Польове вивчення гірських порід

Польове вивчення і опис гірських порід, що складають геологічні тіла

осадові породи

При описі порід в польових умовах на території Білорусі головним чином доводиться мати справу з осадовими породами, зустрічаються також метаморфічні і рідко - магматичні породи.

При польовому описі осадових гірських порід характеризується:

- склад породи, який визначається розгорнутим назвою породи по структурно-речовим ознаками;

- колір, забарвлення (у вологому і сухому стані);

- структура (розмір і форма зерен), однорідність, разнозерністимі;

- текстура (тип шаруватості, причини її виникнення, виразність, витриманість в межах досліджуваного оголення);

- фізичні властивості порід (пористість, тріщинуватість, фортеця і т.п.);

- наявність неорганічних включень і їх відношення до основної текстурі.

Склад породи визначається при вивченні діагностичних ознак (фарбування, блиск на поверхні і на свіжому зламі, забарвлення зерна, колір риси, твердість, спайність, форма агрегату), використовуючи лупу, порцелянову пластину, а також опробивая кислотою на карбонатность. Для зручності діагностичні ознаки найбільш часто зустрічаються порід наведені в таблиці.

Колір (забарвлення) осадових порід може бути стійким або мінливих в межах шару. Забарвлення порід визначається: кольором породоутворюючих мінералів-кольоровий прімесью- кольором цемента- кольором скоринки, огортає зерна породоутворюючих мінералів. Завдання геолога визначити первинна чи забарвлення або вона вторинна, що виникла в результаті катагенеза.

Первинну забарвлення зазвичай мають водонепроникні породи, що складаються з породоутворюючих мінералів. Первинна забарвлення визначається по свіжому зламу породи, хоча нерідко добре видно і на поверхні породи.

Вторинну забарвлення мають пористо-проникні і тріщинуваті породи. Вторинна забарвлення часто невластива породообразующим мінералів. Вона може бути іржавою за рахунок розкладання залізовмісних мінералів, чорної за рахунок утворення плівки окислів марганцю. Червона і рожева забарвлення порід зазвичай пов`язана з присутністю в ній оксидів заліза. Зелений колір обумовлений присутністю закисних форм заліза (наприклад, в Глауконіт).

При описі кольору порід спочатку вказується відтінок, а потім основний колір, наприклад, зеленувато-сірий. Для точного визначення кольору і самої породи розроблена таблиця кольорів порід, де наведено кольорові еталони. Визначення порід по яскравості і кольору найбільш точно можна виконати в лабораторних умовах на спеціальних приладах - фотометрах і спектрофотометрах, які дозволяють встановити спектральну яскравість і кількісну характеристику кольору.

Структура осадових порід визначається за розміром і формою пластів одновікових порід, а також зерен уламкових порід. Осадові породи можуть бути однорідними або разнозерністимі.

Текстура проявляється як сінгенетічная (текстура, утворена одночасно з накопиченням осаду) або епігенетічная (текстура, утворена після затвердіння осаду). В осадових породах сінгенетічная текстура представлена, в основному, у вигляді шаруватості, яка може бути пов`язана зі зміною речовинного складу контактуючих порід, зміною їх структури, появою або зникненням слідів життєдіяльності викопних органічних залишків, присутністю неорганічних включень, вторинними хімічними змінами вихідного осаду. При польовому вивченні осадових порід необхідно уважно оглядати поверхні нашарування, на яких можуть виявлятися різні за походженням фігури (брижі, борозенки течії, відбитки кристалів і т.п.), тріщини всихання, і інші форми, що утворилися до затвердіння осаду. Епігенетічная текстура зазвичай проявляється в осадових породах у вигляді стилолітові швів. За текстурованим ознаками виділяються уламкові породи, які складаються зі шматочків інших, раніше існували порід.

Фізичні властивості осадових порід - пористість, тріщинуватість, фортеця і т.п. в польових умовах описуються якісно (наприклад, доломіт кавернозно-пористий) і кількісно зі значною часткою приблизності (наприклад, вапняк інтенсивно тріщинуватий, більше 10 тріщин на квадратний метр).

Наявність неорганічних включень вивчається щодо основної текстури і передбачає визначення форм цих включень, їх кількості на одиницю об`єму (площі), а також природу і механізм накопичення неорганічних включень в осадових породах.

Основні типи порід, що зустрічаються в районі навчальної польової практики

Глинисті породи поділяються на глини і аргіліти, що розрізняються за ступенем розмокання зразка при зануренні у воду. Крім відносно добре відсортованих глинистих порід (чистих глин і аргілітів), часто зустрічаються змішані різниці, що містять домішки більших уламків карбонатів та інших компонентів.

Глина - гірська порода, що має в сухому вигляді землистий вигляд, що утворює з водою тістоподібну масу, а при великій кількості води глинистий розчин. При намоканні глини розбухають, поглинають до 40-70% води. При висиханні обсяг їх скорочується. Якщо на глину подихати, то може з`явитися землистий запах. Шматочок глини прилипає до мови, що вказує на її тонку пористість. Зволожений грудку скочується в пальцях в валик або джгутик, з якого можна зігнути суцільне кільце. Грудочку глини після висихання не розсипається в руках при стисненні. Така структура обумовлює низьку поровим проникність, що і робить глини надійними флюідоупорамі. У той же час глини високопористі.

Глини розподіляються на жирні (з незначною домішкою зерен кварцу, халцедону і ін.) І на худі (зі значно більшою домішкою мінералів). Жирна глина полірується нігтем, на її поверхні при цьому залишаються блискучі смужки. Свіжий злам пластичних жирних глин має жирний або шовковистий блиск і своєрідну гофровану поверхню.

Глини можуть мати однорідний, майже мономінеральних соshy-ставши або бути полімінеральними. Назва породі дається після лабораторних досліджень по переважної групі глинистих мінералів. Глинисті породи складаються з тонкодисперсних (менше 0,01 мм) частинок уламкового освіти, але головними породообразователямі служать глинисті мінерали: гідрослюд, каолініт, монтморилоніт і інші складні алюмосилікати, що мають пластинчатое або голчасті будову і утворюють частинки розміром менше 0,001 мм.

Найбільш часто зустрічаються гідрослюдисті глини. Вони можуть мати масивну, слойчатость або плямисту текстуру. Забарвлення гідрослюдистої глин може бути білою, але часто вони пофарбовані різними домішками. Оксиди заліза надають глині цегляно-червоний, бурий, малиновий, оранжевий колір, властивий окисної обстановці, в якій відбувалося накопичення опадів. Якщо накопичення глин відбувалося в відновної обстановці, то забарвлення їх може бути блакитного, зеленого, сірого, а іноді майже чорного кольору. Гідрослюдисті глини, температура плавлення яких нижче 1350 ° С, йдуть на приготування звичайної цеглини, цементу. Серед цих глин зустрічаються різниці з підвищеною жаростійкістю, використовувані для виробництва каналізаційних труб, метласької плитки і кислототривких виробів.

Каолінітові глини дають хороше ldquo-тестоrdquo-, їх температура плавлення близько 1700 ° С, вони використовуються для приготування вогнетривів (цегла та ін). Найбільшу цінність мають природно отмученний, перевідкладені жирні глини. Худі різниці каолінітові глин хорошого ldquo-тестаrdquo- не дають, воно погано формується.

Колір каолінітові глин може бути від білого до чорного (у збагачених вуглисті речовиною). Причиною темного забарвлення можуть бути і інші домішки.

Монтморилонітові глини, що утворюються в результаті гельміроліза (підводного розкладання вулканічного попелу і туфів), зустрічаються рідше, ніж інші різниці глин, ще рідше зустрічаються їх мономінеральні скупчення. Звичайною домішкою до монтморилоніту служать інші глинисті мінерали і уламкові частки різного розміру. Забарвлення монтморіллонітових глин біла, зеленувато-сіра, кремова, світло-сіра. Для них характерний жирний блиск, у вологому стані вони створюють відчуття жирності, милкості. Легко розбухають у воді, значно збільшуючи при цьому свій обсяг, на поверхні утворюють густу в`язку масу, схожу на слизький холодець. Після висихання холодець перетворюється в тріщинувату кірку, що вказує на відсутність пластичності у монтмориллонитов.

Одна з різновидів монтморіллонітових глин - бентоніт широко використовується для приготування бурового розчину.

При візуальному вивченні промислові якості глин попередньо визначаються за такими ознаками: червоні або бурі глини не можуть бути вогнетривкими, але придатні для виготовлення звичайного цегли-білі або сірі глини, а також темно-сірі та чорні глини можуть виявитися огнеупорнимі- глини, шматочки яких розмокнули в воді і при цьому сильно розбухають, - хороші поглиначі.

Аргіліти - каменеподібним глиниста порода зі значним вмістом кремнезему, сильно ущільнена в процесі катагенеза. Вони більш тверді, ніж глини (їх іноді називають скам`янілими глинами), в воді не розмокають, злам нерівний, колір різний. Аргіліти не можуть мати монтморіллонітових склад, так як ці мінерали під гірським тиском і при підвищенні температури переходять в інші глинисті мінерали.

Крім пластичних різновидів каолінітів зустрічаються і погано розмокають у воді сухарні глини. З них виходить погане ldquo-тестоrdquo-. У їх складі, на відміну від пластичних глин, містяться вільні оксиди алюмінію, ніж вони істотно відрізняються від аргиллитов, до яких їх іноді відносять.

При описі глинистих порід треба додатково відзначати ставлення до води, пластичність, жирність, сухість глин.

Карбонати - солі вугільної кислоти Н₂СОз. Основними породообразующими мінералами є кальцит і доломіт, що складають широко поширені, в тому числі і в районі практики, карбонатні породи. Колір карбонатної породи різний - від білого до червоного і чорного. Зовнішні ознаки карбонатних порід: при відбиванні молотком шматка породи утворюється багато ldquo-мукіrdquo-, частина якої ldquo-пудрітrdquo-молоток нігтем не дряпається, ніж залишає помітну подряпину.

Основною ознакою, що відрізняє карбонатні породи від уламкових, які не мають карбонатного цементу, і від бескарбонатних глин, служить їх реакція з 10 ° -ної соляної кислотою. Вапняки, складені кальцитом, ldquo-вскіпаютrdquo-від крапельки кислоти при будь-яких умовах, доломіт взаємодіють з кислотою або в порошку, або при підігріві.

Кальцит і доломіт розрізняються реакціями фарбування, їх кілька, наведемо дві.

Відео: Гірські породи, мінерали і корисні копалини

Реакція Малера. Шматочок породи поміщають в пробірку з розчином мідного купоросу, кип`ятять 3-5 хв. Розчин зливають, залишок промивають водою. Вапняк (кальцит) набуває блакитно-зеленуватий колір. Доломіт не реагує.

Реакція Кінд. Зразок подрібнюють в порошок, поміщають в пробірку і заливають 10% -ним розчином хлорного заліза (FЕС1₃). Розчину необхідно 5 см³. Пробірку з пробою струшують. При цьому кальцит перетворюється в гелеобразную червоно-буру масу. Доломіт не реагує. Визначення домішки доломіту у вапняку (доломітістий вапняк, доломітізірованнийвапняк) проводиться в лабораторних умовах.

Вивчення ритмічності і циклічності осадових порід

Цикл, за визначенням Н. Б. Вассоевіч, відокремлений послідовний, безперервний або переривчасто-безперервний ряд закономірно пов`язаних між собою явищ- ритм - рівномірне чергування певних елементів, повторів.

Виділяють елементарні шарові асоціації - цикліт, які утворюють цикли вищого порядку. Потужність елементарних циклитов коливається від одиниць до декількох десятків сантиметрів. Асоціації елементарних циклитов утворюють мезоцікліти, які зазвичай відповідають відділам або декільком ярусах стратиграфічної шкали. Наступний рівень - макроцікліти, приблизно відповідають періодам, і, нарешті, мегацікліти, що відповідають одній-двом групам в стратиграфічної шкалою.

В геологічній літературі широке поширення одержало розподіл циклитов на порядки. Згідно з цим поділом мегацікліти віднесені до циклам першого порядку, макроцікліти - другого порядку, мезоцікліти - третього порядку і т. Д.

Магматичні гірські породи

На відміну від осадових порід, магматичні породи неслоістимі і не Сланцеватая, що типово для метаморфічних порід-в них не міститься залишків викопної фауни і флори.

Інтрузивні породи складаються головним чином з наступних породоутворюючих мінералів: польового шпату, кварцу, слюди, пироксенов, рогової обманки і ін. Ці мінерали представляють не випадкову механічну суміш, а утворюють природні сростки (агрегати), що виникли при кристалізації остигає магми або лави. У магматичних породах невідомі опал, халцедон, карбонати, сульфати, галоїди і ін., Типові для осадових порід. Виявлення хлорита, серпентину, тальку або карбонатів та інших мінералів, які є продуктами зміни первинних мінералів магматичних порід, вказує на руйнування цих порід.

Граніт різних відтінків, яснозерністий, зерна мінералів помітні без лупи (фанерітовая структура), текстура масивна. У складі переважає польовий шпат з досконалою спайність, добре помітною на свіжому зламі. Польовий шпат має червону або коричневе забарвлення, яку повідомляє всій породі. На другому місці по народження варто кварц, зерна склоподібні, забарвлення біла, сіра або димчастий, злам раковістий. Третє місце належить слюди. Граніт двухслюдістий, частіше зустрічається биотит, рідше мусковит.

Пегматит зустрічається жилами, січними червоний граніт, забарвлення червона, але світліша, ніж у вміщають гранітів, з слюд частіше, ніж в гранітах, зустрічається мусковит, який іноді помітно переважає над буттям або повністю його заміщає.

Габро-діабаз - жильна порода основного складу. Колір темно-сірий, структура диабазовая.

кори вивітрювання

Особливе місце, проміжне між осадовими і магматичними або метаморфічними породами, займають кори вивітрювання.

Кора вивітрювання складається з мінеральних продуктів, що виникли в результаті впливу фізичних, хімічних і біохімічних агентів вивітрювання на магматичні, метаморфічні або раніше виниклі осадові породи. Це об`єднує їх з осадовими породами. Але ці продукти руйнування раніше існуючих порід залишилися на місці і поступовими переходами пов`язані з породами, які дали їм початок. Це відрізняє кори вивітрювання від осадових порід. Отже, кора вивітрювання є залишком, що не залучений в перенесення продуктів руйнування, який називають елювії. Н. М. Страхов відзначав, що елювій виникає при малоактивним гидродинамическом режимі, що виключає фізичну сортування продуктів вивітрювання. Стадійність вивітрювання корінних порід породжує вертикальну зональність елювії. Самостійної гірською породою елювіальний походження є грунт - самий верхній покрив земної кори, товщина якого змінюється від 0 до 1,5 м і рідко до 2 м.

Відбір зразків на різні види литолого-петрографічних аналізів і їх документація

Характер і розмір зразків гірських порід, частота їх взяття залежать від цілей досліджень і особливостей досліджуваних відкладень. Однак можна дати кілька загальних рекомендацій.

Всі основні типи порід, які беруть участь в будові досліджуваних пластів і пачок, повинні бути представлені досить наочними найменш вивітреними зразками, що ілюструють речовина, структуру і текстуру кожного типу порід.

Відбирати зразки необхідно з усіх літостратіграфічеських шарів. Слід прагнути брати зразки рівномірно як по розрізу, так і по площі їх поширення. Маса (розмір) зразка, необхідна для того чи іншого аналізу, може бути дуже різною. Вона залежить як від методу аналізу, так і від складу породи. Еталонні зразки для колекції в період навчальної практики повинні мати розмір не менше 15Х 10 см.

Розмір зразків для літологічного вивчення залежить від типу порід і тих лабораторних досліджень, які передбачається провести. Серед найбільш масових видів аналізів слід зазначити детальне мікроскопічне вивчення порід в шліфах, а також визначення пористості і проникності. Для виготовлення шліфа прямо в поле паралельно з відбором еталонного зразка слід відібрати шматочок породи розміром приблизно 2,5 Х 2,5 см-для визначення колекторських властивостей - 4 Х 4 см.

Для уточнення складу карбонатних порід (визначення кальциту і доломіту методами фарбування) необхідно відібрати 8-10 шматочків породи близько 0,5 см в діаметрі. Деякі текстурні і структурні особливості цих порід добре вивчаються в прішліфовкой. Для їх виготовлення можна відбирати окремі зразки, розмір яких залежить від масштабу цих текстур і структур.

Щодо нескладним і в той же час масовим методом вивчення глинистих порід є визначення їх мінералогічного складу методами фарбування. Для цього достатньо мати зразок масою 15-20 г. Для інших спеціальних досліджень (фотометричний, радіаційно-хімічний, спектральний і інші аналізи) можна передбачити відбір проби масою 40-50 г.

Зразок повинен бути точно прив`язаний до розрізу і супроводжуватися етикеткою, що заповнюється в двох примірниках. Для того щоб вести облік відібраних зразків і проб, використовуються спеціальні етикетні книжки. Рекомендується приводити на етикетці максимально повні відомості про взятий зразку і обов`язково вказувати призначення зразка. Записи в етикетках ведуться тільки, простим олівцем. Форма етикетки на практиці встановлена єдина. Студентам видається необхідна кількість етикеток. Слід завжди піклуватися про збереження етикетки - її втрата або псування призводить зазвичай до знецінення взятого зразка.

Крім етикетної книжки студенти складають реєстр зразків, в якому наводять всі відомості про зразок і подальшої його долі, виконаних аналізах і місцезнаходження зразка. Форма реєстру зразків встановлюється науковим керівником польової партії. Упаковка зразків обов`язкове. Вона робиться з метою забезпечення їх збереження при транспортуванні. Зразки, що відбираються в поле, можна вкладати разом з етикетками в номерні мішечки, з тим щоб вже в таборі їх упакувати в папір (а пухкі - в звичайні матерчаті мішечки), але можна відразу робити це в поле. Загорнуті в папір зразки підписуються (вказуються номер зразка, оголення, шару, короткий адресу, а іноді і інші дані).

Збір викопних органічних залишків

При будь-яких геологічних дослідженнях геологу доводиться встановлювати послідовність і час освіти розвинених у відповідному районі гірських порід. Особливо важливе значення для вирішення цих завдань набувають викопні рештки фауни і флори. Відбір органічних залишків повинен проводитися з прив`язкою кожної знахідки, з точним зазначенням місця розташування знайдених скам`янілостей щодо підошви або покрівлі містить їх шару. Тоді тільки вони будуть представляти цінність і послужать основою для визначення віку досліджуваних порід.

Чим рідше зустрічаються залишки фауни в породах, тим цінніше їх знахідки, які ретельно фіксуються і зберігаються.

Коли скам`янілостей в шарі або пачці багато, не слід вибирати з них лише ті, які представляються збирачеві найбільш цінними, красивими, цікавими. У цьому випадку важливо збирати представників всіх груп фауни. Слід взяти зразок, що містить окремі форми в тому ж співвідношенні, в якому вони зустрічаються в шарі. При зборі копалин необхідно звернути увагу на їх збереження (ядра або раковини, цілісність, обломанность, окатанность), розподіл в шарі (рівномірне або зосереджене ділянками) - положення в шарі (орієнтованість по відношенню до елементів пласта) - наявність роз`єднаних частин (ізольованість стулок пластінчатожаберних , наявність певних спільнот, включення залишків фауни в конкрециях і т. п.). Всі ці спостереження повинні бути зафіксовані в польовий книжці.

Пошуки і збір викопної фауни можна починати з осипів, де завдяки роздробленості і вивітрювання породи можуть бути швидше і легше помічені. Якщо залишки фауни є в осипи, отже, вони є і в пласті. Потрібно тільки встановити, за рахунок якого пласта утворилася осип. Збір палеонтологічного матеріалу з осипів в умовах розвитку щільних порід, в яких копалини нерідко погано помітні і витягуються з великими труднощами, має особливе значення. При відбиванні шматків породи скам`янілості не завжди відокремлюються, іноді вони залишаються в глибині зразка або на його поверхні. У цих випадках не слід займатися на місці робіт детальної препаріровкой, доцільно зробити це пізніше, в камеральний період. Якщо важко відбити шматок породи з добре збереглася або цікавою в будь-якому іншому відношенні скам`янілістю, то надходять так: навколо скам`янілості вибивають глибокий жолобок, потім скам`янілість відколюють, направляючи удар молотка через зубило в глиб і в центр оконтуренного желобком ділянки породи. Якщо при відколювання зразок тріснув або розколовся так, що при цьому виявився зачепленим палеонтологічний об`єкт, зразок з скам`янілістю необхідно склеїти казеїновим клеєм або, при відсутності клею, відзначити хімічним олівцем сочленяющиеся один з одним уламки.

Ніжні органічні залишки - обвуглені листя і тонкі стебла рослин, а також тонкі тендітні раковини дрібних пластінчатожаберних, беззамкових брахіопод необхідно безпосередньо на місці збору ретельно упакувати в вату, а потім в лабораторії покрити безбарвним лаком. Нерідко залишки організмів є центрами, навколо яких відбувається утворення конкрецій, тому треба розколювати зустрічаються вапняні, глинисті, сідерітових і всі інші конкреції, що часто призводить до знахідок фауни доброму стані.

Відео: Гірські Породи І Мінерали / All about Rock and Mineral BBC D

Для всіх наступних висновків про умови існування фауни і освіти пласта велике значення мають органічні залишки, знайдені в корінному заляганні, а не зустрінуті в осипи. При зборі скам`янілостей не слід прагнути на місці звільнити їх повністю від що включає породи. Лише явно зайві шматки породи можуть бути відбиті в поле геологічним молотком і зубилом. Зустрічаючи внутрішні ядра і відбитки зовнішньої поверхні розчинилися раковин, треба брати ті і інші. На відбитках бувають іноді видно деталі, що не спостерігаються на ядрах.

Зібрані залишки фауни потрібно ретельно упакувати, щоб зберегти їх в дорозі до місця подальшого вивчення. Досить міцні зразки щільно загортаються в м`яку обгортковий папір, в разі необхідності прокладають ватою, особливо ті зразки, які складаються з двох частин - відбитка і раковини. Пакувальними матеріалами служать папір, вата, мішечки, шпагат.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!