Подготовка образцов к гранулометрическому анализу

Песчаные и песчано-глинистые породы редко можно подвергать гранулометрическому анализу без предварительной обработки вследствие слипания отдельных обломочных частиц в более крупные агрегаты и присутствия в породах не терригенного – хемогенного и биогенного вещества и глинистых пелитовых частиц. Поэтому подготовка образцов к гранулометрическому анализу заключается в удалении хемогенного компонента и органического вещества и разделении породы на отдельные обломочные частицы.

Способ разделения обломочной породы на обломочные компоненты зависит от степени ее цементации и состава цементирующего вещества. Эти способы бывают трех типов:

1) механическая дезинтеграция и дезагрегация;

2) дезинтеграция пород с применением химических реактивов;

3) обработка породы ультразвуком.

Механическую дезинтеграцию осадков и осадочных пород приходится производить почти всегда, так как даже рыхлые современные и четвертичные отложения постоянно содержат агрегаты обломочных частиц. Разрушение агрегатов рыхлых осадков производят в фарфоровой чашке путем осторожного растирания их пальцами или резиновым пестиком. Растирание обычно делают в водной суспензии, так как при этом не только достигается более полная дезагрегация, но и происходит очистка обломочных зерен от глинистых пленок, что облегчает дальнейшее исследование песчаных частиц другими методами.

При некоторой цементации породы глинистым цементом последний удаляют после длительного размачивания в течение нескольких суток или кипячения в воде при обычном давлении или в автоклаве. После этого осадок растирают резиновым пестиком вручную или с использованием специальных приспособлений, а затем «отмучивают». Хотя применение специальных устройств для дезинтеграции и способствует некоторой стандартизации процесса подготовки образцов к гранулометрическому анализу, оно не устраняет недостатки ручной механической обработки. При механическом воздействии на породу в обоих случаях происходит разрушение механически нестойких компонентов – выветрелых зерен, обломков эффузивов, глинистых пород, зерен глауконита и некоторых других минералов. Поэтому даже рыхлые породы рекомендуется обрабатывать химическими реактивами. Так, современные песчано-глинистые осадки, взятые в виде сухих проб, подвергаются кипячению в воде с добавкой аммиака и пергидроля для диспергирования глинистых частиц и удаления органического вещества.

Слабо цементированные породы удается дезинтегрировать действием 5-7 %-ного раствора уксусной кислоты (CH₃COOH) без подогревания или с легким нагревом на водяной бане в случае карбонатного цемента, или с подогреванием в случае железистого цемента.

Удаление опалового цемента можно производить холодным раствором едкой щелочи (1-2%-ный раствор КОН), 5% растворами соды (карбонат натрия), поташа (карбонат калия).

Карбонатный цемент удаляют также раствором соляной кислоты – 3-5%-ным холодным раствором для кальцита, 5-10%-ным раствором с подогревом для доломита. Действием 10-20%-ного раствора НС1 с кипячением удаляют цемент из гидрооксидов железа, фосфатный и гипсовый цементы.

Фосфатный цемент удаляется также азотной и серной кислотами.

Гипсовый цемент удалять труднее, хотя он легко разрушается механически. Химически он с трудом удаляется при кипячении в 5-10% НС1; растворяется также в HNO3 и растворах (NH4)2 SO4, NH4 C1 др.

Цемент из сульфидов железа можно разрушить 10%-ным раствором HNO₃ с кипячением. Применение соляной и более сильных кислот имеет тот недостаток, что при этом разрушается ряд минералов – апатит, некоторые пироксены и амфиболы, хлориты.

Органическое вещество удаляют либо прокаливанием, либо действием 3-5%-ного раствора перекиси водорода. Битумы легко удаляются эфиром, ацетоном или бензином.

В качестве примера рассмотрим схему дезинтеграции песчаника, цементированного глинисто-известковым цементом и обрабатываемого раствором соляной кислоты.

1. Около 100 г воздушно-сухой породы отвешивают на технических весах с точностью до 0,01 г.

2. В металлической ступке ударами пестика (без растирания) производят дробление породы до размеров 1 или 2 мм, в зависимости от величины наиболее крупных фракций. Измельчение сопровождают частым отсеиванием дробленого продукта через контрольное сито (1 или 2 мм) во избежание переизмельчения обломочных компонентов.

3. Образец переводят в фарфоровую чашку, замачивают водой и подвергают слабому растиранию резиновым пестиком.

4. К водной суспензии приливают 3-5%-ный раствор НСl до прекращения выделения пузырьков газа от свежей порции кислоты. Если в породе в значительном количестве содержится доломит, сидерит и окисные соединения железа, требуется применение более концентрированной (10%-ной) соляной кислоты и кипячение в ней породы.

5. Суспензию переводят на фильтр и промывают горячей водой. Промывку заканчивают дистиллированной водой до исчезновения реакции на Сl, что проверяется действием на фильтрат 5%-ной Ag NO₃ в среде, подкисленной 10%-ной HNO₃. Если глинистая часть породы не подвергается детальному гранулометрическому анализу или она отсутствует, промывку можно производить водопроводной водой, без проведения реакции на Сl.

6. Породу, снятую с фильтра, высушивают и взвешивают для определения потери в весе. Затем переносят в стеклянный стакан для выделения и анализа фракций меньше 0,05 или 0,01 мм, а при отсутствии таковых – высушивают, взвешивают и рассеивают на ситах.

В настоящее время с успехом применяется ультразвук для диспергации глинистых суспензий при электронно-минералогических исследованиях, а также для очистки минералов песчано-алевритовой размерности от различных примазок и пленок на поверхности зерен.

Для обработки ультразвуком образец подвергается дроблению до размеров 1 мм, навеска в 20-30 г помещается в химический стакан с водой, а последний – в поле действия ультразвуковой установки. В проведенных опытах генератором ультразвуковых колебаний служили установки УЗМ-1,5 и ГУ-3 завода Москип. Время “облучения” породы ультразвуком составляет от 5 до 30 мин.

В ходе облучения песчано-глинистой породы происходит разрушение большей части слагающих ее тонких фракций, дезинтеграция значительной части песчано-алевритовых фракций, освобождение большой доли минералов и очистка их поверхности от различных примазок и загрязнений. Поэтому применение ультразвука является эффективным средством подготовки образцов к минералогическому и морфометрическому анализу. Что же касается использования результатов “озвучивания” для гранулометрического анализа, то о такой возможности говорить еще преждевременно. По-видимому, действием ультразвука нельзя достичь полного отделения друг от друга обломочных компонентов без искажения их первичных размеров.

Часто, однако, цемент не удается удалить ни одним из перечисленных способов. Это относится к кварцевому, халцедоновому, неразмокающему глинистому и другим цементам. В этих случаях гранулометрический анализ приходится производить косвенным путем – визуально или в шлифе.

Поиск по сайту: