Исследование обломочных пород-коллекторов в шлифах

Основным лабораторным методом исследования обломочных пород, особенно песчаников и алевролитов, а также и гравелитов, является их изучение и описание в шлифах. Достаточно крупные размеры зерен позволяют для определения минералого-петрографического состава в большинстве случаев ограничиваться этим оптическим методом, и только более подробное изучение состава цемента требует в некоторых случаях применения иных методов. В шлифах также полно могут быть изучены структура и мелкая текстура пород (рис 8,9).

План описание обломочных пород:

1. Название породы.

2. Структура: а) размер зерен — максимальный и минимальный; б) размер преобладающей фракции; в) сортировка зерен; г) форма зерен; д) соотношение формы и размера зерен.

3. Текстура.

4. Минералого-петрографичеекий состав обломочной части: а) главные, породообразующие компоненты; б) второстепенные, акцессорные компоненты.

5. Цемент: а) тип и количество цемента; б) состав и структура; в) пористость.

6. Включения: а) минеральные, б) органические (или органогенные).

7. Вторичные изменения.

8. Прочие признаки.

Структура обломочной породы в шлифе может быть изучена с разной степенью детальности. Как минимумом можно ограничиться изучением ее в объеме макроскопического описания: измерением диаметров самых крупных и самых мелких зерен и диаметров конечных (граничных) зерен преобладающей фракции; визуальным определением степени сортировки, формы зерен и соотношения последней с размером, т. е. выяснением того, не отличаются ли зерна разного размера лучшей окатанностью или другими особенностями формы. В первом пункте охватывается весь спектр размерностей, даже в хорошо отсортированных породах включающий несколько стандартных фракций. Чтобы назвать породу, надо выделить из этого спектра главную, преобладающую фракцию или, если не выделяется одна, — две соседние стандартные фракции. Определение содержания преобладающей фракции дает возможность оценить и степень сортировки. При описании формы помимо определения степени окатанности нужно отмечать степень изометричности или неизометричности обломков, а также корродированность их, что довольно часто наблюдается в обломочных породах.

В шлифе структура может быть изучена более детально, особенно у песчаников и алевролитов, т. е. может быть произведен гранулометрический анализ путем измерения подряд поперечников 300—500 зерен. Измерение ведется окуляром с линейкой. На шлифах — обычно на одном, перпендикулярном слоистости, или, лучше, на нескольких, различно к ней ориентированных, — проводят линии, вдоль которых ведут измерения. Измеренные зерна распределяют по фракциям.

Текстура песчаников и алевролитов в шлифах гораздо чаще, чем в образце, оказывается беспорядочной, что и приходится отмечать при описании. Однако при внимательном рассмотрении шлифа нередко удается выявить признаки и причину слоистости — параллельную ориентировку удлиненных зерен, органических остатков, конкреций, линзочек цемента, некоторые различия в крупности зерна.

Минералого-петрографичеекий состав обломочной части может быть изучен в шлифах подробно, с исчерпывающей полнотой. Все неясные и неточные визуальные определения состава мелкозернистых пород проверяются и уточняются в шлифах. Порядок описания состава в основном остается таким же, как и при макроскопическом изучении, а содержание — значительно увеличивается за счет кристаллографических и оптических свойств — цвета, формы, спайности, оптического характера минерала (изотропный, анизотропный), показателя преломления, двупреломления, осности, оптического знака, угла и характера угасания, удлинения, плеохроизма, включений и т. д.

Определение размера зерен каждого минерала (или обломков пород) и описание формы — окатанности, степени изометричности, габитуса, кристаллографических очертаний— помогает диагностике этих компонентов и выявляет их разнородность (гетерогенность).

Из минералов породообразующими являются только кварц, полевые шпаты и, реже, глауконит, амфиболы, пироксены, слюды. Поскольку кварц устанавливается без труда, при его описании характеристика многих оптических свойств опускается, а отмечается только характер погасания (нормальный или волнистый), наличие включений, трещиноватость и другие индивидуальные особенности. При характеристике полевых шпатов надо описать особенности их двойникового строения и угасания, характер вторичных изменений (пелитизация калиевых полевых шпатов.

Глауконит образуется в бассейне седиментации, хотя нередко оказывается перемытым (переотложенным). Его структурное положение (он вместе с другими обломочными минералами образует каркас породы, по отношению к которому цемент является вторичным) позволяет рассматривать его вместе с обломочными компонентами. Хотя диагностика глауконита большей частью незатруднительна благодаря его характерной округлой, нередко почковидной форме, зеленому цвету, агрегатному строению, описать его надо по возможности подробнее.

Глауконитовые зерна в скрещенных николях обычно не гаснут (или обладают агрегатным погасанием), потому что представляют собой агрегат мелких (0,05—0,01 мм и мельче) кристалликов чешуйчатой формы, разглядеть которые можно при больших увеличениях (объектив 20х или 40х). При этом устанавливаются желтоватые цвета интерференции (первый порядок), сильно маскирующиеся собственной зеленой окраской, и плеохроизм.

Особое внимание следует обратить на обломки пород, которые в шлифах диагностируются большей частью хорошо. Их характеристика включает помимо названия цвет, форму, структуру, текстуру, состав, степень сохранности. Для определения этих компонентов требуется хорошее знание не только осадочных, но и магматических и метаморфических пород, поскольку все они встречаются в обломках. В случае малых размеров последних и плохой сохранности не всегда удается диагностировать их уверенно. Это особенно часто относится к эффузивам, которые бывают представлены несвежими, сильно измененными зернами. Характер вторичных изменений сам является хорошим диагностическим признаком, позволяющим определить если не конкретный тип породы (андезит, базальт, липарит и т. д.), то принадлежность к одной из групп — кислым, средним и основным эффузивам.

Цемент в шлифах может быть изучен обстоятельно и нередко с исчерпывающей полнотой. Прежде всего устанавливают тип цемента и его общее количество в породе, для чего М. С. Швецовым предложены таблицы (см. рис. 10), а затем — состав. Если цемент полимиктовый — при описании каждого минерала указывается и тот тип цемента, который он образует в составе единого общего типа. Как и при макроскопическом описании, по соотношению с обломочной частью выделяются базальный, заполнения пор, пленочный и контактовый типы цементов (см. рис. 11), а по структуре— аморфный, коллоидальный (или коллоидальнозернистый — зерна не видны при самых больших увеличениях, но цемент в целом действует на поляризованный свет), микрозернистый (зерна <0,01 мм), мелкозернистый (0,01—0,1 мм), среднезернистый (0,1— 0,5 мм), крупнозернистый (>0,5 мм); однородный (равнозернистый) или неоднородный (разно-зернистый); равномерно распределенный по породе или сгустковый (см. рис. 11, б, г).

Рис.10 Вспомогательные трафареты Швецова

В шлифах отчетливо устанавливаются типы цементов по ориентировке его зерен относительно обломков (рис. 6, I): цемент обрастания, или крустификационный, корочковый, когда кристаллы цемента ориентированы перпендикулярно поверхности обломков и одевают их корочкой (кварцевый, халцедоновый, апатитовый, кальцитовый и др.); нарастания, или регенерации (регенерационный), когда кристаллический цемент одинакового состава с обломочным зерном (кварцевый, кальцитовый, полевошпатовый и др.), прирастая к нему, приобретает ту же оптическую ориентировку, т. е. составляет с зерном один кристалл, погасающий одновременно как в обломочной, так и в наросшей цементной части; это обеспечивает наиболее прочную цементацию; прорастания, или пойкилитовый, когда кристаллы цемента (чаще всего кальцитового, гипсового, баритового) по величине превосходят обломки и включают последние; нередко в этом случае цемент всего поля зрения погасает одновременно.

При изучении состава цемента в шлифах выделяют и определяют составляющие его минералы, устанавливают последовательность (стадийность) их образования и, по возможности, способ выделения (коагуляция коллоида, кристаллизация из раствора, раскристаллизация аморфного цемента или перекристаллизация более мелкозернистого), а затем их описывают. Описание включает формы выделения и тип цемента, образуемого данным минералом, его содержание в породе, структуру, кристаллографические и оптические свойства, взаимоотношение с другими минералами цемента, стадию и способ выделения. Однако цемент часто не заполняет полностью промежутки между обломочными зернами. Остающиеся поры должны быть выявлены, измерены и определена общая пористость породы. Поскольку в шлифе поры заполнены бальзамом, они легко устанавливаются по форме (чаще всего отвечающей контурам промежутка), по отсутствию цвета, рельефа и изотропности (в скрещенных николях). Надо отличать естественные поры от искусственных, образованных при откалывании образца, выкрашивании зерен и участков цемента при шлифовании.