Отчет по практике в ТулГУ

Карбонатные породы представляют собой осадочные образования, сложенные на 50% и более карбонатными минералами. В число последних входят кальцит (и арагонит) — CaCO₃, доломит — CaMg(CO₃)₂, а также значительно более редко встречаемые магнезит— MgCO₃, анкерит — Fe, Ca (CO₃)₂, сидерит— FeCO₃, стронцианит — SrCO₃ и др.

Из этих карбонатных минералов широко распространены в природе только кальцит и доломит, остальные встречаются в виде рассеянных выделений, отдельных линз, гнезд, редко образуя более или менее значительные сплошные скопления. В этих случаях они имеют важное практическое значение как минеральное сырье, используемое во многих областях народного хозяйства.

Кальцит и доломит, являясь основными породообразующими карбонатными минералами, слагают известняки, доломиты и породы смешанного известково-доломитового состава. Эти породы встречаются в отложениях различных тектонических структур (платформенных и геосинклинальных) и самого различного возраста, от докембрия доныне. Доля их в общей массе осадочных образований земной коры оценивается по-разному. По всей вероятности, значения около 20 % являются наиболее реальными.

Несомненным является наличие в этих породах трех генетических карбонатных составляющих:

1. биогенного, точнее органогенного, карбоната, преимущественно СаСО₃, в виде скелетных остатков различных организмов и водорослей;
2. хемогенного карбоната, осажденного непосредственно из водных растворов;
3. обломочного карбоната, представленного различными по размерам (и форме) обломками карбонатных пород (или уплотненных карбонатных осадков).

Количественные содержания этих карбонатных составляющих в породах (осадках) могут варьировать в очень широких пределах.

Соответственно процессы карбонатообразования могут быть органогенными, хемогенными и чисто механическими. Казалось бы, что расшифровка генезиса конкретных карбонатных пород или их отдельных типов не должна вызывать больших затруднений. Однако в действительности дело обстоит иначе. При обсуждении вопросов об условиях их образования и выделения их генетических типов высказываются самые различные, иногда диаметрально противоположные мнения.

Ниже приводится определение некоторых видов структур.

1. Кластолитовые (обломочные структуры).

1.1. Ангулопсефитовая — структура псефитолитов, образованная угловатыми и плохоокатанными обломками (ниже 1,5 среднего балла окатанности).

1.2. Сферопсефитовая — структура псефитолитов, образованная окатанными обломками (при оценке по пятибалльной шкале со средним баллом окатанности 1,5-4,0).

1.3. Псаммитовая (песчаная) — структура породы, более чем на 50 % сложенной частицами песчаной размерности — 0,05-2,0 мм.

1.4. Алевритовая — структура породы, более чем на 50 % сложенной частицами алевритовой размерности — 0,005-0,05 мм.

2. Пелитовые.

2.1. Пелитовая — структура породы, более чем на 50 % сложенной частицами пелитовой размерности — менее 0,005 мм.

2.2. Гелево-аморфная — структура, характеризующаяся наличием в породе коллоидных частиц (менее 0,001 мм), образующих своеобразные криволинейные и прихотливо изогнутые формы одного или нескольких минеральных агрегатов. Образование связано с выпадением вещества из коллоидных растворов в виде гелей.

3.Кристаллоорганолитовые.

3.1. Оолитовая — структура породы, сложенная оолитами, состоящими из концентров, располагающихся вокруг центрального ядра. Оолиты характеризуются сферически-концен-трическим расположением вещества. Среди оолитов различают три типа:

— типичные оолиты — с центральным ядром, ясными концентрами, с четкими границами, небольшого размера (около  0,5 мм), более крупные (2-10 мм) — пизолиты;

— крупные образования того же типа, но обычно менее правильной формы, с нечеткими контурами, волнистой границей слоев, часто без центрального ядра — бобовины;

— образования, похожие на типичные оолиты, но без концентрического строения и центрального ядра — псевдооолиты.

Образуются в результате кристаллизации в движущейся воде, возможно, образование идет во взвеси; при коагуляции; в результате периодичности жизненного цикла бактерий.

3.2. Бобовая — структура, характерная для некоторых осадочных пород (бокситов, железистых и т.д.), сложенных бобовинами, которые бывают сцементированы коллоидным веществом, иногда раскристаллизованным. Возникновение обусловлено коллоидными и химическими процессами, протекавшими, по-видимому, в стадии сингенеза и раннего диагенеза.

3.3. Сферолитовая — любая структура с концентрическим или радиальным расположением составных частей породы вокруг некоторых центров.

4. Интракластовые- структура, сформированная интракластами — специфическими продуктами перемыва осадков, образовавшихся чуть раньше. Спорно обособление этой группы. Р. Фолк (Folk, 1959) к интракластовым карбонатам относит все породы, кроме каркасных, микрита и спарита.

Описываемая зона сложена осадочными породами палеозоя, дислоцированными в складки северо-северо-западного простирания. Более высокие увалы приурочены к восточной половине зоны, сложенной более плотными и устойчивыми породами песчаниками, конгломератами и глинистыми сланцами. Пологие и более мягкие формы рельефа характерны для западной половины зоны, состоящей из карбонатных пород, в которых широко развиты карстовые явления. Мезозойские и третичные отложения этой зоны ясно выражены в понижениях и представлены континентальными породами, среди которых встречаются глинистые образования мезозойской коры выветривания.

4.2 Изучение песчаных пород

В общем ряду осадочных образований песчаные породы представляют собой часть более обширного класса обломочных, или терригенных, отложений, сложенных обломками горных пород и минералов, возникших преимущественно за счет механического разрушения существовавших ранее магматических, осадочных и метаморфических пород. Физическое разрушение материнских пород и механическое перераспределение образовавшихся при этом обломочных продуктов является главным процессом, определяющим наиболее характерные черты обломочных пород.

Песчаные породы состоят из трех основных структурных компонентов:

1.Обломочные зерна.

2. Цементирующая масса, или цемент.
3. Поровое пространство, или пустоты.

Чтобы научиться описывать шлифы обломочных пород, прежде всего надо научиться различать эти структурные компоненты. Это касается и других типов пород. Студенты часто ошибочно определяют как обломочные минералы минералы явно аутигенного (вторичного) происхождения, заполняющие в породе первичные пустоты или развивающиеся по первичным минералам. Такие ошибки приводят к неправильному определению типа породы.

1. Обломочные зерна. Признаки, по которым они определяются следующие:
2. Четкие контуры зерен, хорошо видимые в параллельных или скрещенных николях — это резко отделяет обломки от цементирующей массы.
3. Подчеркивание контуров зерен пленками различного состава (глинистого, железистого), которые обволакивают обломки, или кристаллическими (регенерационными) каймами, обычно кварцевыми, наращивающими зерна.
4. Специфическая форма зерен, изменяющаяся в диапазоне от угловатой до округлой. Другой форма обломков быть не может.Если в шлифе вы видите зерна (кристаллы) с хорошо выраженными кристаллографическими формами или, наоборот, с неясными, расплывчатыми, неправильными, лапчатыми контурами, то, скорее всего, перед вами аутигенные минералы, не обломочного, а вторичного, эпигенетического происхождения.

Исключения, связанные со случаями, когда обломочные зерна не имеют угловатую или округлую форму:

1. Конформнозернистые структуры, свойственные обломочнымпородам, находящимся на стадии метагенеза и метаморфизма.
2. Коррозия, растворение обломочных зерен, замещение цементирующей массой или вторичными минералами, развивающимися по обломкам, вплоть до полного их исчезновения (уничтожения). И, как следствие, изменение формы обломков, контуры которых становятся неясными или неправильными, волнистыми. Правильно распознать обломочную часть в этом случае можно по общей структуре породы, минеральному составу, реликтам первичной структуры и другим прямым и косвенным признакам. Все это требует детального и внимательного изучения шлифа и соответствующего опыта, который приходит со временем.
3. Специфический облик самих обломочных (как правило, второстепенных и акцессорных) минералов, например слюд, которые имеют пластинчатую форму. В шлифах их обычно можно наблюдать в поперечных плоскости спайности срезах в виде удлиненных тонких чешуек. Кроме того, поскольку слюды являются мягкими минералами, их пластинки, чешуйки могут приобретать изогнутые формы под давлением более твердых породообразующих (кварц и пр.) минералов. Такому же эффекту сдавливания может быть подвержен глауконит и некоторые другие минералы.
4. Цемент. Цементирующая масса, или цемент обломочных пород — это вещество, заполняющее промежутки между зернами и обломками в породах, превращающее рыхлый осадок в обломочную породу (Геологический словарь, 1955).

Цемент представлен вторичными (аутигенными), в основном диагенетическими и катагенетическими минералами, которые показывают историю становления и преобразования породы. Цемент заполняет пространство между зернами и, как правило, выглядит как однородная масса. Но в состав цемента могут входить два и более минералов, каждый из которых обладает своим структурным типом. В природе встречаются также бесцементные породы.

В литологии существует понятие — заполнитель, или матрикс, свойственный очень многим песчаным породам складчатых областей. Под матриксом понимается тонкое глинистое вещество, в котором «плавают», не соприкасаясь друг с другом, обломочные зерна. Особенностью образования матрикса является одновременное осаждение глинистых частиц с песчаными обломками.

В этом разделе уместно перечислить признаки, по которым может быть установлена аутигенная природа минералов. Надо иметь в виду, что цемент, как правило, состоит из аутигенных минералов, которые не обязательно являются цементом. Они могут развиваться по обломочным зернам, остаткам организмов, самому цементу, а также заполнять пустоты и трещины. Итак, признаки аутигенных минералов следующие:

1. Идиоморфизм — существование совершенных кристаллических ограничений зерен, лишенных следов механической обработки.
2. В случае неправильных кристаллических очертаний — подчинение контурам расположенных рядом и образованных ранее кристаллов или обломков.
3. Выстилание и выполнение пор, каверн и трещин.
4. Присутствие в виде инкрустирующих (выполняющих, заполняющих пустоты кристаллов), крустификационных (обрастающих, например, остатки организмов кристаллов) или регенерационных (обрастание кристаллами кварца кварцевых зерен) каемок.
5. Замещение обломочных зерен веществом, имеющим отчетливую связь с цементом.
6. Характерная форма кристаллических агрегатов, свидетельствующая об образовании их по органическим остаткам.
7. «Чистые», прозрачные зерна без следов выветривания или растворения, но часто содержащие включения, захваченные в процессе роста, что характерно для вторичных минералов.

III. Поровое пространство, или пустоты, поры. Это промежутки между отдельными зернами, слагающими породы, а также пустоты размером до 1 мм в твердых породах (Геологический словарь, 1955).