8.2. Основные типы пород, встречаемые в районе учебной полевой практики

Глинистые породы разделяются на глины и аргиллиты, различающиеся по степени размокания образца при погружении в воду. Кроме относительно хорошо отсортированных глинистых пород (чистых глин и аргиллитов), часто встречаются смешанные разности, содержащие примеси более крупных обломков карбонатов и других компонентов.

Глина - горная порода, имеющая в сухом виде землистый вид, образующая с водой тестообразную массу, а при большом количестве воды глинистый раствор. При намокании глины разбухают, поглощают до 40—70 % воды. При высыхании объем их сокращается. Если на глину подышать, то может появиться землистый запах. Кусочек глины прилипает к языку, что указывает на ее тонкую пористость. Увлажненный комок скатывается в пальцах в валик или жгутик, из которого можно согнуть сплошное кольцо. Комочек глины после высыхания не рассыпается в руках при сдавливании. Такая структура обусловливает низкую поровую проницаемость, что и делает глины надежными флюидоупорами. В то же время глины высокопористые.

Глины распределяются на жирные (с незначительной примесью зерен кварца, халцедона и др.) и на тощие (со значительно большей примесью минералов). Жирная глина полируется ногтем, на ее поверхности при этом остаются блестящие полоски. Свежий излом пластичных жирных глин имеет жирный или шелковистый блеск и своеобразную гофрированную поверхность.

Глины могут иметь однородный, почти мономинеральный со­став или быть полиминеральными. Название породе дается после лабораторных исследований по преобладающей группе глинистых минералов. Глинистые породы состоят из тонкодисперсных (менее 0,01 мм) частиц обломочного образования, но главными породообразователями служат глинистые минералы: гидрослюды, каолинит, монтмориллонит и другие сложные алюмосиликаты, имеющие пластинчатое или игольчатое строение и образующие частицы размером менее 0,001 мм.

Наиболее часто встречаются гидрослюдистые глины. Они могут иметь массивную, слойчатую или пятнистую текстуру. Окраска гидрослюдистых глин может быть белой, но часто они окрашены различными примесями. Окислы железа придают глине кирпично-красный, бурый, малиновый, оранжевый цвет, свойственный окислительной обстановке, в которой происходило накопление осадков. Если накопление глин происходило в восстановительной обстановке, то окраска их может быть голубого, зеленого, серого, а иногда почти черного цвета. Гидрослюдистые глины, температура плавления которых ниже 1350°С, идут на приготовление обычного кирпича, цемента. Среди этих глин встречаются разности с повышенной жаростойкостью, используемые для производства канализационных труб, метлахской плитки и кислотоупорных изделий.

Каолинитовые глины дают хорошее “тесто”, их температура плавления около 1700°С, они используются для приготовления огнеупоров (кирпич и др). Наибольшую ценность имеют естественно отмученные, переотложенные жирные глины. Тощие разности каолинитовых глин хорошего “теста” не дают, оно плохо формуется.

Цвет каолинитовых глин может быть от белого до черного (у обогащенных углистым веществом). Причиной темной окраски могут быть и другие примеси.

Монтмориллонитовые глины, образующиеся в результате гельмиролиза (подводного разложения вулканических пеплов и туфов), встречаются реже, чем другие разности глин, еще реже встречаются их мономинеральные скопления. Обычной примесью к монтмориллониту служат другие глинистые минералы и обломочные частицы разного размера. Окраска монтмориллонитовых глин белая, зеленовато-серая, кремовая, светло-серая. Для них характерен жирный блеск, во влажном состоянии они создают ощущение жирности, мылкости. Легко разбухают в воде, значительно увеличивая при этом свой объем, на поверхности образуют густую вязкую массу, похожую на скользкий студень. После высыхания студень превращается в трещиноватую корку, что указывает на отсутствие пластичности у монтмориллонитов.

Одна из разновидностей монтмориллонитовых глин - бентонит широко используется для приготовления бурового раствора.

При визуальном изучении промышленные качества глин предварительно определяются по следующим признакам: красные или бурые глины не могут быть огнеупорными, но пригодны для изготовления обычного кирпича; белые или серые глины, а также темно-серые и черные глины могут оказаться огнеупорными; глины, кусочки которых размокли в воде и при этом сильно разбухают, - хорошие поглотители.

Аргиллиты - камнеподобная глинистая порода со значительным содержанием кремнезема, сильно уплотненная в процессе катагенеза. Они более твердые, чем глины (их иногда называют окаменевшими глинами), в воде не размокают, излом неровный, цвет различный. Аргиллиты не могут иметь монтмориллонитовый состав, так как эти минералы под горным давлением и при повышении температуры переходят в другие глинистые минералы.

Кроме пластичных разновидностей каолинитов встречаются и плохо размокающие в воде сухарные глины. Из них получается плохое “тесто”. В их составе, в отличие от пластичных глин, содержатся свободные окислы алюминия, чем они существенно отличаются от аргиллитов, к которым их иногда относят.

При описании глинистых пород надо дополнительно отмечать отношение к воде, пластичность, жирность, сухость глин.

Карбонаты - соли угольной кислоты Н₂СОз. Основными породообразующими минералами являются кальцит и доломит, слагающие широко распространенные, в том числе и в районе практики, карбонатные породы. Цвет карбонатной породы различен — от белого до красного и черного. Внешние признаки карбонатных пород: при отбивании молотком куска породы образуется много “муки”, часть которой “пудрит”молоток; ногтем не царапается, нож оставляет заметную царапину.

Основным признаком, отличающим карбонатные породы от обломочных, не имеющих карбонатного цемента, и от бескарбонатных глин, служит их реакция с 10°-ной соляной кислотой. Известняки, сложенные кальцитом, “вскипают”от капельки кислоты при всех условиях, доломиты взаимодействуют с кислотой или в порошке, или при подогреве (табл. 1).

Кальцит и доломит различаются реакциями окрашивания, их несколько, приведем две.

Реакция Малера. Кусочек породы помещают в пробирку с раствором медного купороса, кипятят 3—5 мин. Раствор сливают, остаток промывают водой. Известняк (кальцит) приобретает голубовато-зеленоватый цвет. Доломит не реагирует.

Реакция Киндена. Образец измельчают в порошок, помещают в пробирку и заливают 10 %-ным раствором хлорного железа (FеС1₃). Раствора необходимо 5 см³. Пробирку с пробой встряхивают. При этом кальцит превращается в гелеобразную красно-бурую массу. Доломит не реагирует. Определение примеси доломита в известняке (доломитистый известняк, доломитизированный известняк) проводится в лабораторных условиях.