы называют палеотипными, слабо изменившиеся – кайнотипными. При макроскопическом описании трудно различить кайно- или палеотипные породы. Необходимо обращать внимание на текстуру породы: у кайнотипных она пористая, а палеотипные имеют плотную текстуру.

С магматическими породами связаны месторождения полезных ископаемых (руды чёрных и цветных металлов, золото и драгоценные камни, керамическое и агрохимическое сырье и др.).

Формы залегания магматических пород

Дайки – несогласные интрузии, ограниченные параллельными стенками (рис.3).

Штоки - относительно небольшое несогласное интрузивное тело, часто неправильной формы.

Батолиты - очень крупные массивы интрузивных пород гранитоидного состава, образовывающиеся на значительных глубинах.

Гарполиты – интрузивные тела, похожие на батолиты, но меньших размеров.

Силлы – интрузивные покровы, имеющие форму пластов и залегающие в основном согласно напластованию. Они имеют мощность от нескольких сантиметров до нескольких сотен метров.

Лополиты – интрузивные чашеобразные тела размером от сотен метров до сотен километров.

1- дайки, 2- штоки, 3- батолиты, 4- гарполиты, 5- многоярусные силлы, 6- лополиты, 7- лакколиты, 8- диапиры, 9- факолиты, 10- бисмалиты

Рисунок 3 – Формы залегания интрузивных пород

Лакколиты – тела, форма которых напоминает шляпку гриба, а размер (диаметр) не превышает обычно 5 км. Они являются результатом проникновения магмы под значительным давлением, в результате чего вышележащие пласты обычно изгибаются под воздействием нагнетания и залегают согласно с телом лакколита.

Диапиры – интрузивные тела, удлинённые в плане и в разрезе. В отличие от лакколитов они, следуя трещинам в земной коре, активно воздействуют на вмещающие породы, сминая их.

Факолиты – интрузивные тела, имеющие форму седла или линзы в плане и в разрезе. Чаще всего они образуются в замковых частях антиклинальных складок. Мощность факолитов достигает нескольких сотен метров.

Бисмалиты – интрузивное тело, имеющие цилиндрическую форму наподобие пробки.

Формы залегания эффузивных пород

Покров - на поверхность Земли изливаются большие массы лавы. Они покрывают значительные площади, образуя покровы. Лава жидкая и подвижная.

Поток - излившаяся лава спускается по склону горы. Лава более густая и менее подвижная. В отличие от покровов потоки занимают меньшую площадь.

Купол - лава густая, вязкая. Она не растекается и выливаясь из жерла вулкана, образует купол.

Ультраосновные породы

Дунит – темно-зеленая или черная интрузивная порода со средне- или мелкозернистой структурой и массивной текстурой. Она состоит почти из одного оливина, залегает в виде штоков и малых интрузий. Используют породу как строительный материал.

Пироксенит – темная, почти черная интрузивная порода, обладающая средне- или крупнозернистой структурой и массивной текстурой. Она состоит из пироксена, залегает в форме даек, жил и малых интрузий, порода применяется в качестве строительного и облицовочного камня.

Основные породы

Габбро представляет собой окрашенную в различные оттенки серого, зеленого, черного цветов глубинную породу. Структура ее равномерно-, средне- или крупнозернистая, текстура массивная. Габбро состоит из основного плагиоклаза (лабрадора), авгита, роговой обманки, оливина, залегает в виде крупных лакколитов. Эта порода применяется как строительный, поделочный и облицовочный материал.

Базальт имеет окраску от темно-серого до черного цвета. Эта кайнотипная порода является эффузивным аналогом габбро. Она обладает мелкозернистой, скрытокристаллической иди стекловатой структурой, плотной или пористой текстурой. Базальты залегают лавовыми потоками и покровами. Применяется порода в качестве строительного камня, как сырье для каменного литья, как кислотоупорный и изоляционный материал.

Диабаз – порода темно-зеленого или зеленовато-серого цвета, представляющая собой палеотипный эффузивный или полуглубинный аналог габбро. Структура породы мелко- иди среднезернистая, текстура плотная или массивная. Диабазы залегают в виде лавовых покровов, пластовых интрузий и даек. Они используются для изготовления брусчатки и каменных декоративных ограждений.

Средние породы

Сиенит – порода, обладающая светлой и серой, розовой или белой окраской. Эта глубинная порода имеет средне- или мелкозернистую структуру и массивную текстуру, состоит из полевых шпатов, роговой обманки, иногда – пироксена и биотита. Сиениты залегают небольшими штоками и лакколитами, используются как строительный материал.

Диорит – порода серого или зеленоватого цвета. Эта интрузивная порода обладает равномернозернистой, реже порфировидной, структурой и массивной текстурой, состоит из авдезина и роговой обманки. Диориты образуют лакколиты, реже небольшие штоки и жилы. Порода используется для облицовки зданий и как поделочный камень.

Порфирит – окрашенная в темные зеленоватые и серые тона порода, являвшаяся палеотипным излившимся аналогом диоритов. Структура ее порфировая полнокристаллическая, текстура плотная. Порода используется для изготовления брусчатки, щебенки, штучного камня.

Кислые породы

Гранит – светлоокрашенная (серого, розового и красного цвета) интрузивная зернистая порода с массивной текстурой. Преимущественный состав ее: кварц, полевые шпаты (плагиоклазы, ортоклаз), слюды, роговая обманка. Он залегает в форме батолитов или штоков и используется как строительный, облицовочный и орнаментальный камень.

Кварцевый порфир – порода желтой, бурой, красной, зеленой или фиолетовой окраски, часто пятнистая. Он является излившимся палеотипным аналогом гранита, обладает порфировой структурой и массивной текстурой. Залегают порфиры в виде лавовых потоков и куполов, реже – в виде даек и лакколитов, используются как строительный материал.

Пегматит – светлоокрашенная (розовая, желтая, серая или зеленая) полуглубинная порода, обладающая пегматитовой структурой и массивной текстурой. Она состоит из полевого шпата и кварца, залегает в форме жил, используется как поделочный и облицовочный материал, а также как материал для получения высокосортного керамического сырья.

Вулканические стекла (обсидианы) – бархатно-черные, серые или красновато-бурые стекловатые эффузивные породы с флюидально-полосчатым сложением. Они обладают стеклянным блеском и резко выраженным раковистым изломом. К кислым породам стекла отнесены условно, поскольку состав их определяется только химическим анализом, но чаще всего они кислого состава, так как характеризуются высоким содержанием кремнезема. Порода залегает в виде лавовых потоков, применяется как поделочный камень и строительный материал.

Щелочные породы

Нефелиновый сиенит – светло-зеленая интрузивная средне- или крупнозернистая порода с массивной текстурой. Преимущественный состав ее: нефелин, ортоклаз или микроклин, альбит, щелочные роговые обманки или пироксены. Порода залегает батолитами, штоками, жилами и лакколитами, используется как строительный материал.

Задание: изучить коллекцию магматических пород и составить в тетради контрольное описание не менее шести образцов пород различных наименований.

Порядок работы:

1) взяв образец горной породы, убедиться в том, что он имеет магматическое происхождение.

2) установить название породы, пользуясь определениями.

3) изучив минеральный состав, а также текстурные и структурные особенности породы, составить его описание в отчете.

Изучить основные группы магматических горных пород, их классификацию, формы залегания, основные свойства

Лабораторная работа № 6

ИЗУЧЕНИЕ МЕТАМОРФИЧЕСКИЕХ ГОРНЫХ ПОРОД

Цель работы: Изучить основные метаморфичекие породы, их свойства и классификацию.

Метаморфические горные породы образуются в земной коре из осадочных и магматических пород под воздействием больших давлений, высоких температур и активных флюидов (вода, пар, газы). Процесс идет с изменением минералогического состава, структуры и текстуры пород. Метаморфизм тесно связан с различными видами движения земной коры, приводящими к смятию пластов в складки, к погружению участков земной коры, а также с процессами магматизма. Формы залегания метаморфических горных пород наследуют форм залегания первичных пород, из которых они образовались. Метаморфические породы залегает в виде пластов, массивов, жил и ореолов вокруг интрузивных тел. С метаморфическими породами связаны месторождения ценных руд, а также нерудных и строительных полезных ископаемых (графиты, окисные руды, тальк и др.). Разнообразие метаморфических пород связано с равными типами метаморфизма. Типы метаморфизма выделяются по преобладанию одного из факторов воздействия на первоначальные породы и по приуроченности к определенной зоне земной коры:

1. Породы контактового метаморфизма образуются в верхних горизонтах земной коры, когда туда внедряется магма.

2. Породы термального метаморфизма образуются в контактной зоне, когда вмещающие породы преобразуются под преобладающим влиянием повышенных температур магматических тел.

Мрамор возникает из карбонатных пород, преимущественно известняков, в разных зонах метаморфизма, в том числе и на контакте с интрузией. Породы состоят в основном из кальцита, поэтому бурно «вскипают» под воздействием соляной кислоты. Чистые мраморы – белого цвета, чаще встречаются породы различной окраски, зависящей от примесей, мраморы отличаются сравнительно небольшой твердостью. Структура их зернистая с различной крупностью зерен минералов, текстура массивная, тонкополосчатая; мраморы используются как облицовочный и поделочный камень.

Кварцит – очень твердая порода, образовавшаяся из кварцевых песчаников. В зависимости от примесей он окрашен в белый, серый, желтоватый, красный и другие цвета. Строение породы мелко- и среднезернистое, сложение массивное. Кварциты применяются как строительный и облицовочный материал, как точильные круги в абразивном производстве, как кислотоупорный материал и как сырье для производства динаса. Железистые кварциты (с содержанием железа до 40% и более) используются как руда на железо.

3. Породы пневматолитово-гидротермального метаморфизма образуются из вмещающих пород под воздействием газов, паров и растворов, выделяющихся из магмы.

Скарн – бурая или зеленовато-бурая крупнозернистая порода с массивной текстурой. Она состоит из пироксенов, роговой обманки, гранатов, кальцита и рудных минералов. Среди скарнов часто встречаются богатые месторождения черных и цветных металлов.

Тальковый сланец возникает главным образом из основных пород. Порода состоит из листочков талька, зерен кварца и хлорита. Она очень мягкая, жирная на ощупь. Цвет тальковых сланцев бледно-зеленый. Структура чешуйчатая листовая, текстура тонкосланцеватая. Сланцы применяются в огнеупорном, керамическом, парфюмерном и бумажном производстве.

4. Породы автометаморфизма возникают во внешней зоне интрузии после ее отвердения под воздействием собственных, выделившихся из этой же магмы, горячих остаточных растворов, паров, газов и остаточного расплава.

Серпентинит – змеевик, образуется из ультраосновных пород. Он состоит из серпентина, из реликтов и иногда имеет прослойки асбеста (волокнистой разновидности серпентина). Цвет породы зеленый или черно-зеленый, причем окраска часто пятнистая или полосчатая. Серпентиниты обладают жирным или матовым блеском и сравнительно небольшой твердостью. Излом их неровный или раковистый. Строение волокнистое, сложение массивное, волокнисто-сланцеватое. Порода используется как облицовочный и поделочный камень.

5. Породы регионального метаморфизма образуются на участках глубокого погружения земной коры под воздействием всех агентов метаморфизма.

Глинистый сланец образуется из глинистых пород, обладает землистым запахом. Окраска колеблется в широких пределах, она преимущественно желтовато-бурая, коричневая, зеленовато-серая, темно-серая. Сланец легко распадается на плитки, в воде не размокает, состоит из глинистых минералов, иногда – с примесью обломочных зерен кварца, полевого шпата, иголочек, серицита и чешуек хлорита. Структура микро- и мелкозернистая, текстура сланцеватая. Глинистые сланцы используются как кровельный материал. В размельченном виде они применяются в производстве линолеумов, изоляционных материалов и резиновых изделий.

Слюдяной сланец образуется из глинистых сланцев. Он представляет собой светлоокрашенную, блестящую из-за обилия чешуек мусковита породу. Сланцы состоят из слюд и кварца. Структура их чешуйчатая, листовая, текстура сланцеватая. Слюдяные сланцы используются для изготовления смазок.

Хлоритовый сланец образуется из основных магматических пород. Это мягкая порода темно-зеленого цвета, состоящая из листочков хлорита с примесью кварца, талька, слюды и других минералов. Структура породы мелкокристаллическая, чешуйчатая, листоватая; текстура сланцеватая, полосчатая. Хлоритовые сланцы применяются как поделочный камень.

Гнейс образуется при метаморфизме гранитов и некоторых осадочных пород. Он состоит из полевого шпата, кварца и слюд. Окраска породы светлая. Структура гнейсов зернистая, текстура полосчатая, очковая. Гнейсы используются как строительный материал.

6. Породы динамометаморфизма образуются в верхних частях земной коры в зонах тектонических нарушений под воздействием стресса.

Тектоническая брекчия – порода, состоящая из сцементированных остроугольных обломков. Минералогический состав обломков и цемента может быть различным. Структура породы крупнообломочная, текстура плотная. Брекчия используется как строительный материал.

Задание: изучить коллекцию метаморфичеких пород и составить в тетради контрольное описание не менее шести образцов пород различных наименований.

Порядок работы:

1) взяв образец горной породы, убедиться в том, что он имеет метаморфичекое происхождение, т.е. представляет собой продукт механического разрушения каких-то горных пород.

2) установить название породы, пользуясь определениями.

3) изучив минеральный состав, а также структурные и текстурные особенности породы, составить его описание в тетради.

Лабораторная работа № 7

КЛАССИФИКАЦИЯ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД. ИЗУЧЕНИЕ ТЕРРИГЕННЫХ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД.

Цель занятия: научиться определять обломочные осадочные горные породы и описывать их.

Задание: изучить коллекцию обломочных пород и составить в тетради контрольное описание не менее шести образцов пород различных наименований.

Порядок работы:

1) взяв образец горной породы, убедиться в том, что он имеет обломочное происхождение, т.е. представляет собой продукт механического разрушения каких-то горных пород.

2) по размерам составляющих породу обломков, их форме и степени сцементированности установить название породы, пользуясь определениями.

3) изучив минеральный состав обломков и цемента, а также текстурные особенности породы, составить его описание в тетради.

Указание: описание делать в строчку, ранее принятой последо-вательности.

Общие по определению и описанию образцов породы

Обломочные горные породы относятся к группе осадочных пород. Они образуются в результате механического разрушения с последующим переносом и отложения других горных пород – магматических, метаморфических или осадочных. Разрушение первичных материалов может происходить в результате работы ветра, воды, резкого колебания температур.

Образующиеся обломки обладают разными размерами, формой и степенью сцементированности от чего породы имеют различные названия (см. определитель).

Окраска пород

Может быть самой разнообразной. Она зависит от краски слагающих породу минералов и цементирующего вещества, окраски рассеянной в породе примеси и цвета тончайшей корочки, часто обволакивающей отдельные зерна.

Белый и светло-серый цвета обычно обусловлены окраской главных минералов осадочных пород.

Темно-серый и черный цвета могут появляться в результате примеси углекислого вещества, а также солей марганца и сернистого железа.

Красный и розовый цвета придают окислы железа. Часто эти цвета говорят о формировании пород в условиях жаркого климата.

Зеленый цвет, кроме естественного цвета минералов, могут придавать примеси закисного железа, а бурый и желтый – лимонита.

Определять цвет породы следует при дневном свете. В описании рекомендуется указывать степень влажности породы.

При использовании двойных обозначений цвета основной цвет следует ставить на второе место. Например, «зеленовато-серый» значит, что порода имеет серый цвет с зеленоватыми оттенками, а не наоборот.

Породу с преобладанием белых, серых и черных тонов различной интенсивности называют не серой, а сероцветной.

При преобладании в краске красных тонов – красноцветной.

При очень пестрой окраске обломков, среди которой трудно выделить преобладающий тон, породу называют пестроцветной.

Последние замечания относятся большей частью к породам с крупными обломками, в которых окраска каждого их них хорошо различима.

В любом случае описание окраски должно быть немногословным, но достаточно подробным.

Минералогический состав

Вначале определяют тип породы по составу, а затем перечисляют и описывают ее компоненты в порядке убывания. Желательно указывать содержание этих компонентов или описательно (резко преобладающие, обильные, редкие, единичные и т.п.), или в процентах. Все обломочные породы по составу делятся на три типа: мономиктовые, олигомиктовые и лимиктовые. К первому типу относятся породы, содержание в которых основного компонента приближается к 100 %. Встречается редко. Обычно это чистые кварцевые, еще реже полевошпатовые пески. Олигомиктовые-малосмешанные породы. В них один компонент преобладает над другими (60-90%). Группа полимиктовых пород, содержащих различные по составу обломки, широко распространена. В ее составе выделяют аркозы, или аркозовые породы, состоящие примерно в равных долях из калиевого полевого шпата, кислого плагиоклаза и кварца.

В обломочных породах описание состава обломочной части и цемента производится отдельно

Следует отметить, что достаточно обстоятельно описывать состав можно только для грубообломочных пород.

Изучение состава песчаных и алевритовых пород даже с помощью лупы затрудняется из-за малых размеров зерен. Часто приходится ограничиваться к установлением лишь типа породы. Но и в этих случаях желательно все же назвать минералого-петрографический сосав предположительно.

Структура обломочных пород

Структура обломочных пород имеет очень большое значение для их определения и описания. При изучении структуры обращают внимание на размер обломков, их окатанность, а также на степень и характер сцементированности.

По величине обломков различают следующие структуры:

1) Грубообломочные (псефитовые) – 2 мм.

2) Среднеобломочные (псаммитовые) – 2 – 0,1 мм.

3) Мелкообломочные (алевролитовые) – 0,1 – 0,01 мм.

Цемент по составу бывает самый различный: глинистый, алевролитовый, песчаный, известковый, железистый, кремневый и т.п.

Многие породы получают свое название согласно составу их цемента (например, железистый песчаник).

Грубообломочные породы, в свою очередь, подразделяют на:

- крупные (200 мм и >);

- средние (200 – 10 мм и >);

- мелкие (10 – 2 мм);

Соответственно песчаные породы делятся на:

- грубозернистые (2 – 1 мм);

- крупнозернистые (1 – 0,5 мм);

- среднезернистые (0,5 – 0,25 мм);

- мелкозернистые (0,25 - 0,01 мм).

Алевролитовые породы деления не имеют из-за малости обломков.

Глинистые породы в данном разделе только называются. Они выделяются в особую группу и подробно будут рассмотрены позднее.

Все обломочные породы в зависимости от относительного размера зерен делят на равнозернистые и хорошо отсортированные.

Форма обломков.

При характеристике формы обломков отмечают прежде всего степень их окатанности. Различают обломки окатанные, полуокатанные и неокатанные. Окатанные обломки имеют округлую или близкую к ней форму. Хорошая окатанность указывает на длительность пути и времени от места и момента разрушения материала до его накопления. У полуокатанных обломков закруглены лишь углы. Неокатанные являются остроугольными и совсем не несут на себе следов окатанности, что указывает на кратковременность и незначительное расстояние переноса.

Рекомендуется указывать также степень изометричности зерен (изометричные, удлиненные, сильно уплощенные).

В заключение описания формы необходимо также отметить связь ее с размерами, если она наблюдается, т.е. надо попытаться установить, обломки какого размера больше или меньше окатаны.

Цемент. В породе является составной частью. При описании породы указывают его тип, внутреннюю структуру и равномерность распределения в породе.

Выделяют четыре типа цемента:

1) базальный – зерна не соприкасаются друг с другом, а как бы плавают в цементе;

2) заполнения пор – зерна соприкасаются друг с другом, а цемент заполняет лишь поры между ними;

3) пленочный – цемент одевает зерна лишь пленкой, а остальная часть пор остается пустой;

4) соприкосновения, или контактовый – цемент присутствует лишь в местах соприкосновения зерен.

От первого к четвертому типу количество цемента в породе уменьшается.

По внутренней структуре можно выделить цементы: пелитоморфный (микрозернистый, размер зерен 0,01 мм, т.е. зерна не видны), тонкозернистый (0,01 – 0,05 мм), мелкозернистый (0,05 - 0,1 мм), среднезернистый (0,1 – 0,5 мм) и крупнозернистый (> 0,5 мм).

По распределению в породе различают цемент равномерно распределенный и сгустковый.

2 Текстуры обломочных пород

Текстуры обломочных пород многообразны. Основной их особенностью является слоистость, иногда незаметная на образцах ввиду их малых размеров. Различают горизонтальную, косую и волнистую слоистость с многочисленными разновидностями. Виды слоистости характеризуют условия отложения породы.

При описании слоистости отмечают степень ее выраженности (четкость), форму, размеры (толщину слоев), характер границ слоев, причины. Причиной слоистости может быть ритмичность в сортировке материала, различная окраска слоев, параллельное расположение удлиненных зерен, послойное расположение включений и т.д.

Текстурные особенности всех осадочных пород включает в себя наличие в них пустот. Пустоты в породах влияют на их механические свойства и являются вместилищами для жидкостей и газов. Их изучение имеет большое прикладное значение (в нефтяной геологии. Гидрогеологии и инженерной геологии). Пустоты в породах определяются многими условиями, среди которых следует отметить величину составляющих породу зерен, количество и плотность цемента, выщелачивания отдельных участков и составных частиц породы циркулирующими растворами.

Различают породы плотные, в которых поры незаметны на глаз, пористые, содержащие пустоты размерами до 2,5 мм, кавернозные, с размерами пустот более 2,5 мм и трещиноватые. Трещинами обычно называют разрывы в породе с почти параллельными стенками.

Примеры описания пород

Песчаник красновато-серый, полимиктовый с зернами кварца, ортоклаза и слюд и карбонатно-глинистым цементом, разнозернистый с гравийным материалом. Зерна окатанные и полуокатанные, преимущественно изометричные размером от 1 до 8 мм. Цемент базальный, умеренный, равномерный.

Горизонтально-слоистый от неравномерного распределения гравийного материала с толщиной прослоев до 5 см, плотный.

Таблица 13 – Определение обломочных пород

Структура (ее название, размер обломков, степень их сцементиро-ванности и окатанности)					Название породы	Характерные признаки горной породы	Сос-тав	Текс-тура
Обломочная	Псефитовая	Сцементированная	2-100 мм	Окатанная или неокатанная	Брекчия	Цвет сероцветный, пестроцветный; отсортированная и неотсортированная, цемент кварцевый, глинистый	Мономиктовый или полимиктовый	Слоистая и массивная
					Конгломерат	Цвет сероцветный, красноцветный; отсортированный, цемент песчанистый, глинистый, железистый
		Рыхлая			Щебень	Неокатанные обломки размером 10 -100 мм;
					Дресва	Неокатанные обломки размером 2 – 10 мм
					Галечник	Окатанные обломки 10 – 100 мм, в составе преобладают гальки кварца, кремния
					Гравий	Окатанные обломки размером 2 – 10 м
	0,1-2,0 мм	Сцементи-рованная			Песчаник	Цвет разный, обычно кварцевый, цемент глинистый, известковистый, железистый и др., разнозернистый, и равнозернистый
		Рыхлая			Песок	Цвет белый, желтый, серый, розоватый, зерна кварца, полевых шпатов, слюд глауконита; разнозернистый и равнозернистый
	0,1-0,01 мм	Сцементи-рованная			Алевролит	Цвет разный, обычно серый или желтый, плотный, цемент глинистый, известковистый, железистый
		Рыхлая			Алеврит	Серая, желтовато-серая
	0,01 и менее	Сцементи-рованная			Аргиллит	Цвет бурый; коричневый или черный; непластичный и невлагоемкий. В воде не размокает.
		Рыхлая			Глина	Окраска от белой до черной; тонкослоистая, пластичная, влагоемкая, нередко известковистая или песчанистая.

Таблица 14 – Классификация обломочных пород

Структура	Размер зерен, мм	Несцементированные			Сцементированные
		Несвязные		Связные
		неокатанные	окатанные	-	неокатанные	окатанные
Псефитовая (грубообло- мочная)	100 100-40 40-20	Глыбы Дресва Щебень		-	Брекчии Брекчии Брекчии	Конгломе-раты Гравелиты
Псаммитовая (среднеоб-ломочная)	2 – 0,05	Песок			Песчаник
Алевролито-вая (мелко- обломочная)	0,05 – 0,005			Супесь Алеврит	Алевролит
Пелитовая (тонкообло- мочная)	0,005			Суглинок Глина	Аргиллит

Лабораторная работа № 6

ИЗУЧЕНИЕ КАРБОНАТНЫХ, ХЕМОГЕННЫХ, КРЕМНИСТЫХ, ФОСФАТНЫХ, ГЛИНОЗЕМНЫХ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД. КАУСТОБИОЛИТЫ.

Цель занятия: Научиться по минералогическому составу, структуре и прочим признакам определять породы и описывать их.

Задание: Изучить коллекцию и составить в тетради описание не менее четырех образцов различных наименований горных пород. Порядок выполнения работ и схема описания такие же, как и для прочих осадочных пород.

Общие указания

Хемогенные и органогенные породы возникают в результате различных химических процессов, а также жизнедеятельности животных и растительных организмов как в водной среде, так и на поверхности суши.

Группы пород по происхождению устанавливаются по структурным особенностям.

Хемогенные и органогенные породы часто связаны множеством взаимных переходов, поэтому многие исследователи считают удобным классифицировать их по химическому составу. На этом основании выделяются следующие породы:

1) карбонатные (известняки, органогенные известняки, глинистые известняки, доломиты, мергели);

2) кремнистые (силициты, яшмы, диатомиты);

3) сернокислые и галоидные (гипс, ангидрит, каменная соль, калийная соль);

4) железистые (железные руды, сидерит);

5) фосфатные (фосфориты);

6) углеродистые (торф, угли, горючие сланцы).

Название горной породы обычно отражает минеральный состав и совпадает с ним, например, гипс, доломит, каменная соль, ангидрит, но может и отличаться от него, например, опока, трепел (таблица 15).

Цвет чистых разновидностей пород определяется цветом составляющих их минералов, но содержание примесей значительно меняет их окраску.

Важно отмечать цвет как на свежем изломе, так и корке выветривания.

Минералогический состав пород хемогенных и органогенных обычно мономинеральный. Если состав породы ясен из ее названия, его дополнительно не расшифровывают.

Хемогенные породы по своему строению разнообразно-кристаллические, редко аморфные. По размерам и форме зерен различают следующие структуры:

- крупнокристаллическая (размеры зерен 0,5 мм);

- среднекристаллическая (0,5 – 0,1 мм);

- мелкокристаллическая (0,1 – 0,01 мм);

- афанитовая (микрозренистая 0,01 мм);

- оолитовая – порода состоит из округлых образований.

Органогенные породы имеют следующие структуры:

- биоморфная – цельнораковинная;

- органогенно-обломочная, состоящая из обломков раковин.

Последняя по величине обломков может подразделяться на детритовую с размером обломков более 0,1 мм и шламовую с размером обломков менее 0,1 мм.

Определение структуры горных пород имеет большое значение для диагностики их генезиса (хемогенные, органогенные). Особенности структуры проявляются в изломе породы. Микрозернистые слабые породы имеют землистый излом и пачкают руки, а крепкие – фарфоровидный или раковистый. Среднезернистые имеют кристаллические сверкающий излом.

Следует отметить, что структурные особенности карбонатных пород лучше выявляются на выветрелой поверхности.

Текстуры хемогенных и органогенных пород очень разнообразны. Широко распространены неслоистые и слоистые образования.

Глинистые породы (пелиты).

Эта группа осадочных пород наиболее распространена. По своему происхождению глинистые породы занимают промежуточное положение между чисто химическими, к которым они наиболее близки, и обломочными.

Глина – жирная на ощупь пористая порода белого, серого, бурого или другого цвета. В сухом состоянии она растирается в порошок, во влажном – пластична, на ее поверхности ноготь оставляет блестящую полосу, в воде она размокает. Структура глин пылеватая, землистая, текстура пористая, чаще слоистая. Основными породообразующими минералами являются каолин, гидрослюда, монтмориллонит. Обычно примесь кальцита, опала обломков различных пород и минералов, а также органического вещества.

Глины используются при изготовлении кирпича, фарфора, фаянса, мыла, карандашей, а также для изготовления бумаги и резины. В процессе нефтедобычи они идут на приготовление буровых растворов.

Аргиллит представляет собой уплотненную сцементированную, не размокающую в воде глину. Он отличается большой прочностью, отсутствием пластичности и вязкости. Цвет породы бывает различным, но преобладают темные оттенки. Аргиллит обладает пелитовой структурой и однородной слоистой текстурой.

Галоидные породы

Каменная соль – белая, серая, желтая, голубая, розовая или бесцветная порода, состоящая из галита и обладающая соленым вкусом. Соль образует зернистые, реже волокнистые, скопления с плотной, реже пористой, однородной или слоистой текстурой. Наиболее характерными формами залегания ее являются пластовые залежи, линзы, штоки и купола. Каменная соль используется в пищевой и химической промышленности, в керамическом и мыловаренном производстве, в металлургии и медицине.

Сильвин отличается горько-соленым вкусом. Он используется для получения калийных удобрений.

Карналлит – соль красно-бурого или красного цвета, реже бесцветная, состоящая из одноименного минерала, о6ладающая горьким жгуче-соленым вкусом и способностью легко поглощать влагу и оплывать на воздухе. Порода эта крупно- и грубозернистая, с плотным или пористым сложением. Карналлит может образовывать значительные толщи. Он является сырьем для получения магния.

Сульфатные породы

Мономинеральные породы являются солями серной кислоты, значительно меньше растворяются в воде, чем хлориды.

Гипс – белая, светло-серая, желтоватая или розовая мономинеральная порода, легко крошащаяся ногтем. Порода имеет зернистую структуру и плотную слоистую текстуру. Массивные белые и розовые мелкозернистые разновидности гипсов называют алебастром, а серебристо- белые и розоватые, параллельно-волокнистые – селенитом. Гипсы широко применяются в строительном деле, в цементной бумажной промышленности, в сельском хозяйстве, в медицине.

Ангидрит – голубовато-серого, реже белого и красноватого цвета мономинеральная порода с зернистой структурой и плотной текстурой. Практическое использование ангидрита сходно с использованием гипса.

Карбонатные породы

Эти породы состоят из минералов – солей угольной кислоты, взаимодействуют со слабой соляной кислотой, выделяя углекислый газ. Среди них по генезису различают обломочные, биогенные и хемогенные породы.

Известняк – белая, серая, бурая или желтоватая порода, состоящая из кальцита, реже арагонита, содержащая в качестве примесей песчано-алевролитовый, глинистый и карбонатный материал. Твердость ее небольшая.

Органогенно-обломочный известняк состоит из обломков карбонатных пород и известковых обломков скелетов организмов, сцементированных кальцитом. Порода имеет обломочную структуру, пористую однородную или слоистую текстуру.

Биогенный известняк образуется из целых раковин и скелетов мелких морских животных, состоящих из кальцита, сцементированных кальцитовым цементом. Известняки, содержащие примесь органических веществ, называют битуминозными. Окраска их темно-бурая или черная, при ударе или нагревании они издают запах нефти.

Хемогенный известняк образуется путем осаждения карбоната кальция в водоемах и на выходах родников. Это мелкозернистая скрытокристаллическая или оолитовая с плотным или пористым сложением порода. Известняки залегают слоями, рифовыми массивами. Порода широко применяется в строительстве, в азотно-кальциевом, содовом, сахарном, стекольном производстве, в металлургии.

Доломит состоит из минерала того же названия, имеет желтовато-белую, иногда бурую, реже темно-серую или черную окраску. Структура его однородная, микро-, тонко- и крупнозернистая, текстура беспорядочная, микрослоистая, брекчиевидная, пятнистая, пористая. Он отличается от известняков по реакции с соляной кислотой: под действием 5%-ного холодного раствора доломит в куске не закипает, закипает лишь в виде порошка. Доломит используется в металлургии, в производстве цемента, удобрений, в строительстве.

Кремнистые породы

Породы состоят из минералов опала, халцедона, кварца и по происхождению могут быть химическими или органогенными. Накапливаются они на дне морей и на выходе из горячих источников.

Трепел – очень легкая, рыхлая или слабо сцементированная тонкопористая порода, состоящая из опала, с мелкими органическими остатками. Она обладает тонкозернистой структурой, окрашена в белый, сероватый, бурый, красный или черный цвет. Трепел применяется как изоляционный, фильтровальный, шлифовочный строительный материал, поглотитель, катализатор, наполнитель, адсорбент.

Опока – палевая, светло-желтая, зеленоватая или серая, твердая, хрупкая и легкая порода, состоящая из раковин мельчайших морских организмов и опала, содержащая в виде примесей глинистый материал. Порода при ударе раскалывается с характерным звенящим звуком, на поверхности получается раковистый излом. Структура опок мелкозернистая или землистая, текстура микропористая. Порода используется для изготовления цемента, а также адсорбционного, тепло- и звукоизоляционного строительных материалов.

Яшма – окрашенная в разнообразные цвета, часто пестрая твердая порода с раковистым изломом, образовавшаяся из осадочных кремнистых пород (диатомитов и опок). Она обладает мелкозернистой структурой и массивной текстурой, состоит из кварца и халцедона, применяется в качестве поделочного камня.

Фосфатные породы

Породы состоят из скрытокристаллических фосфаткарбонатов, образуются химическим и биогенным путем в морях, озерах и болотах.

Фосфорит – серая, желтая, коричневая или черная порода с блестящей, иногда матовой или шероховатой поверхностью, при ударе издающая сильный запах жженой кости. Структура фосфоритов конкреционная, скрытокристаллическая, землистая, текстура плотная, слоистая. Они встречаются в виде конкреций и пластовых залежей, сцементированных фосфатным, кремнистым или карбонатным цементом. Порода применяется в металлургии и в химической промышленности.

Железистые породы

Эти породы образуются биохимическим путем в пресноводных или морских бассейнах (морские, озерные и болотные железняки).

Бурый железняк – различного оттенка бурого цвета порода, состоящая из лимонита, глинистого и песчаного материала. Структура железняков землистая, скрытокристаллическая, оолитовая, конкреционная, текстура плотная, пористая, слоистая, залегают они пластами, линзами и гнездами. При содержании железа более 30–40% породы имеют промышленное значение как руда на железо.

Каустобиолиты

В подгруппу углеродистых горючих пород входят твердые, жидкие и газообразные образования органогенного или химико-органогенного происхождения.

Каменный уголь представляет собой ископаемую древесину, обогащенную углеродом до 28%. Порода сравнительно легкая, хрупкая, темно-бурого или черного цвета, с жирным смоляным блеском. На фарфоровой пластинке она оставляет матовую черную черту. Излом угля может быть землистым, волокнистым, раковистым, матовым, зернистым, занозистым, неровным. Структура листовая, линзовидная, штриховатая, землистая, текстура плотная, слоистая. Угли залегают пластами и линзами. Они используются в топливной, химической и металлургической промышленности.

Горючий сланец – мергельная или глинистая порода, содержащая до 60% сапропелевого вещества. Цвет ее желтоватый, бурый, коричневый, черный. Он легко загорается от спички и горит коптящим пламенем. Структура сланцев землистая, текстура плотная или сланцевая. Залегают они в форме пластов. Горючие сланцы применяются в топливной и химической промышленности.

Нефть – природная горючая маслянистая флюоресцирующая жидкость, обладающая характерным запахом. По химическому составу она представляет собой смесь углеводородов. Средний состав нефти: С – 86%, Н – 13%, на долю остальных компонентов приходится 1 %. Нефть бывает окрашена в коричневые цвета различных оттенков, реже желтая или бесцветная. Плотность ее меньше единицы. Скапливается нефть в виде залежей в пористых и трещиноватых породах, заключенных между водо- (и нефте-) непроницаемыми породами. Из нее получают ценные нефтепродукты (бензин, керосин, растворители, технические масла, вазелин, мазут, медицинские продукты и пр.).

Таблица 15 – Определитель осадочных горных пород

Проис-хожд.	Струк- тура	Текс-тура	Минераль-ный состав	Название породы	Характерные признаки горной породы
Хемо-генн-ые	Крис-талли-ческая	Мас-сив-ная или слоис-тая	Кальцит	Известняк	Порода обычно серой окраски, состоит из кристаллов кальцита равных размеров, редко афанитовая (некристаллическая), содержит глинистый и песчаный материал
			Доломит	Доломит	Макроскопически не отличим от известняков, но с HCl не реагирует
			Магнеатит	Магнеатит	Характерна черно-белая окраска породы
			Гипс	Гипс	Окрашен в светлые тона, зернистый или волокнистый, легко царапается ногтем
			Ангидрит	Ангидрит	Голубовато-серого или серого цвета, полупрозрачный, тяжелый, твердый
			Галит	Каменная соль	Окраска белая, грязно-серая, кристаллическая или сливная масса, соленый вкус
Хемо-генные	Крис-талли-ческая	Мас-сив-ная или слоис-тая	Сильный	Калийная соль	Близка к каменной соли, окраска более разнообразная, вкус горько-соленый
			Кальцит и глинистые минералы	Мергель	Светлая плотная афанитовая порода с землистым изломом, бурно вскипает с HCl, оставляя на поверхности грязное пятно
Орга-ноген-ные	Био-морф-ная или органо-генно-обло-мочная	Массивная или слоистая	Кальцит	Органо-генный известняк	Слагается целыми раковинами или их обломками, цементом является кристаллический кальцит
			Углеродис-тые материалы	Камен-ный уголь	Черный, блестящий, хрупкий, пачкает руки

Примеры описания пород

Органогенный известняк светло-серый мономинеральный, неравномерно-зернистый, в основном органогенно-обломочный, детритовый, неслоистый, с песчаниковидным и искристым изломом, пористый, средней крепости.

Гипс розовый, на выветрелой поверхности грязно-белый, мономинеральный, мелкокристаллический, массивный, плотный.

Лабораторная работа №7

МАКРОСКОПИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД. ПОРОДЫ-КОЛЛЕКТОРЫ И ПОРОДЫ – ФЛЮИДОУПОРЫ.

Осадочные горные породы образуются в результате разрушения горных пород на поверхности Земли и последующего накопления и преобразования продуктов этого разрушения. В нефтегазовой геологии осадочные породы изучаются как основные объекты, с которыми генетически связаны нефть и газ. Все осадочные горные породы подразделяются на обломочные, глинистые, хемогенные, органогенные и смешанные.

Обломочные горные породы образуются за счет продуктов механического разрушения ранее существовавших пород и наиболее распространены среди осадочных образований. По величине слагающих обломков различаются грубообломочные, песчаные, алевритовые и пелитовые обломочные породы. При классификации обломочных пород учитываются не только размер обломков, но и их форма (окатанные или остроугольные), а также наличие или отсутствие цементирующего материала (таблица 18). Грубые обломки накапливаются вблизи разрушающихся горных пород. По мере удаления встречаются среднеобломочные (песчаные), мелкообломочные (алевритовые) и тонкообломочные (пелитовые) породы.

Пористость в обломочных породах обычно межгранулярная (межзерновая).

Цемент, присутствующий в большинстве обломочных пород, обуславливает крепость, плотность и другие свойства породы.

Состав цемента может быть однородным (мономинеральным) или неоднородным (полиминеральным).

По составу цементы бывают:

– известковый цемент узнается по вскипанию с НСl;

– доломитовый – слабая реакция с НСl;

– глинистый – по размокаемости в воде;

– железистый – по бурому цвету или металлическому блеску;

- гипсовый – по блеску на плоскостях спайности.

Типы цемента (нахождение цементирующего материала по отношению к обломкам):

– базальный – зерна не соприкасаются друг с другом, как бы «плавают» в цементе;

– заполнения пор – зерна соприкасаются друг с другом, цемент заполняет поры между ними;

– пленочный – цемент «одевает» зерна пленкой;

– соприкосновения или контактовый – цемент присутствует в местах соприкосновения зерен.

Песчаники представляют собой сцементированные пески. По минеральному составу они могут быть:

– кварцевыми (зерна кварца составляют не менее 95% массы породы);

– аркозовыми (преобладают зерна кварца и полевых шпатов);

– полимиктовыми (зерна различных минералов).

Цвет песчаников чаще всего желтоватый, серый.

В зависимости от размеров зерен песчаники подразделяются на:

– крупнозернистые (1-0,5 мм);

– среднезернистые (0,5-0,25 мм);

– мелкозернистые (0,25-0,1мм).

Песчаный материал, из которого образуются пески и песчаники, может накапливаться в морских и озерных водоемах, в руслах рек и т. д.

Алевролиты по минеральному составу чаще всего полимиктовые. Цвет серый. Алевритовый обломочный материал, из которого образуются алевролиты, чаще всего, накапливается на дне озерных и морских бассейнов, в зоне слабоподвижных вод между областями накопления песчаных и глинистых толщ. По размеру зерен алевролиты подразделяются на:

– крупнозернистые (0,1-0,05мм);

– среднезернистые (0,05-0,025);

– мелкозернистые (0,025-0,01 мм).

Глинистые породы по происхождению занимают промежуточное положение между чисто химическими и обломочными породами. Они на 50% состоят из частиц размером < 0,01 мм, причем, свыше 30% из них обычно составляют частицы размером < 0,001 мм. Цвет глин серый, пепельный, коричневый, черный. В их составе кроме обломочного материала (мельчайших зерен кварца, полевых шпатов, слюд и др.), образовавшегося в результате физического разрушения горных пород, в большом количестве присутствуют так называемые глинистые минералы (каолинит, монтмориллонит, гидрослюды и др.). Глинистые минералы – продукты химического разложения (выветривания) магматических пород. Эти продукты разложения выносятся текучими водами, откладываются в морях, озерах и реках, а затем превращаются в глинистые породы. Некоторые из них весьма плотные и твердые (аргиллиты) и не размокают в воде, другие же при смачивании водой становятся пластичными. Наибольшей пластичностью отличаются монтмориллонитовые глины, встречающиеся редко. Самые распространенные глины – гидрослюдистые.

Хемогенные породы. Образуются они в результате выпадения солей из истинных и коллоидных водных растворов. Осаждение хемогенных пород чаще всего происходит в лагунах, озерах. Характерная их особенность – отсутствие органических остатков.

В эту группу пород включают известняки, доломиты, каменную соль, ангидриты, гипс и другие мономинеральные породы, состоящие из минерала того же названия, что и порода.

Известняки – горные породы, содержащие более 70% кальцита (СаСО3)

Твердость кальцита равна трем (он является эталоном твердости «3» по шкале Мооса).

Кальцит реагирует с соляной кислотой (НСl), в результате чего на его поверхности отчетливо видны пузырьки выделяющегося углекислого газа (СО2). Нередко в известняках присутствуют в виде примесей глинистые, алевритовые и песчанистые частицы, а также гипс, доломит.

Доломиты – мономинеральные породы, состоящие из минерала того же названия (СаМg(СО3)2). Они имеют светлую окраску, массивную текстуру. Твердость доломита равна 3,5-4, он реагирует с соляной кислотой в порошке.

Каменная соль нередко образует пласты большой мощности, характеризующиеся кристаллической структурой и плотной массивной текстурой. При повышенных давлениях становится пластичной. Породы имеют обычно светлую окраску.

Ангидриты встречаются в виде пластов зернистого строения, имеют светлый цвет и состоят из минерала ангидрита (СаSO4). Обычно характеризуются массивной текстурой и реже волокнистой. Твердость ангидрита 3-3,5.

Гипс (СаSO4 х 2Н2О) имеет зернистое строение, волокнистую текстуру и светлую окраску. Твердость гипса равна двум (он является эталоном твердости «2» по шкале Мооса). В виде примеси в гипсе могут содержаться ангидрит, доломит, кальцит, обломочный материал. При макроскопическом описании хемогенных пород, следует помнить, что они сложены кристаллами, поэтому в разделе «структура» необходимо оценивать размер и форму кристаллов. Кристаллы могут быть видны невооруженным глазом или только под микроскопом (скрытокристаллическая lfили пелитоморфная структура). Пористостью среди хемогенных пород обычно могут обладать известняки и доломиты, т. е. карбонатные породы. Пустотное пространство в них представлено кавернами и трещинами.

Органогенные породы. Они образуются в результате накопления органических остатков после отмирания животных и растений. Представлены известнякамиракушечниками, писчим мелом, а также углями, асфальтом, горючими сланцами и др. В одних породах эти остатки видны невооруженным глазом. Другие породы, например писчий мел, сложены твердыми известковыми скелетами микроорганизмов.

И, наконец, третьи (угли, асфальты и др.) представляют собой горные породы, в которых наряду с минеральной составляющей имеются вещества органического происхождения.

Породы смешанного происхождения. Смешанное происхождение имеют осадочные породы, состоящие из обломочного и какого-либо другого материала (химического или органического происхождения). Эта группа пород включает мергели, песчаные и глинистые известняки и др.

Цель работы:

Указания к выполнению лабораторной работы

Исходные данные:

1. Коллекция образцов осадочных пород.

2. Лупа.

3. Раствор 10% соляной кислоты.

Пластинка стекла (твердость стекла 5, 5-6).

Задание:

1. Выучить классификацию осадочных горных пород.

2. Макроскопически описать образцы горных пород и сделать зарисовку образца. Описание обломочных и карбонатных пород произвести по предложенным планам. Для остальных пород воспользоваться общим планом описания.

В представленной коллекции определить образцы горных пород, являющихся породами-коллекторами (терригенными и карбонатными), а также породы – флюидоупоры.

Порядок выполнения работы:

План описания обломочных (терригенных) пород:

1. Необходимо определить размер преобладающих обломков (зерен), оценить их форму, наличие или отсутствие цемента и на этом основании дать название породе (гравелиты, песчаники, пески, алевролиты, алевриты, конгломераты, брекчии или другое).

2. Цвет.

3. Структура.

а) по размерам преобладающих обломков:

- 2-1 мм – грубозернистые;

- 1-0,5 мм – крупнозернистые для песков и песчаников;

- 0,5-0,25 мм – среднезернистые;

- 0,25-0,1 мм – мелкозернистые;

б) по относительной величине зерен:

- равномернозернистые (сортированные);

- разнозернистые (несортированные);

Указать степень сортировки (хорошо, средне, плохо сортированные и неотсортированные).

4. Текстура.

5. Минеральный состав обломочной части:

– кварцевый состав – мономиктовый;

– кварц-полевошпатовый состав – олигомиктовый;

– кварц-полевошпатовый состав с указанием темноцветных минералов (в

грубообломочных породах присутствие обломков) – полимиктовый.

6. Состав цемента (известковый, глинистый, железистый и т. д.).

7. Степень цементации, т. е. крепость породы, – слабая, средняя, хорошая.

Крепость определяется составом и типом цемента.

8. Тип цемента (для сцементированных пород):

– базальный;

– заполнения;

– пленочный;

– соприкосновения или контактовый.

Степень пористости (пористость можно определить по скорости впитывания воды). Пористость и проницаемость зависят от окатанности, отсортированности обломков, характера укладки зёрен, степени их сцементированности, качества цемента и т. д.

10. Особенности образца (керн или образец с обнажения, степень и характер насыщения, присутствие органических остатков, крупных единичных обломков, и т. п.)

План описания карбонатных пород (известняки, доломиты):

1. Название породы (определяется по совокупности свойств и признаков, например, кристаллический блеск, присутствие органических остатков, твердость, реакция с НCl и другое). Отличить известняк от доломита можно с помощью соляной кислоты. Доломит будет реагировать с соляной кислотой только в порошке.

2. Цвет.

3. Происхождение (органогенное, биохимическое, хемогенное, обломочное). Обломочные карбонатные породы описываются как терригенные!

4. Структура (крупно-, средне-, мелкозернистые, кристаллически-зернистые, равномерно- и неравномернозернистые, землистые и др.). Особенности структуры проявляются в изломе породы: микрозернистые имеют землистый излом и марают руки (мел), а крепкие - фарфоровидный или раковистый излом, средне-крупнозернистые имеют кристаллический сверкающий излом.

5. Текстура (массивная, слоистая, биогенная, текстуры замещения и др.).

6. Пористость (кавернозность, трещиноватость). По возможности нужно произвести замеры пористых и трещиноватых образований (длина, ширина, диаметр), определить форму, направление преимущественного распространения, оценить приблизительно процент пустотного пространства в данном конкретном образце, установить наличие сообщающихся между собой пор (каверн или трещин). Для исследования образцов горных пород рекомендуется пользоваться лупой с 2-4-кратным увеличением.

Отсутствие пористости также отмечается.

7. Особенности образца (степень и характер насыщения, излом и др.).

8. Примеси (могут быть, а могут и не быть, например, глинистость, песчанистость и др.).

Лабораторная работа №8

ВИДЫ И ПОСТРОЕНИЕ КАРТ В ГЕОЛОГИИ

Для отображения изменения эффективной и нефтегазонасыщенной толщин продуктивных отложений строятся карты в изолиниях, называемые картами изопахит (и Примеры описания пород

Органогенный известняк светло-серый мономинеральный, неравномерно-зернистый, в основном органогенно-обломочный, детритовый, неслоистый, с песчаниковидным и искристым изломом, пористый, средней крепости.

Гипс розовый, на выветрелой поверхности грязно-белый, мономинеральный, мелкокристаллический, массивный, плотный.

зопахиты - линии равных значений толщины). Такие карты строятся при подсчете запасов нефти, газа и при проектировании разработки залежи. С целью изучения изменений емкостных и фильтрационных свойств по площади и изменения характера насыщения продуктивного пласта строятся карты в изолиниях, называемые картами пористости, проницаемости и нефтенасыщенности.

Карты эффективных нефтенасыщенных толщин.

Карты эффективных нефтенасыщенных толщин могут строиться как для всего продуктивного пласта или горизонта (объекта разработки) в целом, так и для отдельных составляющих их частей.

При построении карт используются результаты выделения пластов и горизонтов по материалам промыслово-геофизических исследований. В практике чаще всего пласт не является однородным по составу, а представлен переслаиванием пропластков пород-коллекторов и непроницаемых разностей пород. Поэтому эффективная толщина пласта (объекта разработки) является суммой толщин пропластков пород-коллекторов. При этом одновременно определяют как эффективную, так и нефтенасыщенную толщину пласта. При построении карт около каждой скважины в виде дроби наносятся их значения где в числителе указывается эффективная толщина пласта, а в знаменателе эффективная нефтенасыщенная толщина.

При построении карты эффективных нефтенасыщенных толщин необходимо иметь ввиду, что область полного нефтенасыщения пласта ограничена внутренним контуром нефтеносности и в этой области около каждой скважины значения толщин в числителе и знаменателе будут одинаковы.

В пределах водонефтяной зоны между внутренним и внешним контуром нефтенасыщенной является только часть пласта и в указанных величинах толщин около скважины значение числителя будет больше знаменателя.

В скважинах пробуренных за внешним контуром нефтеносности, в водонасыщенной зоне около скважины дробью в числителе буден стоять величина эффективной толщины пласта, а в знаменателе ноль.

В связи с этим для построения карты эффективных нефтенасыщенных толщин следует вначале составить карту эффективных толщин. Метод построения карты такой же, как и структурной карты - линейная интерполяция.

В пределах внутреннего контура нефтеносности карта эффективной толщины является одновременно и картой нефтенасыщенной толщины в связи с тем, что эффективные толщины пласта являются все нефтенасыщенными. В пределах водонефтяной зоны проводятся изолинии эффективной нефтенасыщенной толщины пласта. Изолинии проводят путем интерполяции между значениями точек пересечения внутреннего контура нефтеносности с изопахитами, внешним контуром нефтеносности, где эффективная нефтенасыщенная толщина равна нулю и с учетом данных скважин пробуренных в водонефтяной зоне.

В итоге получается карта эффективной нефтенасыщенной толщины пласта, которая характеризует изменения объема пород нефтенасыщенных коллекторов в пределах всей залежи.

При построении карт для неоднородных пластов с сильной фациальной изменчивостью пласта иногда имеют место участки с полным замещением пласта-коллектора непроницаемыми разностями пород или с его выклиниванием. В таких случаях границу выклинивания или замещения проводят по середине расстояния между скважинами в разрезе которых присутствует и отсутствует пласт. При интерполяции принято считать, что на границе выклинивания эффективная толщина пласта равна нулю.

Карты пористости и проницаемости пласта.

Карты пористости и проницаемости пласта могут строиться как для всего продуктивного пласта или горизонта (объекта разработки) в целом, так и для отдельных составляющих их частей. Чаще всего их построение ведётся на стадии проектирования разработки залежи или в процессе контроля за её разработкой.

На стадии разведки при построении карт исходными данными являются результаты лабораторных определений открытой пористости и проницаемости по керну из пласта, полученному при бурении поисковых и разведочных скважин.

Среднее значение пористости и проницаемости по каждой скважине, в случае однородного пласта, устанавливается как среднее арифметическое из всех лабораторных определений керна. В случае, когда пласт состоит из нескольких пропластков-коллекторов разделенных непроницаемыми разностями пород, то определение среднего значения пористости и проницаемости ведут в два этапа. В начале для каждой скважины устанавливаются средние значения в каждом пропластке-коллекторе, как в случае с однородным пластом (среднее арифметическое). Затем средние значения в целом для пласта определяют с учетом эффективной толщины каждого из пропластков по формуле:

К_ср = ( K₁ ∙ h₁ + K₂ ∙ h₂ + K_n ∙ h_n ) / ∑h

где К_ср – среднее значение коэффициента пористости или проницаемости по пласту;

K₁, K₂, K_n - среднее значение коэффициента пористости или проницае-мости по каждому пропластку;

h₁, h₂, h_n - эффективная толщина каждого из пропластков;

∑h - сумма эффективных толщин пропластков.

При отсутствии керна, в разведочных скважинах по каким либо причинам или при использовании пробуренных эксплуатационных скважин, средние значения пористости пласта определяются по результатам интерпретации материалов геофизического исследования скважин (ГИС). В случае неоднородного строения пласта среднее значение определяют по вышеуказанной формуле. Геофизические методы не позволяют определять коэффициент проницаемости коллекторов, поэтому для этой цели используют зависимость между коэффициентами пористости и проницаемости установленную по всем лабораторным определениям керна данного пласта. Используя установленное по ГИС значение коэффициента пористости и выше указанную зависимость, определяют значение проницаемости каждого пропластка коллектора. Расчет среднего значения коэффициента проницаемости по пласту ведется, как и для коэффициента пористости.

Для построения карты пористости и карты проницаемости пласта наносят места пересечения стволов скважин с пластом. Затем около каждой скважины указывается значение пористости или проницаемости. Метод построения карты такой же, как и структурной карты - линейная интерполяция.

Карты нефтенасыщенности пласта.

Для построения карты нефтенасыщенности пласта используются значения коэффициента нефтенасыщенности установленного по материалам ГИС. Методика определения среднего значения коэффициента нефтенасыщенности идентична методике определения среднего значения пористости.

Вначале для построения карты нефтенасыщенности пласта наносят места пересечения стволов скважин с пластом. Затем около каждой скважины указывается значение коэффициента нефтенасывщенности. Метод построения карты такой же, как и структурной карты - линейная интерполяция. Однако при этом необходимо учитывать границу распространения залежи, которой является внешний контур нефтеносности.

На линии контура значение коэффициента нефтенасыщенности равно значению нижнего предела нефтенасыщенности в переходной зоне насыщения. В нижней части переходной зоны фазовая проницаемость коллекторов для нефти равна нулю, и лишь по достижении определенного значения коэффициента нефтенасыщенности нефть способна двигаться по пористой среде. Это значение коэффициента и является нижним пределом коллектора по нефтенасыщенности (см. раздел 3.5, рис.25 курса лекций).

Выполнение ЗАДАНИЯ предусмотрено в разделе №7 « Комплексная самостоятельная работа по построению геологической модели залежи нефти».

Построение геологических разрезов по линиям профилей

При создании модели месторождения или залежи возникает ряд вопросов, которые проще всего решаются путем построения геологических разрезов по линиям профилей.

Одним из таких вопросов является изучение характера распространения продуктивных пластов по площади. Особенно остро возникает необходимость в таких построениях при сильной фациальной изменчивости коллекторов, как по площади, так и по разрезу. Чаще всего профили проводят в соответствии с рядами скважин на карте. Если в пределах участка имеются скважины, в которых картируемый пласт или несколько пластов отсутствуют, то один из профилей следует провести через данную скважину или зону отсутствия коллекторов.

При изучении положения водонефтяного контакта, особенно если залежь характеризуется большой фациальной изменчивостью продуктивного пласта, линии профилей проводят так чтобы они проходили по чисто нефтяной и водонефтяной частям залежи и по возможности освещали законтурную зону.

Линия профиля на карте должна ограничиваться короткими поперечными черточками, если она не заканчивается скважинами.

Геологический профиль строится в определенной последовательности в отношении стран света, располагая слева направо: юг – север, юго-запад – северо-восток, запад – восток, северо-запад – юго-восток.

Порядок выполнения работы. Линия профиля в том же размере, что и на карте должна быть перенесена на лист миллиметровой бумаги. Здесь в соответствии с длиной профиля на карте проводится горизонтальная прямая, через концы которой проводятся вертикальные прямые. Это будут границы профиля. На этих прямых строятся шкалы абсолютных отметок. Масштаб их выбирают произвольным.

С помощью циркуля место встречи пласта и скважины с карты переносится на профиль. При этом их располагают так, как будто профиль приложен либо к южной (нижней), либо к восточной (.правой) стороне карты. Если некоторые скважины оказались недалеко от линии профиля, их следует перенести на эту линию по перпендикуляру.

После этого на каждой скважине попавшей на профиль, наносит положение подошвы и кровли пласта с учетом их абсолютных отметок, и соединяют их линиями между скважинами.

Положение пласта на участках разреза между скважинами уточняется с помощью информации взятой со структурных карт по кровле и подошве пласта. Для этого с помощью циркуля на профиль переносятся места пересечения линии профиля с изогипсами кровли и подошвы пласта. С учетом этих мест и шкалы абсолютных отметок уточняется положение пласта между скважинами.

В случае выклинивания пласта или замещения его непроницаемыми разностями пород, линию выклинивания или замещения проводят на середине расстояния между скважинами.

Дополнительный контроль над проведенными построениями можно провести с помощью карты толщин пласта, проведя на ней линию профиля. Места пересечения линии профиля и изопахиты с помощью циркуля наносят на профиль и проверяют соответствие толщин пласта на разрезе и карте.

Если имеется информация о положении внешнего и внутреннего контуров нефтеносности или абсолютной отметки водонефтяного контакта, то они также наносятся на геологический разрез.

Пласт коллектор выделяется на разрезе согласно принятым условным обозначениям.