Петрография - Википедия - Petrography

Петрография это филиал петрология который фокусируется на подробном описании горные породы. Того, кто изучает петрографию, называют петрограф. В минеральная содержание и текстурный подробно описаны взаимоотношения внутри породы. Классификация горные породы основан на информации, полученной во время петрографический анализ. Петрографические описания начинаются с полевых заметок на обнажении и включают макроскопическое описание ручных образцов. Однако наиболее важным инструментом для петрографа является петрографический микроскоп. Детальный анализ минералов по оптическая минералогия в тонкий срез микротекстура и структура имеют решающее значение для понимания происхождения породы. Электронный микрозонд или же атомный зонд томографический анализ отдельных зерен, а также химический анализ всей породы атомная абсорбция, Рентгеновская флуоресценция, и спектроскопия лазерного пробоя используются в современной петрографической лаборатории. Отдельные минеральные зерна из образца породы также могут быть проанализированы дифракция рентгеновских лучей когда оптических средств недостаточно. Анализ микроскопических жидкие включения внутри минеральных зерен с помощью ступени нагрева на петрографическом микроскопе дает ключ к разгадке условий температуры и давления, существующих во время образования минерала.

История

Петрография как наука началась в 1828 году, когда шотландский физик Уильям Николь изобрел технику производства поляризованный свет разрезая кристалл Исландский лонжерон, разнообразие кальцит, в специальную призму, получившую название Призма николя. Добавление двух таких призм к обычному микроскопу превратило прибор в поляризационный, или петрографический микроскоп. Используя проходящий свет и призмы Николя, можно было определить внутренний кристаллографический характер очень крошечных минеральных зерен, что значительно расширило знания о составляющих породы.

В 1840-х годах разработка Генри С. Сорби и др. прочно заложили основы петрографии. Это была методика изучения очень тонких пластов породы. Срез камня прикрепляли к предметному стеклу микроскопа, а затем шлифовали настолько тонко, что свет мог проходить через минеральные зерна, которые в противном случае казались непрозрачными. Положение прилегающих зерен не нарушалось, что позволяло анализировать рок текстура. Тонкая секция петрография стала стандартным методом изучения горных пород. Поскольку текстурные детали в значительной степени способствуют пониманию последовательности кристаллизации различных минеральных компонентов в породе, петрография перешла в петрогенезис и, в конечном итоге, в петрологию.

Во второй половине девятнадцатого века петрография развивалась в Европе, в основном в Германии.

Методы исследования

Макроскопические персонажи

Макроскопические характеристики горных пород, видимые на ручных образцах без помощи микроскопа, очень разнообразны, и их трудно описать точно и полностью. Геолог в этой области зависит главным образом от них и от нескольких грубых химических и физических тестов; а для инженера-практика, архитектора и карьера все они важны. Хотя сами по себе они недостаточны для определения истинной природы породы, они обычно служат для предварительной классификации и часто дают всю необходимую информацию.

С маленькой бутылкой кислота чтобы проверить карбонат извести, нож, чтобы установить твердость Изучение горных пород и минералов, а также карманная линза для увеличения их структуры, полевой геолог редко затрудняется, к какой группе принадлежит горная порода. Таким образом, часто невозможно определить мелкозернистые частицы, а мельчайшие минеральные компоненты всех пород обычно можно установить только при микроскопическом исследовании. Но легко увидеть, что песчаник или песчаник состоит из более или менее округлых, истертых водой песчинок, и если он содержит тусклые, выветрившиеся частицы полевого шпата, блестящие чешуйки слюды или мелкие кристаллы кальцита, они также редко ускользают от наблюдения. Сланцы и глинистые породы обычно мягкие, мелкозернистые, часто слоистые и нередко содержат мельчайшие организмы или фрагменты растений. Известняки легко маркируются лезвием ножа, легко вскипают от слабой холодной кислоты и часто содержат целые или сломанные раковины или другие окаменелости. Кристаллическая природа гранита или базальта очевидна с первого взгляда, и хотя первый содержит белый или розовый полевой шпат, прозрачный стекловидный кварц и блестящие чешуйки слюды, другой показывает желто-зеленый оливин, черный авгит и серый стратифицированный плагиоклаз.

Другие простые инструменты включают паяльную трубку (для проверки плавкости отслоившихся кристаллов), гониометр, магнит, увеличительное стекло и весы для измерения удельного веса.[1]

Микроскопические характеристики

Микрофотография вулканический песчинка; верхнее изображение - плоско-поляризованный свет, нижнее изображение - кросс-поляризованный свет, шкала слева по центру - 0,25 миллиметра.
Основная статья: Оптическая минералогия

Когда имеешь дело с незнакомыми типами или с горными породами, настолько мелкозернистыми, что составляющие их минералы не могут быть определены с помощью ручной линзы, используется микроскоп. Характеристики, наблюдаемые под микроскопом, включают цвет, изменение цвета под плоскостью поляризованный свет (плеохроизм, производимый нижним Призма николя, или совсем недавно поляризационные пленки ), характеристики разрушения зерен, показатель преломления (по сравнению с монтажным клеем, обычно Канадский бальзам ) и оптической симметрии (двулучепреломляющий или же изотропный ). В целомэтих характеристик достаточно, чтобы идентифицировать минерал и часто довольно точно оценить его основной элементный состав. Процесс идентификации минералов под микроскопом довольно тонкий, но также механистический - можно было бы разработать идентификационный ключ что позволит компьютеру сделать это. Более сложная и искусная часть оптической петрографии - это выявление взаимосвязей между зернами и их соотнесение с особенностями, видимыми на ручном образце, на обнажении или на картировании.

Разделение компонентов

Распространенным подходом является разделение ингредиентов порошка измельченной породы для получения чистых образцов для анализа. Это может быть выполнено с помощью мощного электромагнита регулируемой силы. Слабое магнитное поле притягивает магнетит, затем гематит и другие железные руды. Силикаты, содержащие железо, следуют в определенном порядке: последовательно извлекаются биотит, энстатит, авгит, роговая обманка, гранат и подобные ферромагнезиальные минералы. Наконец, остаются только бесцветные немагнитные соединения, такие как мусковит, кальцит, кварц и полевой шпат. Также полезны химические методы.

Слабая кислота растворяет кальцит из дробленого известняка, оставляя только доломит, силикаты или кварц. Плавиковая кислота атакует полевой шпат раньше кварца и, если ее использовать осторожно, растворяет их и любой стекловидный материал в каменном порошке, прежде чем он растворяет авгит или гиперстен.

Еще более широкое применение находят методы разделения по удельному весу. Самый простой из них - взимание, который широко применяется для механического анализа почв и обработки руд, но не так успешен с горными породами, поскольку их компоненты, как правило, не сильно различаются по удельному весу. Используются жидкости, которые не разрушают большинство породообразующих минералов, но имеют высокий удельный вес. Растворы йодида ртути (пр. Гр. 3.196), бортовольфрамата кадмия (пр. Гр. 3,30), метиленйодида (пр. Гр. 3,32), бромоформа (пр. Гр. 2,86) или ацетиленбромида (пр. Гр. 3.00) являются основными используемыми жидкостями. Их можно разбавить (водой, бензолом и т. Д.) Или сконцентрировать испарением.

Если порода представляет собой гранит, состоящий из биотита (пр. Гр. 3.1), мусковита (пр. Гр. 2,85), кварца (пр. Гр. 2,65), олигоклаза (пр. Гр. 2,64) и ортоклаза (пр. Гр. 2,64). 2.56) измельченные минералы плавают в йодистом метилене. При постепенном разбавлении бензолом они выпадают в осадок в указанном выше порядке. Простые в теории, эти методы утомительны на практике, особенно с учетом того, что один минерал, образующий породу, обычно окружает другой. Однако умелое обращение со свежими и подходящими породами дает отличные результаты.[1]

Химический анализ

Помимо невооруженного глаза и микроскопических исследований, большое практическое значение для петрографа имеют химические методы исследования. Измельченные и отделенные порошки, полученные описанными выше способами, могут быть проанализированы для определения химического состава минералов в породе качественно или количественно. Химические испытания и микроскопическое исследование мельчайших зерен - изящные и ценные средства различения минеральных компонентов мелкозернистых пород.

Таким образом, наличие апатита в разрезах горных пород устанавливается путем покрытия голого разреза раствором молибдата аммония. Над кристаллами рассматриваемого минерала образуется мутный желтый осадок (что указывает на присутствие фосфатов). Манисиликаты нерастворимы в кислотах и ​​не могут быть протестированы таким способом, но другие частично растворяются, оставляя пленку желатинового кремния, которая может быть окрашена красящими веществами, такими как анилиновые красители (нефелин, анальцит, цеолиты и т. Д.).

Полный химический анализ горных пород также широко используется и важен, особенно при описании новых видов. Анализ горных пород в последние годы (в значительной степени под влиянием химической лаборатории Геологической службы США) достиг высокого уровня детализации и сложности. Может быть определено до двадцати или двадцати пяти компонентов, но для практических целей знание относительных соотношений кремнезема, глинозема, оксидов железа и железа, магнезии, извести, поташа, соды и воды помогает нам в определении содержания положение рока в общепринятых классификациях.

Химического анализа обычно достаточно, чтобы указать, является ли порода вулканической или осадочной, и в любом случае точно показать, к какому подразделению этих классов она относится. В случае метаморфических пород часто устанавливается, была ли первоначальная масса осадком или вулканическим происхождением.[1]

Удельный вес

Удельный вес горных пород определяется с помощью весов и пикнометра. Он наиболее высок в породах, содержащих больше всего магнезии, железа и тяжелых металлов, а меньше всего - в породах, богатых щелочами, кремнеземом и водой. Он уменьшается с выветриванием. Как правило, удельный вес горных пород с одинаковым химическим составом выше, если он высококристаллический, и ниже, если он полностью или частично стекловидный. Удельный вес наиболее распространенных пород колеблется от 2,5 до 3,2.[1]

Археологические приложения

Археологи использовать петрографию для выявления минеральных компонентов в керамика. Эта информация связывает артефакты с геологическими районами, где было добыто сырье для керамики. Помимо глины, гончары часто использовали обломки горных пород, обычно называемые «закалкой» или «апластиками», чтобы изменить свойства глины. Геологическая информация, полученная из компонентов керамики, дает представление о том, как гончары выбирали и использовали местные и неместные ресурсы. Археологи могут определить, была ли керамика, найденная в конкретном месте, произведена на месте или продана из других мест. Такая информация, наряду с другими доказательствами, может подтвердить выводы о моделях расселения, группах и индивидуальная мобильность, социальные контакты и торговые сети. Кроме того, понимание того, как определенные минералы изменяются при определенных температурах, может позволить археологам-петрографам сделать выводы об аспектах керамика сам производственный процесс, например, минимальная и максимальная температуры, достигнутые во время первоначального обжига котла.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d Одно или несколько предыдущих предложений включают текст из публикации, которая сейчас находится в всеобщее достояние: Флетт, Джон Смит (1911). "Петрология ". В Чисхолме, Хью (ред.). Британская энциклопедия. 21 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. С. 323–333.

внешняя ссылка