Головні породоутворюючі мінерали осадових порід

 

Мета роботи: вивчення головних породоутворюючих мінералів осадових порід.

Завдання роботи:

- знати, які мінерали належать до головних в осадових породах;

- вміти під мікроскопом діагностувати мінерали різних груп за оптичними властивостями.

Теоретичні положення

До складу осадових порід у вигляді уламків входять мінерали магматичного, метаморфічного і осадового походження. Нижче наводиться характеристика мінералів осадового генезису, які не тільки складають уламкову частину, але і осідають хімічним шляхом з вод морських і континентальних басейнів.

 

Група кренезему

Опал - SiO₂nH₂O. В залежності від складу домішок має різне забарвлення, від світлих, безкольорових абомолочно-білих різновидів до чорних.Вміст води, що коливається від 2 до 14 %, інколи досягає 34 % впливає на блиск мінералу, який змінюєтьса від скляного до воскового, і на густину - від 1,9 до 2,5 г/см³. Для опалу характерний раковистий злам.

Під мікроскопом опал безкольоровий, іноді з жовтуватим відтінком. Величина показника заломлення сильно коливається в залежності від вмісту води, але завжди залишається нижчою, ніж у канадського бальзаму: n=1,406 - 1,460. Тому лінія Беке при підніманні тубуса мікроскопа завжди насувається на канадський бальзам, шагрень і рельєф у мінералу - сильні.

Опал має аморфну будову, оптично ізотропний, тобто не володіє подвійним променезаломленням і в схрещених ніколях при обертанні столика мікроскопа залишається темним. Формування опалу відбувається у морських водоймах. Опал досить легко втрачає воду і переходить в халцедон і кварц, тому зустрічається в основному в молодих геологічних формаціях.

Халцедон - SiO₂. Мінерал має скритокристалічну будову, яка є тонковолокнистою скритокристалічною різновидністю кварцу. Ззовні має молочно-сіре, жовто-червоне, зелене, інколи, плямисте забарвлення, волокнистий блиск, нерівний, мушлевидний, або скалкоподібний злам. Твердість рівна 6,5 - 7, а густина близько 2,6 г/см³.

У шліфах халцедон безкольоровий, показник заломлення - n=1,53-1,543, кольори інтерференції сірі, білі І-го порядку(∆=0,007-0,008).

Мінерал має характерну агрегатну або на віміну від кварцу - радіально-променисту будову.

Халцедон може являтись продуктом розкристалізації опалу, або випадати в осад з розчинів і відкладатись в пустотах, тріщинах різних порід. Досить часто халцедон утворює псевдоморфози заміщення по інших мінералах або органічних залишках.

Група карбонатів

Мінерали цієї групи відносяться до числа поширених в осадових породах. Найбільш важливими серед них є кальцит і доломіт. Інші карбонати - сидерит, магензит, родохрозит, зустрічається значно рідше.

Кальцит - CaCO₃. Мінерал має кристалічну будову, але у вигляді добре сформованих кристалів в осадових породах майже не трапляється. Макроскопічно кальцит білий, світло-сірий, різні домішки придають йому жовтий, блакитний, інколи рожевий відтінки, а також можуть забарвлювати в темно-сірий, чорний та інший кольори. Блиск склянний, твердість невисока - 3, густина - 2,7 г/см³. Кальцит володіє досконалою спайністю у 3-х напрямках. Характерною діагностичною ознакою мінералу є бурхлива реакція з 10 -відсотковою соляною кислотою(HCl) з виділенням CO₂.

У щліфах кальцит безколірний, спайність видно тільки у крупних кристалах, розміром більше 0,5 мм. Показник заломлення у різних напрямках коливається від 1,486 до 1,656. Завдяки цьому, при обертанні столика мікроскопа шагрень і рельєф змінюються від слабких до сильних і здається, що мінерал має плеохроїзм. Це явище носить назву псевдоабсорбції. Сила подвійного променезаломлення у кальциту досить висока (∆=0,172), інтерференційне забарвлення високе (біле вищого порядку - ірризуюче, перламутрове).

У карбонатних породах, складених кальцитом, зерна мають ізометричну або неправильну лабкоподібну форму з характерними звивистими формами. Слід відмітити, що у великих зернах кальцити часто спостерігаються полісинтетичні двійники, подібні до погасання у плагіоклазів.

Формування кальциту відбувається або шляхом безпосереднього випадання з розчинів в осадок, або є продуктом життєдіяльності різних організмів. Інтенсивність осідання кальциту з морської води залежить від кількості розчиненого у ній вуглекислого газу (CO₂). При високій концентрації CO₂ досить важкорозчинений карбонат кальцію переходить у відносно легко розчинний бікарбонат кальцію - Ca(HCO₃)₂ і осаду не утворюється.

Розчинність CO₂ знижується при зниженні тиску і підвищенні температури води. Видалення вуглекислоти з розчинів сприяє осіданню CaCO₃. Основна маса кальциту відкладається у мілководних теплих морях.

Доломіт - CaMg(CO₃)₂. Безкольоровий, білий, сірий, інколи жовтуватий мінерал. Твердість його - 3 - 4, а густина 2,8 г/см³. У крупнокристалічних різновидах добре видно склянний блиск і досконалу спайніссть у трьох напрямках. Але великі кристали доломіту трапляються рідко, це, як правило, дрібнозернисті або пелітоморфні утворення. Доломіт реагує з 10 - відсотковою соляною кислотою тільки в порошку або при підігріванні.

У шліфах доломіт безколірний, показник заломлення коливається від 1,679 до 1,500, сила подвійного променезаломлення рівна 0,179. Так, як і кальцит, мінерал володіє псевдоабсорбцєю та інтерференційним забарвленням білим вищого порядку (строкаті, перламутрові). Спайність і двійникові погасання у доломіту трапляється дуже рідко.

Найбільш важливою діагностичною ознакою є те, що доломіт має ромбовидну або ізометричну форму зерен і часто зональну будову.

Формування доломіту може відбуватися шляхом хімічного осідання з вод із підвищеною мінералізацією солей (лагуни, морські затоки) у районах з жарким засушливим кліматом або в результпті перетворення первинних вапняковистих осадків морською водою збагаченою солями магнію.

Досить часто спостерігається процес заміщення кальциту доломітом при взаємодії магнезіальних вод з вапняками.

Група сульфатів

До мінералів цієї групи належать гіпс та ангідрит. Вони володіють характерними фізичними властивостями і легко визначаються як у зразках так і під мікроскопом.

Гіпс - CaSO₄2H₂O. Макроскопічно мінерал безкольоровий, білий, інколи жовтуватий або рожевий. Блиск скляний, а у тонковолокнистих різновидах - шовковистий. Гіпс має кристалічну будову, досконалу спайність у двох напрямках, невисоку твердість - 2 (дряпається нігтем) і невелику густину - 2,3 г/см³ (належить до легких мінералів).

У шліфах гіпс безкольоровий, кристала його мають призматичну форму, показник заломлення - n=1,519-1,531 (Лінія Беке при підніманні тубуса мікроскопа переміщується на канадський бальзам), шагрень і рельєф слабкі, майже відсутні. Спайність під мікроскопом спостерігається рідко, кольори інтерференції - сіро-білі першого порядку, погасання рівномірне та косе відносно довгого боку кристалу або спайності.

Гіпс під мікроскопом можна переплутати з кварцом або халцедоном. Слід зауважити, що відрізнити його можна лише за наявності спайності або за більш низьким показником заломлення.

Ангідрит - CaSO₄. Породи, які складені цим мінералом мають сірий, блакитно-сірий, світло-блакитний, рідко білий, темно-сірий колір. У крупних кристалах чітко спостерігається спайність (досконало у двох напрямках під прямим кутом). Твердість ангідриту 3-3,5, густина - 3 г/см³. На відміну від гіпсу трапляється у вигляді досить щільних дрібнокристалічних мас.

Під мікроскопом ангідрит безкольоровий, кристали його мають стовпчасту, призматичну або довгопризматичну форму, при розмірі зерен більше ніж 0,5 мм помітна спайність у двох напрямках під прямим кутом, показник заломлення - n=1,219-1,531 (шагрень і рельєф добре помітні). У схрещених ніколях мінерал має яскраві кольори інтерференції (кінець другого - третій порядок таблиці Мішель-Леві) - =0,040; погасання рівномірне і пряме.

Формування гіпсу та ангідриту відбувається хемогенним шляхом у досить близьких умовах - при осіданні із високомінеральних континентальних і лагунних вод у континентальних і лагунних водоймах в областях з жарким, засушливим кліматом.

Група хлоридів

Мінерали цієї групи і породи, які з них складаються, досить легко діагностуються за характерними фізичними ознаками і під мікроскопом вивчаються тільки тоді, якщо потрібно детально вивчити речовинний склад порід і наявність у них домішок. Формуються вони подібно сульфатам, у засолених басейнах хемогенним шляхом.

Галіт - NaCl. Мінерал має начастіше крупнокристалічну будову (кристали у формі куба), колір - білий, сірий, рожевий, червоний інколи синій. Сіре забарвлення появляється якщо є домішки ангідриту або глинистого матеріалу. Різновиди галіту червоного кольору забарвлені темнуватими частинками гематиту. Блиск на свіжому зламі скляний, твердість - 2,5, густина - 2,1 г/см³. Для мінералу характерна досконала спайність у трьох взаємно перпендикулярних напрямках, легка розчинність, солоність на смак.

Галіт - оптично ізотропний, у шліфах безкольоровий, має слабкий рельєф і шагрень (n=1,544), спостерігаються зонально розміщені включення.

Сильвін - KCl. Цей мінерал, як правило, трапляється разом з галітом, має з ним багато спільного і відрізняється, в основному, за смаком - гірко-солоний і менш твердий - 1,5-2.

При вивченні під мікроскопом відрізняється від галіту величиною показника заломлення: n=1,49 (менше, ніж у канадського бальзаму).

Група глинистих мінералів

Глинисті мінерали є дуже важливою складовою частиною осадових порід. Вони складають глини, виконують роль цементу у пісковиках та алевролітах, і крім того можуть бути домішками у вапняках, ангідритах, калійній солі, кам'яній солі і т.д.

За хімічним складом глинисті мінерали являють собою водні алюмосилікати і в більшості випадків характеризуються шаруватістю і стрічково-шаруватою будовою. Найбільш поширеними мінералами цієї групи є гідрослюда, каолініт, монтморилоніт і хлорит. Необхідно відмітити, що глинисті мінерали важко діагностувати. Це пов'язано з дуже малим розміром їх частинок (тисячні і десятитисячні міліметра) і тільки у результаті використання при вивченні глинистих порід порід таких методів аналізу, як рентгеноструктурний, термічний, електронно-мікроскопічний та інших, стало можливим точне визначення глинистих мінералів. Вивчення глинистих мінералів під мікроскопом не дуже ефективно, але деякі особливості будови цих мінералів можна прослідкувати.

Гідрослюди - відносяться до найбільш поширених глинистих мінералів. вони утворюють групу, розрізнити в якій окремі мінерали можна тільки за допомогою вищеназваних методів.

У шліфах при великому збільшенні (120-200^х) можна спостерігати окремі безкольорові листочки, лусочки, пластинки гідрослюд або їх агрегати. Показник заломлення їх коливається від 1,54 до 1,67, а подвійне променезаломлення - від 0,017 до 0,040.

Одним із мінералів групи гідрослюд є глауконіт. Він зустрічається у вигляді округлих зерен (кулеподібних, брунькоподібних та інших), котрі мають травянисто-зелене або буровато-зелене забарвлення під мікроскопом при одному ніколі і майже не змінює свого вигляду у схрещених ніколях.

Що до формування гідрослюд, то є декілька точок зору. Одні дослідники вважають їх продуктами розкладу силікатів - слюд і польових шпатів, інші - не виключають можливості синтезу з морської води.

Каолініт. У шліфах являє собою дрібні безкольорові формування лускуватої або псевдогексагональної, віялоподібної та звивистої форми. Показник заломлення його 1,553-1,570, а подвійне променезаломлення також низьке - 0,006-0,007, завдяки чому у схрещених ніколях каолініт майже темний.

Монтморилоніт. При одному ніколі безкольоровий. На відміну від гідрослюд і каолініту показник заломлення його менший, ніж у канадського бальзаму, а кольори інтерференції не вищі другого порядку таблиці Мішель-Леві.

Кристали монтморилоніту настільки малі, що в поляризованому мікроскопі практично не можливо виділити окремі кристали.

Хлорити. Мають слюдяноподібний вигляд, зустрічаються у вигляді лусок і пластин зеленого або блакитно-зеленого кольору, крім того зустрічаються безкольорові, фіолетові та інші різновиди. Забарвлені різновиди володіють плеохроїзмом. Показник заломлення у мінералів цієї групи коливається у межах 1,57-1,66, а подвійне променезаломлення не піднімається вище 0,012. Характерною особливістю хлоритів є відносно крупний розмір їх частинок до десятих долей міліметра.

Формування хлоритів відбувається при розкладі вулканічного скла основного складу, а також темнозабарвлених мінералів, таких як піроксени, амфіболи, слюди.

Група залізистих мінералів

До цієї групи входять сульфіди, оксиди і гідрооксиди заліза.

Пірит і марказит. Мають однаковий хімічний склад FeS₂, але володіють різною кристалічною будовою: для кристалів піриту характерна кубічна форма, а для марказиту - радіально-променисті волокнисті утворення.

Сульфіди заліза зустрічаються в осадочних породах у тонкорозсіяному вигляді як окремі кристалики або зерна неправильної форми розміром у сотні долей міліметра, або формують зростки і агрегати. Значно рідше трапляються у вигляді оолітів або конкрецій.

У шліфах мінерали ці непрозорі і від інших рудних відрізняються золотисто-жовтим забарвленням у відбитому світлі і характерним металевим блиском.

Гематит - Fe₂O₃. Формується при окисленні піриту, сидериту і деяких інших залізовміщуючих мінералів. У районах з арідним кліматом часто покриває тонкою плівкою породи, які виходять на поверхню. Інколи гематит відіграє роль цементу в уламкових породах.

Гематит зустрічається у вигляді мікрозернистих агрегатів лускуватих утворень і натічних форм, а також складає конкреції, ооліти і псевдоморфози.

У шліфах гематит непрозорий, у відбитому світлі червоний, а значні кількості його у породах надають їм червоно-коричневий відтінок.

Гідрооксиди заліза. Найчастіше всього представлені двома мінералами цієї групи - гематитом (Fe₂O₃ • H₂O) і гідрогетитом (Fe₂O₃ • nH₂O). У зразках і під мікроскопом вони важко відрізняються одні від інших. Забарвлення і колір риски на фарфоровій пластинці змінюються від охристо-жовтого до червоно-бурого.

 

 

Контрольні запитання

1. Назвіть найбільш поширені групи мінералів, що входять до складу осадових порід?

2. Які оптичні властивості характерні для опалу і халцедону, чим вони відрізняються між собою?

3. Чим подібні між собою кальцит та доломіт і що у них є відмінним?

4. Які мінерали належать до групи сульфатів?

5. Які Ви знаєте найбільш поширені глинисті мінерали, дайте їх коротку оптичну характеристику?

 

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1 Белоусова О.И., Михина В.В. Общий курс петрографии.-М:Недра,1972.

2 Даминова А.М. Породообразующие минералы. 2-е изд.-М.: Высшая школа,1974.

3 Заридзе Г.М. Петрография магматических и метаморфических пород. М.:Недра,1980.

4 Князев В.С.,Кононова И.Б. Руководство к лабораторным занятиям по общей петрографии.: Учеб. Пособие для вузов.-2-е изд. перероб. И доп.-М.:Недра, 1991.

5 Кузнецов Е.А. Краткий курс петрографии.- М.:Изд. МГУ, 1970.

6 Лапинская Т.А., Прошляков Б.К. Основы петрографии.- М.: Изд. МГУ, 1986. ч. І-ІІІ.

7 Оникиенко С.К. Методика исследования породообразующих минералов в прозрачных шлифах.- М.: Недра, 1971.

8 Трегер В.Е. Таблицы для оптического определения породообразующих минералов. – М.: Госгеолтехиздат, 1958.