Опробование интрузивных пород

Породы всех выделенных при геологических наблюдениях интрузивных фаз и фаций, а также продукты контактового метаморфизма подлежат опробованию, целью которого является отбор материала для определения различных качественных и количественных характеристик пород и минералов.

Универсальной системы отбора проб не существует, поэтому можно дать лишь самые общие рекомендации. Выбор того или иного метода опробования зависит от задач, которые ставит перед собой исследователь. При этом необходимо иметь четкое представление о качестве материала, из которого берутся пробы, т. е. знать, в какой степени он пригоден для решения поставленной задачи. Породы, из которых отбираются пробы для определения первичного состава, должны быть наиболее свежими, без корок или каких-либо других следов поверхностного разрушения и выветривания. Они не должны содержать жильного материала, ксенолитов вмещающих пород и нести признаков гибридизма, кроме случаев, когда этот процесс является целью исследования, При сильной фациальной изменчивости пород приходится самостоятельно опробовать центральные, приконтактовые и придонные части интрузивных тел. Это требование становится обязательным при изучении небольших гипабиссальных интрузий, характеризующихся широким развитием процессов гибридизма. Опробуемые породы не должны быть затронуты наложенными процессами, пробы предназначенные для изучения характеристики наложенных процессов, берутся из пород, измененных в разной степени. Опробованию подлежат не только главные петрографические разности пород, но и все связанные с ними жильные производные, в том числе и кварцевые жилы.

Чем больше объем пробы, тем ближе она отвечает среднему значению для интрузивной фазы, поэтому большинство исследователей предпочитает пробы большой массы, составленные из мелких штуфов, отобранных точечным способом с площади определенных размеров. Чем меньше число проб или чем больше требуемая точность, чем обширнее должна быть площадка опробования. Например, при взятии лишь одной пробы на силикатный анализ, характеризующий химический состав той или иной интрузивной фазы, площадкой опробования может служить вся территория развития данной интрузивной фазы. Минералогические пробы, число которых на фазу обычно не превышает 5—10, чаще всего с площадки размером 10х10 или 20х20 м. В первом случае при массе пробы 10 кг достигается получение средних проб для ведущих акцессорных минералов, во втором—средних проб практически для всех имеющихся в породе минералов, в том числе и для минералов поздней стадии образования, распределенных крайне неравномерно.

Если желательно избежать разнобоя в методике отбора проб, то приходится использовать штуфной способ, который применим в любых условиях, включая опробование горных выработок и керна. При этом необходимая точность исследования должна достигаться за счет увеличения числа проб. Оптимальная масса штуфных минералогических проб составляет 2 кг, геохимических—0,3 кг. Но обычно отбираются пробы массой на 1—1,5 кг больше с тем, чтобы эту часть пробы использовать для очистки дробилки от материала предыдущей пробы.

Особенно тщательно приходится отбирать пробы из пегматитов и кварцевых жил, в которых рудные минералы и химические элемента распространены чрезвычайно неравномерно, образуя отдельные участки с очень высоким содержанием тех или иных компонентов. В этих случаях пробы следует отбирать бороздовым способом вкрест простирания жил. В случае зональных тел каждую зону опробуют отдельно.

Для некоторых видов анализов (определения абсолютного возраста отбора мономинеральиых фракций и т. п.) могут понадобиться пробы 10, 20 и даже 200—500 кг. Необходимый вес таких проб определяется геологом исходя из предварительной, обычно визуальной, оценки содержаний интересующего его минерала в породе и потерь при дроблении которые могут составлять до 1/3 от исходной пробы. Для радиологических проб учитывается еще и предполагаемый возраст пород и минералов.

Естественно, что по одной пробе нельзя судить о колебаниях состава пород, поэтому из каждого выделенного геологического подразделения рекомендуется отбирать несколько проб. Считается, что для точной количественной характеристики объекта необходимо иметь 30—50 проб. При меньшем объеме опробования мера доверия к полученным результатам снижается. Пределом, при котором еще можно оценить точности данных, является 5 определений. Такое число проб принимается как минимальное при отборе материала на дорогостоящие виды анализ; (силикатный, минералогический, радиологический). Разности пород, играющие в строении интрузивной фазы подчиненную роль, в этом случае опускаются или характеризуются 2—3 пробами, позволяющими произвести сравнение их вещественного состава с составом типичных разностей.

Пункты отбора проб должны быть расположены по возможности равномерно, иначе придется учитывать объем отдельных частей интрузивного тела, для которых данные пробы являются представительными. Это обычно приводит к увеличению необходимого количества проб, так как каждая часть объекта опробуется самостоятельно. Вместе с тем последний метод наиболее точен, так как позволяет учитывать отдельные прослои с различным составом, например горизонты, обогащенные магнетитом или хромитом в стратифицированных интрузиях. Таким образом, систему опробования, как правило, можно улучшить и уменьшить связанные с ней ошибки путем увеличения числа проб. С другой стороны, это приводит к дополнительным затратам, которые могут быть оправданы лишь в том случае, когда при более простой системе опробования не достигается требуемая точность получаемых данных.

Все виды опробования сопровождаются взятием образцов, шлифов, иногда аншлифов. Поскольку эти же образцы служат материалом для петрофизических исследований, они должны обладать примерно кубической формой с приближенно плоскими гранями, без каверн и выступов на поверхности. При необходимости составления детальной петрофизической классификации интрузивных пород и петрофизических карт района целесообразно отбирать дополнительное количество образцов по отдельным опорным профилям, пересекающим интрузивные массивы вкрест их удлинения. Точки отбора образцов по профилям следует выбирать по возможности с равными интервалами, сгущая их вблизи контактов пород, зон дробления и тектонических нарушений. При выборе расположения опорных профилей необходимо учитывать данные карт физических полей, составленных на основании геофизических работ. Профилями следует пересекать основные магнитные, радиоактивные и гравитационные аномалии, установленные в районе работ.

В пунктах отбора проб и образцов выполняются дополнительные геологические наблюдения. В полевом дневнике приводятся детальное описание опробуемой породы, ее геологическое положение и характер обнаженности. В журнале опробования отмечается факт взятия пробы, указывается, типична ли она для изучаемой фазы или представляет собой редкую разновидность. Если пробы берутся для характеристики процессов гибридизма, метасоматоза или выветривания, необходимо уточнить степень изменения породы. Места пробоотбора отмечаются на карте фактического материала с указанием вида пробы.

Отбор фауны и флоры

Описание захоронений и отбор остатков фауны и флоры с последующим их определением производятся в целях уточнения корреляции разрезов, а также для обоснования геологического возраста выделяемых на карте литостратиграфических подразделений.

Кроме того, родовой состав фауны и флоры в сочетании с литологическими данными, палеоэкологическими и тафономическими наблюдениями (см. выше) дает дополнительные материалы для восстановления условий осадконакопления, уточнения фаций и палеогеографических обстановок. Все это в совокупности помогает оценить перспективность толщи на определенные виды осадочных полезных ископаемых.

Помимо общепринятых правил составления этикетки и тщательной упаковки хрупких образцов необходимо при сборах фауны и флоры иметь в виду следующее.

1. Все местонахождения фауны и флоры, а также сборы из них точно фиксируют на карте, в дневниках и на схемах (зарисовках) строения разрезов, где привязывают к слоям. Отобранные палеонтологические образцы вписывают в журнал регистрации образцов фауны и флоры.

2. Отбирают из коренного залегания типичные формы наилучшей сохранности и, кроме того, вариететы по размерам и характеру сохранности. Если наблюдается массовое скопление одной или нескольких форм, то отбирают большое количество экземпляров для биостатистической обработки показателей каждого вида.

3. При описании массового местонахождения оценивают количественное соотношение разных форм и отбирают пропорциональное их количество.

4. При отборе палеонтологических материалов из осыпей устанавливают с максимальной достоверностью происхождение материала из определенного горизонта разреза. Однако и в этом случае в дневнике и на этикетках указывают, что образец взят не из коренного залегания.

5. При возможности отбирают крупные плиты породы с фауной (флорой), показывающие способ ее захоронения и распределения в породе. При этом обозначаются нижняя и верхняя поверхность плиты и ориентировка ее по странам света (приведенная для дислоцированных пород к нормальному положению). При совместном захоронении фауны и флоры весьма желателен отбор плит породы с естественным взаимным расположением в них типичных форм.

6. Особо хрупкие остатки или нежные отпечатки отбирают только вместе с вмещающей породой для квалифицированного их извлечения при камеральной обработке.

7. Образцы породы для картологических исследований отбирают в большом количестве — по 1—2 кг углистой «растительной трухи» для последующей отмывки семян и плодов.

8. Сбор материала из местонахождений флоры необходимо проводить послойно и наиболее полно, с отражением всех имеющихся в местонахождении видов, форм захоронения и степени сохранности. При большой насыщенности породы растительными остатками наиболее желателен отбор их в поле в виде крупных плит, которые в камеральной обстановке должны быть отпрепарированы специалистами.

9. Если имеется углефицированная или минерализованная древесина (стволы, пни, ветки), сохранившая растительную структуру, то такие образцы отбирают отдельно для определения родовой принадлежности древесины.

10. Раскопки скоплений костей и скелетов позвоночных проводят палеонтологи. Отдельные кости и части скелетов, если они непрочны, либо извлекают вместе с породой, либо аккуратно окапывают и извлекают после закрепления на месте залегания.

Принципы отбора образцов для микропалеонтологических и палинологических исследований. Для увязки разрезов и датировки осадочных толщ в последние годы все шире используют различные микропалеонтологические методы. К ним относятся в первую очередь определения спор и пыльцы растений, остатков скелетных простейших—диатомей, радиолярий, мелких фораминифер и других микрофоссилий, а также ракообразных—филлопод и остракод.

Палинологические определения иногда служат единственным надежным способом увязки и датировки континентальных толщ, в которых нередко отсутствуют макрофауна и листовая флора. Доказана также полная применимость палинологического метода для отложений моря в пределах континентального шельфа, куда обычно обильно заносится пыльца с прилегающей суши. И, наконец, совершенно неоценимы палинологические данные для корреляции смежных разнофациальных разрезов морских и континентальных толщ. При отборе образцов на палинологический анализ следует учитывать, что споры и пыльца обычно лучше сохраняются в глинистых разностях пород и, как правило, отсутствуют в красноцветных отложениях (на спорово-пыльцевой анализ отбирают породы из серо- и зеленоцветных прослоев), а, напротив, обильны в углистых и битуминозных осадках восстановительных геохимических фаций.

Для правильной стратиграфической и палеогеографической интерпретации палинологических анализов совершенно необходимо иметь в виду разную способность видов пыльцы переноситься ветром и водой, а также сохраняться в ископаемом состоянии. Эти факторы могут оказывать существенное влияние на состав аллохтонных в морских толщах палинологических комплексов, заметно изменяя их сравнительно с синхронными комплексами континентальных отложений того же региона.

На изучении мелких фораминифер иногда бывают основаны региональное расчленение и межрегиональная корреляция монотонных пелагических отложений фаций открытого моря, где в отличие от прибрежных фаций моллюсков мало. Обычно мелкие фораминиферы являются породообразующими организмами в мергельно-меловых отложениях теплых морских бассейнов мезозоя и кайнозоя. В более холодных водах породообразующая роль обычно переходит к кремнистым простейшим — диатомовым, радиоляриям и отчасти к силикофлагеллатам—жгутиковым. Их панцири составляют существенную часть опок, опоковых глин и диатомитов. Здесь комплексы мелких кремнистых организмов обычно служат основой для расчленения и корреляции морских толщ.

Однако в областях господства фораминиферовых илов—современных мергельно-меловых пород—бывают участки и стратиграфические интервалы, изобилующие диатомеями. Довольно широко распространены диатомеи и в озерно-континентальных отложениях, особенно в вулканических областях, где воды обогащены кремнеземом. Обилие свежих вулканических продуктов способствует местному накоплению диатомитовых осадков и в морях; напротив, среди кремнистых песчаников, песков и опок наряду с разнообразными диатомовыми можно встретить и фораминиферы. Последние в таких случаях чаще принадлежат к так называемым агглютинированным формам, скелетный панцирь которых склеен из мелких песчинок.

Особое место в корреляции морских палеонтологически слабо охарактеризованных толщ с недавних пор принадлежит нанопланктону, и в частности группе микроскопических водорослей кокколитофорид (кембрий—неоген). Морфологически разнообразные элементы их карбонатного панциря — кокколиты — выявляются под электронным микроскопом (3000^х—10000^х) даже в перекристаллизованных карбонатных толщах, считавшихся ранее «немыми» (С. И. Шумейко, 1976, 1967 гг.; Б. М. Камелл и Д. Рауп, 1973 г.).

Мелкие ракообразные—остракоды и филлоподы—встречаются и в морских осадках и в озерных (солоноватоводных и пресноводных) от палеозоя до кайнозоя. Руководящее значение они имеют преимущественно для континентальных — озерных и болотно-озерных—отложений застойных вод. Их остатки нередко находятся здесь в массовом количестве на плоскостях наслоения. При этом остракоды, имеющие раковину из углекислого кальция, приурочены главным образом к известковистым пелитовым осадкам палеозоя и мезо-кайнозоя. Они иногда переполняют породу, образуя топкие белесые прослои (в несколько сантиметров)—«остракодовые горизонты». Поиски горизонтов с остракодами проводят непосредственно в поле, путем тщательного просмотра под лупой плоскостей наслоения глинисто-алевритовых карбонатных пород.

Листоногие ракообразные — филлоподы — обитатели мелководных и прибрежных участков солоноватоводных и пресноводных водоемов. Массовые отпечатки их хитиновых раковинок встречаются на плоскостях наслоения у древних береговых линий и отмелей, в других же местах они рассеяны в глиннсто-алевритовых осадках. Они характерны для углистых пород палеозоя и мезозоя. Встречаются нередко в непосредственной близости от почвы и кровли угольных пластов в фациях застойных озер; на основе комплексов филлопод главным образом построена биостратиграфия некоторых угленосных бассейнов. Образцы на определение филлопод отбирают после просмотра плоскостей наслоения глинистых пород под лупой.

Остатки насекомых местами образуют значительные скопления (Каратау) и могут служить для датировки вмещающих их толщ (Dз). Для нижнепалеозойских толщ руководящими микропалеонтологическими остатками могут быть различные проблематические органогенные образования либо недавно обособленные новые группы ископаемых. К ним, например, относятся следующие.

1. Конодонты — микроскопические зубоподобные остатки организмов, состоящие из фосфорнокислого кальция. Предполагают, что они произошли или от примитивных рыб, или червей, или брюхоногих. По искусственной морфологической классификации выделено около 250 родов и 2600 видов конодонтов (С. П. Сергеева, 1969 г.). Наибольшее количество конодонтов находят в отложениях ордовика, силура и девона.

2. Хитинозои — новая группа ископаемых остатков организмов. Представляют собой субмикроскопические (до 2 мм) хитиноидные скелетные образования, происхождение которых связывают с червями или гастроподами. Находят часто вместе со сколекодонтами—хитиноидными остатками челюстного аппарата червей (А. М. Обут, 1969 г.). По искусственной сисЛекциятике выделено 4 семейства и 35 родов, приуроченных к стратиграфическому интервалу ордовик — силур — девон в карбонатных осадках платформенных морей (например, в Прибалтике, Скандинавии, Подолии).

3. Акритархи — генетически, по-видимому, неоднородные и морфологически различные микрофоссилии, классификация которых основана на скульптурах оболочек. Их происхождение чаще связывают с древними одноклеточными морскими планктонными водорослями. Для выделения из карбонатных пород микрофоссилии применяют метод кислотной обработки специально отбираемых образцов.

Надо подчеркнуть, что для правильного использования в стратиграфических целях палеонтологических данных решающую роль играет определение всего комплекса форм, количественного соотношения видов в комплексе и установление тенденций изменения палеонтологических комплексов по разрезу. Только соблюдение этих трех условий делает эффективным и убедительным использование палеонтологических методов для увязки разрезов и датировки горизонтов осадочных толщ. В частности, палеонтологическим методом можно установить явление стратиграфической конденсации—совместного залегания разновозрастной фауны в результате скрытого перемыва осадков (такова, например, толща известняков «аммонитико Россо» в Средиземноморье, с фауной ранней, средней и поздней юры).

При отборе образцов на те или иные виды микропалеонтологических определений целесообразно исходить из общих закономерностей распространения палеонтологических групп по типам пород и фациям, учитывать прежние сборы по району и иметь в виду необходимость характеристики микроостатков по всему геологическому разрезу. Особенно детального палеонтологического изучения требуют отложения, вмещающие осадочные полезные ископаемые,— сам продуктивный горизонт, породы его почвы и кровли. Тщательно проводят поиски и сбор органических остатков из толщ, имеющих активные контакты с магматическими телами, для обоснования возраста последних.

Основные технические правила отбора образцов на микропалеонтологический анализ сводятся к следующему.

1. Исходя из требований к детальности расчленения разрезов при геологической съемке масштаба 1: 50000 («Основные положения...», 1968 г.), интервал отбора образцов на микропалеонтологические исследования, как правило, не превышает 0,5 м. Образцы должны характеризовать весь разрез изучаемого слоя (толщи). Наиболее часто (через10—20 см) их берут у кровли и почвы или в вызывающих сомнения участках разреза, реже—в однородной средней части слоя (для мощных однообразных пачек через 1—2 м).

2. Отбор образцов удобнее вести одновременно с описанием разреза. С расчищенной свежей поверхности описываемого слоя (или керна) отбирают штуф породы на палинологический и диатомовый анализы по 0,2—0,3 кг, на определение мелких фораминифер и других микрофоссилий—до 1 кг. Должна быть исключена возможность заноса материала со стороны.

3. Соблюдается последовательность отбора и составления этикеток для образцов, с точной фиксацией их положения при описании разреза и на его схеме.

4. Отбор образцов на палинологический, диатомовый, картлогический анализ предпочтительно вести из наиболее тонкозернистых пород, обогащенных органическим материалом (ископаемые почвы, гумусированные и сапропелитовые илы, углистые породы). На микрофауну лучше отбирать мергелистые породы, прослои с глауконитом или окрашенные органическим материалом.