Методика изучения аргиллизированных пород

04.01.2017

Успех в исследовании ореолов аргиллизированных пород, в оценке перспектив их рудоносности в значительной мере зависит от структуры полевых исследований и от обеспечения достоверности диагностики состава пород.
Структура полевых исследований. Полевые исследования аргиллизированных пород заключаются в установлении формы и строения их ореолов в разных условиях проявления путем документации последовательности метасоматических парагенезисов от неизмененной породы до зоны максимального преобразования той же породы.
Работу необходимо начинать с нанесения ореолов измененных пород на геологическую карту. Если в пределах поля развития измененных пород имеются глубокие горные выработки, то вскрываемые ими ореолы измененных пород должны документироваться в первую очередь, так как поверхностные выходы аргиллизированных пород могут быть преобразованы супергенными процессами и состав их может отличаться от пород более глубоких горизонтов. Так как измененные породы изучаются с целью поисков рудных тел на площадях с неясными перспективами, то необходимо провести сравнение состава и строения рудоносных и безрудных ореолов с тем, чтобы выявленные признаки рудоносности были достоверными.
Необходимо изучить эффект изменения в разных по составу породах, а также около разных по составу и строению рудных тел. Кроме того, эффект изменения над рудными телами, около средней части рудных тел и под рудными телами вблизи горизонта их выклинивания может быть разным, и изучение надрудных и подрудных разрезов измененных пород позволит оценить величину эрозионного среза на площадях измененных пород с неясными перспективами. Полученные в результате минералого-петрографических исследований детальные разрезы измененных пород, отражающие особенности метасоматоза около рудных тел, под рудными телами, над рудными телами и около безрудных тел на разных горизонтах, по породам разного состава позволят составить карту измененных пород на охваченной исследованиями площади, составить продольные разрезы, блок-диаграммы и оценить перспективы рудоносности глубоких горизонтов и флангов поля измененных пород.
Для того чтобы использовать полученные данные для оценки перспектив рудоносности по поверхностным выработкам новых площадей с аналогичным геологическим строением, необходимо изучить эффект супергенного изменения каждой зоны аргиллизированных пород. Необходимо подчеркнуть, что по каждому из упомянутых разделов исследований нужно добиваться характеристики ореола на всю его мощность, от неизмененной породы до жилы или центральной зоны.
Описание частных разрезов. Разрезы измененных пород, выбираемые для детального минералого-петрографического исследования, должны характеризовать последовательность метасоматитов от неизмененной или очень слабо измененной породы до рудного тела, жилы, или, если таковые отсутствуют, до зоны максимального изменения той же породы, обычно прилегающей к трещине. Описание разреза сводится к расчленению ореола измененных пород на зоны однородности по сумме признаков. Состав глинистых минералов обычно не может быть достоверно определен в поле, поэтому расчленение ореола на зоны разного минерального состава может быть произведено предварительно по косвенным признакам (табл. 3), а именно: по составу реликтовых первичных минералов, степени замещения минералов новообразованиями, цвету псевдоморфоз, их плотности и структуре, составу вмещаемых породой прожилков, агрегатному состоянию породы (степень сохранения первичной текстуры, прочность породы).
Описание разреза сопровождается отбором образцов, характеризующих преобладающий в данном интервале тип изменения и его частные особенности. Из значительных по мощности интервалов однородности свойств измененных пород необходимо отбирать несколько образцов, характеризующих зону со стороны ее внешнего и внутреннего краев и в центральной части. После определения состава пород точными методами разрез расчленяется на зоны по составу псевдоморфоз главного первичного минерала (например, по плагиоклазу) или с учетом псевдоморфоз и по другим минералам.
Методика изучения аргиллизированных пород

Картирование. Аргиллизированные и сопутствующие им породы могут картироваться на основе признаков, по которым производится расчленение ореола измененных пород на зоны, так как оно сводится к прослеживанию путем пересечения вкрест простирания каждой составляющей ореол зоны. Перед картированием необходимо расшифровать точными методами минеральный состав всех разновидностей измененных пород, собранных по опорным разрезам. Для анализа пород путем сравнения с эталонами обязательно применение микроскопа. Ореол аргиллизированных пород, скрытый под наносами, может быть обнаружен магнитной съемкой (отрицательные аномалии).
Методы петрографо-минералогического анализа аргиллизированных пород. Определение минерального состава аргиллизированных пород производится обычно комплексом методов, возможности и значение каждого из которых различны. Этот раздел может служить лишь «путеводителем» для начинающего изучать околорудное глинистое изменение пород. По каждому методу диагностики глинистых минералов существует обширная литература. Отметим лишь особенности и возможности каждого метода при изучении аргиллизированных пород, последовательность операций и анализов аргиллизированных пород (рис. 16). Реликтовые первичные минералы и не глинистые минералы изучаются обычными методами. Кажется излишним также останавливаться на методах, применяемых при изучении любых метасоматитов (химический и спектральный анализы, изучение баланса вещества, определение физических свойств пород).
Методика изучения аргиллизированных пород

Окрашивание глинистого вещества по методике Н.E. Веденеевой и М.Ф. Викуловой и имбибометрия являются методами предварительной полевой диагностики глинистого вещества и не всегда могут дать удовлетворительные результаты, особенно при наличии смесей глинистых минералов, которые обычно и содержатся в аргиллизированных породах.
Исследование аргиллизированных пород в шлифах является обязательным приемом. Шлиф позволяет получить следующие сведения: 1) определить состав материнских пород и контролировать сопоставимость образцов из разных зон изменения по типу материнской породы; 2) произвести предварительную диагностику состава псевдоморфоз по каждому из замещенных минералов; 3) установить взаимоотношения минералов в агрегатных псевдоморфозах; 4) рассортировать собранную коллекцию по типам ассоциаций реликтовых и новообразованных минералов; 5) отобрать наиболее подходящие образцы для анализа тем или иным методом; 6) отобрать наиболее представительные образцы для анализа комплексом методов; 7) контролировать результаты анализов; 8) производить массовые определения состава аргиллизированных пород при наличии эталонных разрезов.
При определении глинистых минералов и их взаимоотношений необходимо пользоваться объективами с большим увеличением. После того как минеральный состав каждого выделенного по шлифам типа ассоциаций будет определен методами точной диагностики, исследователь может производить дальнейшую обработку материалов (построение разрезов, картирование и др.) по шлифам путем сравнения с эталонными образцами и разрезами.
Определение оптических констант глинистого вещества в иммерсионных препаратах и изучение его в электронно-микроскопических препаратах являются подсобными методами. Дисперсность глинистых агрегатов не позволяет получить точные константы минералов, за исключением некоторых случаев.
Электронно-микроскопические исследования оказывают большую помощь в диагностике глинистых минералов, но, взятые в отдельности, не обеспечивают достоверных определений. Сведения об этих методах имеются в книге «Методическое руководство по петрографоминералогическому изучению глин», в работах М.Ф. Викуловой, Г.С. Гриценко и др. и Р.Е. Грима.
Термический анализ на современных установках обеспечивает быструю сопряженную регистрацию данных дифференциального и термовесового анализов и является методом массовой предварительной диагностики термоактивного вещества аргиллизированных пород, но обычно не обеспечивает достоверной диагностики глинистых минералов, особенно в смесях. Вместе с тем он незаменим при диагностике аллофоноидов, при выявлении разновидностей монтмориллонитов, гидрослюд и позволяет уверенно отличить гидрослюду от серицита в тех случаях, когда данные рентгеновского анализа не позволяют это сделать.
Основными руководствами по термическому анализу глинистых минералов и расшифровке термограмм являются работы М.Ф. Викуловой, В.П. Ивановой, Р.Е. Грима, а также книга коллектива авторов под редакцией Р.К. Маккензи.
Рентгеновский анализ является главным методом достоверной диагностики состава глинистого вещества и обязателен при изучении аргиллизированных пород. Он осуществляется в порошковом варианте фотографическим и дифрактометрическим способами. Отдельные псевдоморфозы или мелкие обособления глинистых минералов могут быть вырезаны из шлифа и использованы для анализа. Этот прием целесообразен при диагностике глинистых образований, составляющих небольшую часть вещества породы, выделение которых иными способами затруднено или невозможно.
Рентгеновский анализ позволяет: 1) достоверно определить минеральный состав дисперсных кристаллических фаз; 2) рассчитать параметры элементарной ячейки минералов и на основе этого в ряде случаев определить приближенно особенности состава минералов; 3) определить полиморфные модификации минералов, что особенно важно при изучении особенностей распределения по разрезу разновидностей гидрослюд, хлоритов, минералов группы каолинита; 4) контролировать чистоту материала для химического анализа отдельных минералов. Главными пособиями по рентгеновской диагностике глинистых минералов являются следующие: «Рентгеновские методы определения и кристаллическое строение минералов глин»; «Методическое руководство по петрографо-минералогическому изучению глин» и «Рентгеновские методы изучения и структура глинистых минералов».
Электронографический анализ, основанный на определении параметров решетки минералом путем дифракции электронов, в некоторых случаях (например, при определении полиморфизма гидрослюд) превосходит возможности рентгеновского анализа, но в то же время иногда он не обеспечивает достоверности при определений монтмориллонитов, гидрослюд и смешанно-слойных минералов. Сведения об электронографическом анализе глинистых минералов суммированы Б.Б. Звягиным.
Отмучивание глинистых фракций производится для отделения глинистого вещества от посторонних примесей, мешающих анализу (кварц, полевые шпаты, реликтовые слюды и другие минералы), так как аргиллизированные породы редко бывают чисто глинистыми. Кроме того, в ряде случаев отмучиванием удается разделить на отдельные минералы само глинистое вещество или обогатить каким-либо минералом определенную фракцию. Обычно для анализов целесообразно выделять фракцию ≤0,002 мм, так как более крупные фракции могут содержать не глинистые примеси, а фракция <0,001 мм может оказаться резко обогащенной каким-либо минералом и, следовательно, выделенное глинистое вещество будет непредставительным. Кроме того, глинистое вещество аргиллизированных пород часто содержит лишь небольшой процент фракции <0,001 мм, преобладая в более крупных фракциях.
Практика показывает, что фракция <0,005 мм содержит небольшое количество не глинистых примесей и может быть использована для термических и рентгеновских анализов. Оптимальный размер глинистой фракции для исследования в каждом конкретном случае должен решаться опытным путем. Освобождение глинистых фракций от примесей наиболее полно достигается центрифугированием.
Обычно глинистые фракции выделяются выпариванием суспензий на так называемых «банях», что требует специально оборудованного кабинета и времени. Так как на традиционные виды анализа (термический и рентгеновский) требуется небольшое количество вещества, то можно применить метод скоростного получения глинистых фракций. Для этого необходим химический стакан высотой не менее 15 см и диаметром около 8 см, два стекла (6х6 и 2,5х4 см) и алюминиевые полоски, изогнутые как показано на рис. 17.
Методика изучения аргиллизированных пород

Для получения препарата дробленая или размятая содержащая глинистое вещество порода замачивается в воде, растирается и полученная суспензия сливается в стакан до его наполнения и отстаивается столько времени, чтобы осели ненужные фракции. После этого в суспензию на держателях на глубину примерно 10 см опускаются стекла, на которые осаждается глинистое вещество. Время осаждения определяется по тем же таблицам и зависит от того, какая фракция требуется для анализа. Чтобы извлечь стекла с глинистым осадком, суспензию нужно осторожно слить с помощью сифона, резиновой или полиэтиленовой трубки. Осадок на стеклах высушивается под лампой или на воздухе.
Достоинством этого метода является сокращение до минимума времени на отделение воды от глинистого вещества и возможность получения большого количества препаратов без специально оборудованного помещения, в частности и в полевых условиях. С площади стола средних размеров за двое суток можно получить 50 препаратов фракции <0,003 мм для термического анализа на скоростных установках (глинистое вещество, соскобленное с больших стекол) и рентгеновского анализа на дифрактометре (малые стекла).
Сведения о традиционных приемах отмучивания глинистого вещества приводятся в книге «Методическое руководство по петрографоминералогическому изучению глин» под ред. М.Ф. Викуловой и в руководствах по методике изучения осадочных пород.
О зонограммах измененных пород

Ввиду условности наименования зон измененных пород и необходимости в сжатой форме характеризовать состав и зональность ореолов последние описываются с помощью зонограмм, представляющих собой последовательный ряд формул минерального состава каждой зоны (Г. Т. Волостных, 1965 г.). В формуле материнской породы минералы располагаются в ряд понижающейся устойчивости к замещению с указанием количества (объемные %) каждого из них. Минералы-новообразования приводятся в числителе, а реликтовые первичные минералы — в знаменателе формулы. Косой штрих (') у индекса указывает на частичное замещение первичного или новообразованного минерала. Минеральные ассоциации псевдоморфоз по какому-либо минералу заключаются в скобки с указанием примерных количественных соотношений минералов (знаки ≥≤). Подстрочный индекс за скобкой означает материнский минерал, замещенный данной ассоциацией.
Акцессорные минералы и продукты их замещения в зонограммы не включаются. Перед каждой формулой ставится дробь, в числителе которой указан порядковый номер зоны, а в знаменателе — ее мощность в метрах. Например, зонограмма
Методика изучения аргиллизированных пород

означает, что в измененном аляските первичного состава: плагиоклаз (пл) 40%, ортоклаз (ор) 30% и кварц (кв) 30% выделены две зоны изменения. В первой зоне мощностью 5 м плагиоклаз замещен каолинит-монтмориллонитовым агрегатом, в котором каолинита (к) во много раз больше монтмориллонита (м), реликтовые первичные минералы этой зоны — ортоклаз и кварц. Во второй зоне мощностью 0,7 м плагиоклаз и две трети общего количества ортоклаза замещены глинистым агрегатом, в котором гидрослюда (г) преобладает над каолинитом и замещает его; в породе сохранился весь первичный кварц и третья часть исходного количества ортоклаза.
Зонограмма показывает устойчивость минералов к замещению, минеральный состав пород каждой зоны с выделением реликтовых и новообразованных минералов и указанием количественных соотношений минералов, состав псевдоморфоз по каждому замещенному минералу, последовательность минералообразования в полиминеральных псевдоморфозах с длительной историей формирования, зональность и мощность ореола измененных пород. Нижняя часть зонограммы представляет собой колонку растворения, а верхняя — колонку осаждения.