Лабораторная работа №2. ЛИТОЛОГИЯ и структура осадочных терригенных ПОРОД

ЛИТОЛОГИЯ и структура осадочных терригенных ПОРОД.

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

1. Теоретическая часть

Осадочные горные породы обломочного (терригенного) происхождения – это сложно построенные полиминеральные агрегаты, образовавшиеся в результате седиментации, диагенеза, тектогенеза и метаморфизма. Исходным материалом, участвующим в формировании осадочных терригенных отложений являются обломки разнообразных пород: магматических, метаморфических, осадочных, привносимых в бассейн осадконакопления и некоторые вторичные минералы, образующиеся на дальнейших стадиях петрогенеза (диагенезе, эпигенеза и т.д.).

Под структурой осадочных терригенных пород понимают особенности её строения, обусловленные размерами, формой и соотношением отдельных минеральных составляющих (зерен и цемента) породы.

Различные размеры породообразующих обломков, их форма и степень отсортированности обуславливают формирование первичных структурных особенностей горных пород (крупно-, средне- и мелкозернистых). В зависимости от условий осадконакопления отдельные структурные разности чередуются, образуя текстурные особенности отложений.

Породы – коллекторы месторождений Западной Сибири представлены, в основном, терригенными (обломочными) песчано-алевролито-глинистыми породами полимиктового (разноминерального) состава. Структурные особенности таких пород связаны с формой, взаимным расположением и гранулометрическим распределением частиц, слагающих твердую фазу.

Основным цементирующим веществом песчаных и алевролитовых пород является глинистый материал, представленный главным образом каолинитом, хлоритом, гидрослюдой и смешанно-слойными образованиями ряда гидрослюда – монтмориллонит. Карбонатный цемент имеет подчиненное распространение. Влияние цемента на структурные особенности заключается, в первую очередь, в характерных размерах его частиц и особенностях распределении его в поровом пространстве (см. таблицу 2.1).

Таким образом, обобщенное представление о структуре горной породы можно получить, определив гранулометрический состав её твердой фазы. Кроме того, материалы гранулометрического анализа позволяют уточнить литологию пород - первичное макроописание литологии керна (см. лабораторную работу № 1).

Исследования гранулометрического состава пород обеспечиваются с помощью анализов: ситового (для частиц размером более 0,05 мм) и седиментационного (для частиц размером меньше 0,05 мм). Предварительно определяют потери массы пробы после обработки 25% соляной кислотой; как правило, они характеризуются содержанием в породе карбонатного материала.

Сущность первого способа заключается в рассеве дезинтегрированного образца (пробы) через набор проволочных или шелковых сит (с размерами отверстий от 0,05 до »3-4 мм). Причем сита располагаются в одной колонке друг над другом в порядке убывания размеров отверстий сверху вниз: от более крупных, к менее крупным. Типовые размеры сит, отверстий в них, приведены в таблице 2.2. После завершения рассева определяют массы проб-фракций оставшихся на ситах (m_i) и рассчитывают массовую долю каждой фракции в породе (для фракций более 0,05мм). Фракцию менее 0,05 мм исследуют способом седиментации. В его основу заложена зависимость между скоростью падения (оседания в жидкости) сферической частицы и её диаметром – установленная законом Стокса:

d = [(18*h*v)/(d_тф-d_ж)*g] ^0.5, (2.1)

где h - вязкость жидкости, v – скорость оседания частицы, d_тф, d_ж плотности частицы и жидкости, g –ускорение силы тяжести.

Известны различные виды седиментационного анализа: отмучивания, пипеточный метод, центрифугирования и другие / /. Метод отмучивания заключается в разделении фракций >0,01 и <0,01мм по времени оседания частиц. Через установленное после взмучивания (перемешивания) осадка время водная взвесь сливается через сифон в отдельную емкость. Эта операция повторяется до осветления (отмывки) жидкости с исследуемой пробой. На дне сосуда оседает фракция более 0,01 мм, а в емкости собирается фракция менее 0,01 мм. Массу той и другой фракции можно определить после выпаривания воды. После чего выполнить расчеты массовой доли всех выделенных фракций.

Массовая доля (n_i)представляет собой отношение массы навески частиц соответствующего размера (фракции) к массе всей твердой фазы пробы (включая массу потерь при обработке соляной кислотой):

n_i = m_i./Sm_i (2.2)

Для большей наглядности представления данных используются нелинейные шкалы: шкала, предложенная Крамбейном (Крумбейном), или шкала В. П. Батурина. Согласно Крамбейну вычисляется функция:

Ф = - log₂(d/d₀) или Ф = - log₂(d), (2.3)

по В. П. Батурину вычисляется аналогичная функция:

γ = - 10 * log₂(d/d₀) или γ = - 10 * log₂(d), (2.4)

где d - размер частицы, в мм; d₀ – размер частицы, равный 1 мм.

Пример числовых данных о результатах гранулометрического анализа (фракционного состава) пород приведен в таблице 2.3. На рисунке 2.1 приведены частотная гистограмма и кумулятивная кривая, построенные по данным таблицы 2.3.

Таблица 2.1