Макроскопическое описание

Порода полнокристаллическая равномернозернистая. Цвет — существенный признак породы, в известной мере отражающий ее минеральный состав и часто характерный для пород определен­ного магматического комплекса.

Минеральный состав породы — важнейшая ее особенность, оп­ределяющая большинство ее физико-механических свойств. Макро­скопически минералы узнают на основании суммы признаков: цве­та, блеска, формы зерен, характера спайности, излома, твердости и т. п. Установив минеральный состав породы, глазомерно опреде­ляют количественные соотношения главных минералов и далее описывают каждый минерал отдельно. Указывают преобладающие размеры зерен, характерные свойства минералов, с особым вни­манием к признакам, свидетельствующим о наличии продуктов вторичных изменений: помутнению полевых шпатов, серпентини-зации оливина, хлоритизации и амфиболизации фемических мине­ралов и т. д.

Описывая структуру породы, отмечают преобладающие размеры зерен, степень однородности строения породы, пегматитовые про­растания, катаклаз и другие особенности.

При описании текстуры породы особо отмечают наличие поло­счатости, гнейсовидности, ориентированного расположения мине­ралов, помня, что анизотропность сложения породы резко меняет ее физико-механические свойства. Как известно из предыдущего, текстурные признаки особенно отчетливо выявляются в обнажении, хотя иногда их можно наблюдать в образце и даже в шлифе. Внешние признаки общей измененности, выветрелости, породы про­являются в ее осветлении, нарушении монолитности, появлении

171

мелкой трещиноватости, бурых потеков, корочек ожелезнения на плоскостях трещинок и т. д.

Порода неполнокристаллическая порфировая. При описании породы с порфировой структурой (так же, как и порфировидной) прежде всего визуально определяют количество вкрапленников в процентах ко всей массе породы, для чего можно использовать эталон, приведенный на рис. 41. Далее устанавливают минераль­ный состав вкрапленников, отмечают количественное преоблада­ние отдельных минеральных видов и характер распределения вкрапленников в основной массе: равномерное, кучное и т. д., затем описывают каждый минерал отдельно.

В заключение дают характеристику структуры и текстуры ос­новной массы, ее цвет, плотность, пористость, флюидальность. В итоге проведенных наблюдений логически подходят к выводу о названии породы, которое ставят перед описанием.

Макроскопическое, описание породы нуждается в обязательном микроскопическом изучении, в процессе которого уточняются осо­бенности минерального состава, строения и названия породы.

Описание породы в шлифе

Порода полнокристаллическая равномернозернистая. Опреде­ляют минералы, слагающие породу, и разделяют их на главные, акцессорные и вторичные. Глазомерно или с помощью приборов в зависимости от степени детальности исследований подсчитывают процентные содержания главных минералов. Далее дают описание свойств каждого минерала, начиная с главных. Последние распо­лагают по степени идиоморфизма или в порядке убывания их ко­личества.

Определяя минерал, необходимо проверить все его кристалло-оптические свойства, чтобы не ошибиться в диагностике, в опи­сании же следует отражать только те свойства, которые являются специфической особенностью этого минерала в данной породе, т. е. свойства переменные. К таким свойствам относятся: форма и размеры зерен, цвет и плеохроизм, для изоморфных минералов (плагиоклазов, пироксенов, амфиболов) углы погасания в ориен­тированных разрезах, на основании которых по соответствующим диаграммам определяют состав минералов. Такие оптические кон­станты, как величина максимального двупреломления, осность, оптический знак минерала и т. п., приводятся только в том случае, если они необычны. Описывая кварц, например, следует сказать о форме и размерах зерен, наличии или отсутствии волнистого по­гасания, но говорить о том, что кварц имеет максимальное двупре-ломление., равное 0,009, и, следовательно, белые цвета интерфе­ренции или что он одноосный положительный, не следует. При описании каждого минерала отмечают также все особенности его микроструктуры: степень идиоморфизма, взаимоотношения с дру-

172

гими минералами, различные типы взаимных прорастаний, обра­зование реакционных каемок, процессы коррозии, оплавления и т. п. Характеризуя продукты вторичных изменений, отмечают общую степень измененное™ породы. Подробно описывают струк­туру и текстуру породы и, наконец, по сумме признаков опре­деляют ее название.

Порода неполнокристаллическая порфировая. Для породы, имеющей порфировую структуру, глазомерно оценивают общую площадь, занимаемую вкрапленниками в данном сечении ко всей

Рис. 89. Пример зарисовки горной породы:

а — зарисовка шлифа; о — тот же участок шлифа под микроскопом; в плагиоклазах (пл) двойники нанесены условно {кв — кварц. 6и — биотнт, ру — рудный минерал)

площади шл1:фа. Эти соотношения сохраняются и для ебъемов, по­этому полученные выше данные можно принимать в качестве ко­личественных отношений объема вкрапленников ко всему объему породы. Перечисляют минералы вкрапленников в порядке их убы­вания и затем описывают вкрапленники по схеме, данной для ми­нералов полнокристаздических пород.

Приступая к описанию основной массы, прежде всего харак­теризуют степень ее кристалличности. Перечисляют минералы из состава микролитов, отмечая преобладающие. Микролиты on"ci. -вают, как правило, с меньшей детальностью, чем вкрапленники. При наличии вулканического стекла указывают его цвет, величину относительного показателя преломления, количество рудной при­меси, степень замещения вторичными продуктами. Следует иметь в виду, что показатели преломления вулканических стекол кислого, среднего и щелочного состава меньше показателя преломления бальзама (иногда для стекла среднего состава — равны ему);

173

показатель преломления стекол основного состава выше баль­зама.

На основании состава минералов, их формы, расположения в породе и количественного соотношения микролитов и стекла, если последнее имеется, называют структуру основной массы породы. Отмечают текстурные признаки: наличие полосчатости, флюи-дальности, пористости, миндалин, перлитовых трещин и т. п.

Если порода афировая, то ее описание производится так же, как описание основной массы порфировой породы.

В итоге макроскопического и микроскопического изучения по­роды дается ее обобщенное описание. Оно не будет полноценным без иллюстративного материала. Поэтому желательно сопровож­дать описание микрофотографиями или зарисовками. Пример за­рисовки приведен на рис. 89.

РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ

ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

«Осадочные породы можно определить как геологические тела, возникающие на поверхности Земли и несколько глубже ее, при свойственных для этих горизонтов небольших температурах и дав­лении, путем преобразования отложений, возникших за счет про­дуктов выветривания, жизнедеятельности организмов и иногда за счет материала вулканического происхождения» (Рухин, 1969, стр. 32).

Наука об осадочных породах — литология — изучает вещест­венный состав и особенности строения осадочных пород, рассмат­ривает вопросы их классификации, условия возникновения и про­цессы преобразования.

Изучение осадочных пород имеет большое практическое зна­чение. Многие осадочные породы представляют собой ценные по­лезные ископаемые. Это — уголь, горючие сланцы, руды алюминия, железа, марганца, фосфориты, различные соли, глины, известняки и т. п. С некоторыми рыхлыми осадочными породами (россыпями) связаны месторождения золота, платины, олова и других метал­лов. Направленные поиски полезных ископаемых осадочного про­исхождения должны проводиться на базе палеогеографических ис­следований. Бесполезно искать, например, уголь на территории, где в рассматриваемый период времени простиралось глубокое море, также бесплодны поиски соляных залежей там, где господ­ствовал влажный холодный климат. В различных физико-геогра­фических условиях образуются определенные типы осадочных по­род, поэтому петрографические исследования являются одной из главнейших предпосылок палеогеографического анализа. Особен­но велико ее значение при стратиграфическом расчленении немых (лишенных органических остатков) толщ.

Осадочные породы необходимо изучать при гидрогеологических и инженерно-геологических исследованиях. В осадочных породах заключены подземные воды. Их качество и характер циркуляции зависят от состава, пористости, трещиноватости и ряда других свойств осадочных пород. Чаще всего именно осадочные порода являются основаниями, на которых возводятся различные инже­нерные сооружения: заводы, мосты, плотины, дороги и т. п. При строительстве этих сооружений необходимо предварительное ис-

175

следование физико-механических и несущих свойств грунтов, ко­торые в значительной степени обусловлены их минеральным со­ставом, структурами и текстурами.

Физические свойства пород находятся в тесной связи с их пет­рографическими особенностями, поэтому без детального изучения осадочных пород невозможна геологическая интерпретация ре­зультатов геофизических исследований.

При изучении осадочных пород наряду с макроскопическим их описанием и исследованием под микроскопом используются раз­личные лабораторные методы. Необходимость такого комплексно­го изучения обусловлена тонкозернистым или аморфным строе­нием многих минералов осадочного происхождения, вследствие чего кристаллооптический метод, обычно вполне достаточный для диагностики минерального состава кристаллических пород, не дает здесь достоверных результатов. В последнее время значи­тельное развитие получили физические методы исследования ми­нералов осадочных пород. В числе этих методов первостепенную роль играют рентгеноструктурный, термический и электронно-микроскопический анализы, краткая характеристика которых при­водится ниже.

Рентгеноструктурный анализ дает представление о строении кристаллической решетки минерала путем анализа картины ди­фракции прошедших через кристалл рентгеновских лучей.

В качестве источника рентгеновского облучения используются специальные трубки (двухэлектродные лампы), работающие на высоком напряжении. Раскаленная нить катода выделяет поток электронов, которые несутся с большой скоростью к аноду. На поверхности анода происходит торможение электронов и в ре­зультате возникают рентгеновские лучи.

При прохождении через кристаллическое вещество рентгенов­ские лучи претерпевают дифракцию, которую можно упрощенно рассматривать как отражение их от плоских сеток пространствен­ной решетки. Полученная дифракционная картина дает возмож­ность судить о величине межплоскостных расстояний, о размерах элементарной ячейки и характере симметрии кристалла

Диагностика минералов основана на сопоставлении дифракци­онной картины исследуемого минерала с эталонными. Данные структурного анализа учитываются при классификации минера­лов и имеют большое значение для определения новых минераль­ных видов.

Термический анализ основан на наблюдении термических эф­фектов (поглощения или выделения тепла), обусловленных фазо­выми превращениями вещества в процессе его нагревания. Иссле­дуемый материал измельчают и нагревают до температуры 1000— 1200° С (иногда до 1600° С) в специальной электропечи. При на­гревании образца в нем будут происходить различные процессы (обезвоживание, диссоциация молекул, плавление, окисление, пе­рекристаллизация и пр.), сопровождающиеся экзотермическими

176

(с выделением тепла) и эндотермическими (с поглощением теп­ла) реакциями. Одновременно с образцом нагревают инертный эталон (например фарфор, окись магния или др.), температура ко­торого будет повышаться равномерно. Изменение разности темпе­ратуры нагреваемого образца и эталона регистрируется и авто­матически записывается при помощи термопары, преобразующей тепловую энергию в электроток.

Полученная термограмма позволяет диагностировать минерал путем сравнения ее с термограммами известных минералов. Па­раллельно с кривой нагревания может регистрироваться кривая потери веса образца при прокаливании, также помогающая иден­тифицировать определяемый минерал.

Электронно микроскопический анализ дает возможность изучать форму и строение очень мелких минеральных частиц.

Разрешающая способность светового микроскопа ограничива­ется природой света. При самых оптимальных условиях световой микроскоп вследствие явлений дифракции позволяет наблюдать частицы размером около одной трети длины световой волны, что составляет не менее 0,2 микрона. Длина волн электронных лучей во много раз короче, чем световых лучей. Поэтому с помощью электронных микроскопов можно получить значительно большие увеличения (до 200 000 раз), а их разрешающая способность до­стигает 10 ангстрем.

В электронном микроскопе в отличие от обычного вместо стек­лянных линз применяются электромагнитные или электростатиче­ские, а вместо лучей видимого света — поток электронов. Источ­ником электронов служит раскаленная вольфрамовая нить (ка­тод). С помощью конденсорной линзы пучок электронов направ­ляется на исследуемый объект. При столкновении с атомами ве­щества электроны рассеиваются под различными углами. Через находящуюся за объектом апертурную диафрагму объективной линзы пройдут и достигнут экрана лишь те электроны, которые отклонились на очень малые углы. Полученное на флюоресцирую­щем экране изображение фиксируется с помощью фотопленки.

Исследование минералов при помощи электронного микроско­па производится прямым путем — изучением их в суспензиях или косвенным — изучением реплик (отпечатков поверхностей частиц).

Кроме охарактеризованных выше лабораторных методов, при изучении осадочных пород широко применяются химический ана­лиз, электроннографический метод структурного анализа, грануло­метрический анализ, исследование минералов в иммерсионных жидкостях и др.

177