Ідентифікація порід і мінералів. Петрографічний аналіз. Шліховий метод. Генетичні типи четвертинних відкладів

Загалом сучасні дослідження мінералів охоплюють рентгеноструктурне вивчення (діагностика мінералу, поліморфних і політипних модифікацій, з’ясування чи уточнення кристалічної структури, визначення параметрів елементарної комірки тощо), виявлення природи забарвлення, люмінесценція мінералів, рентгеноспектральне мікрозондування, інфрачервона спектроскопія, електронний парамагнітний резонанс, ядерний магнітний резонанс, квантово-оптичні та інші методи. Вони допомогли проникнути в надзвичайно тонкі деталі будови, складу та властивостей мінералів, відкрити світ нових явищ [4].

Для ідентифікації вапняків, мергелів, крейди крапають соляною кислотою на їхню поверхню. Вона має активно шипіти. Розчинні у воді мінерали визначають за смаком – солоний смак у галітів, гірко-солоний – сильвінів. Нерозчинні у воді мінерали визначають за твердістю. Якщо ніготь залишає слід на поверхні, то це м’який мінерал, наприклад, гіпс; якщо залишає слід лезо ножа – кальцит; твердий мінерал дряпає скло – кварц.

Якщо кількість мінералів у гірській породі дорівнює або перевищує 10% (за об’ємом), то вони називаються головними породоутворювальними, якщо менше 10% – другорядними.

Діагностику уламкових порід виконує наука петрографія. Петрографічний аналіз – це вивчення речовинного складу гірських порід. Для досліджень використовують мікроскопічні (під мікроскопом) і термічні (температурні впливи) методи.

В уламкових породах розрізняють такі складові частини:

Зерна (уламки) – це уламкові частинки, які зазвичай утворюють каркас осаду.
Матрикс – це дрібніші уламки, які розташовуються між зернами.
Цемент – мінеральне новоутворення, яке виникло у постседиментаційних умовах і трапляється у межах колишніх пустот осадів. За складом цемент може бути кременистим, залізистим і карбонатним, а за співвідношенням уламків і цементуючого матеріалу – базальний, виповнення пор, плівковий і контактовий.
Пори – проміжки, які не зайняті зернами, матриксом або цементом [47]. Пори можуть вміщувати гази, заповнюватись рідинами, а за певних температур і тиску – і рідиною, і газом.

Під час характеристики називають взаємозв’язки між цими елементами в породі.

У петрографічній характеристиці породи зазначають:

назву;
походження;
вміст головних породотвірних мінералів;
вміст включень і мінералів, зачислених до шкідливих домішок;
текстурні та структурні особливості;
мікротріщинуватість;
вторинні зміни;
враховування інших порід і мінералів – твердіших і крихких;
глинисті прошарки чи інші домішкові породи.

Поширений спосіб детального обстеження уламкових порід – шліховий метод. Шліх – це концентрат важких мінералів. До важких належать мінерали густиною понад 2,8. Це всі мінеральні зерна, які тонуть у бромоформі (мають густину понад 2890 кг/м³). Це самородне золото, платина, діаманти, олово, ртуть, титан, цирконій, ільменіт, рутил, магнетит, вольфраміт та ін. Здебільшого темноколірні мінерали та рудні формації порід. Шліховий метод полягає у промиванні у воді порції уламкових порід спеціальними пристроями – лотками чи гвинтовими сепараторами. Легкі мінерали під час збовтування спливають, а важкі залишаються на дні. До легких мінералів належить кварц, польовий шпат, глинисті мінерали, кальцит, доломіт, цеоліт та ін. Залишок з важких мінералів детально розглядають під лупою чи мікроскопом для виявлення цінних елементів. Метод широко застосовують для пошуків розсипних родовищ корисних копалин. Вони приурочені до таких форм рельєфу: долини малих і середніх гірських річок (алювіальні розсипи), широкі вододіли з рудними тілами в основі (елювіальні розсипи), делювіальні схили, деякі узбережжя морів і великих озер (прибережно-морські й озерні розсипи). Знання геоморфологічних умов ділянки має важливе значення для ефективного відбору проб під час шліхового аналізу.

Крім шліхового аналізу, застосовують такі методи.

Відбір середньої валової проби. Відбирають 300 штук уламків, серед яких визначають переважаючі за назвами породи.
Відбір проб за окремими гранулометричними фракціями: з кожної фракції відбирають 100 зерен і визначають переважаючий тип порід.

Для ідентифікації мінералів у глинистих відкладах використовують рентгеноструктурні, термічні, методи хроматичного забарвлення порошків різними реактивами, а також методи відстоювання та центрифугування.

Вивчення петрографічного та мінералогічного складу допомагає виявляти області денудації і знесення гірських порід, динаміку процесів денудації, перспективність регіону на наявність корисних копалин, а також безпосередньо розвідувати родовища. Крім того, ці методи потрібні для проведення палеогеографічних реконструкцій і стратиграфічного розчленування відкладів.

Відклади, які утворилися протягом четвертинного періоду, називають четвертинними або антропогеновими (нижньо-, середньо-, верхньоплейстоценові Q_1-3 та голоценові Q₄). Їх класифікують за генезисом [12, 14].

Головні генетичні типи четвертинних відкладів такі:

елювіальні (eQ) – продукти вивітрювання материнських гірських порід, які не зносяться водою чи іншими чинниками, а зберігаються на місці їхнього утворення. Склад елювію змінюється у глибину: з поверхні залягають глини зі жорствою або щебенем, у нижній частині – щебінь і брили;
алювіальні (аQ) – відклади руслових потоків. Розрізняють три їхні фації – заплавну, руслову, старичну. Заплавна фація представлена малопотужним покривом супісків і суглинків з лінзами піску. Руслова фація складається з сортованого гравійно-піщаного і косошаруватого матеріалу (на рівнині) або галечники (у горах). Старична фація складається з алевритово-глинистих відкладів, іноді з прошарками торфу;
делювіальні (dQ) – накопичення на нижніх ділянках схилів тонкого піщано-глинистого матеріалу, який приносять талі чи дощові води з вищих ділянок;
пролювіальні (рQ) – відклади русел тимчасових потоків, часто у вигляді конусів виносу. У верхів’ях конусів виносу відкладаються великі уламки – галечник, гравій, а в середній і нижній частині – піщаний і глинистий матеріал;
льодовикові (гляціальні gQ) – накопичення льодовиком піщано-глинистих відкладень у його основі або безпосередній близькості від краю (інша назва – морени). Представлені валунами, галькою, гравієм, піском, моренними суглинками;
воднольодовикові (флювіогляціальні fQ) – відклади утворені талими водами льодовика та перенесені на деяку відстань від його краю. Головно піщані утворення, а також стрічкові глини;
морські четвертинні відклади (mQ) – сформовані діяльністю моря. Накопичуються у латеральній зоні (теригенні відклади – лат. terra – земля), на узбережжі, шельфі та материковому схилі;
озерні (лімнологічні lQ) – відклади, які формуються у чаші озерних котловин. Для вологого клімату характерні теригенні (від глин до галечників) і органогенні осади, для посушливого клімату – хемогенні осади;
біогенні (bQ) – утворюються на автохтонних торфовищах (низинних і верхових). У болотних масивах накопичуються болотні відклади;
колювіальні (сQ) – обвально-осипні та зсувні відклади. Представлені брилами, щебенем, а зсувні – суглинистим і глинистим матеріалом;
еолові (вітрові vQ, eolQ) – перенесені вітром накопичення. Розрізняють еолові піски й еолові леси. Леси (ed, vd) сформувалися в плейстоцені внаслідок вітрової діяльності у прильодовиковій зоні материкових зледенінь. Частина лесового пилу могла перевідкладатися водними потоками. Накопичувався пил за допомогою рослин і ґрунтових процесів, які скріпляли частинки;
відклади змішаного генезису. Утворилися за одночасної дії декількох геологічних процесів, наприклад, озерно-алювіальні, делювіально-пролювіальні.

Вивчаючи гірські породи на окремих ділянках, можна скласти уявлення про геологічну будову значної території, умови формування в цілому та кожного геологічного горизонту окремо.