сланец

сланец представляет собой слоистую или делящуюся обломочную породу осадочная порода с преобладанием ила и глины другие полезные ископаемые , особенно кварц и кальцит. Характерными свойствами сланцев являются разрывы по тонким пластинкам или параллельная слоистость или слоистость, называемая трещиноватостью. Это самое обильное осадочная порода. Состав (ил и глина) сланца категории осадочные породы известный как аргиллит. Видна разница между сланцем и аргиллитом. Он делящийся и слоистый. Сланцевая порода легко распадается на тонкие куски по расслоениям.

Origin: Обломочный/обломочный

Цвет: Черный, Серый

группы: Обломочная осадочная порода

Текстура:     обломочный; Очень мелкозернистый (<0.004 мм) Алевритистый сланец. Глинистый сланец. Песчаный сланец

Минералогический состав: Полевошпатовый сланец, Кварцевый сланец, Слюдистый сланец

Полезные ископаемые: Глинистые минералы, Кварц

Вяжущие материалы. Известковый сланец. Железистый сланец. Кремнистый сланец

Среда осадконакопления Пойма, озеро (вдали от берега), срединно-континентальный шельф, дельта, приливная равнина, лагуна или морская глубина

Классификация сланцев

Сланцы представляют собой делящиеся обломочные осадочные горные породы образуются в результате транспортировки, отложения и уплотнения обломочных материалов ила и глины. Трещиноватость глины является ее главной отличительной чертой от других осадочных пород. Расщепляемость определяется как свойство породы легко раскалываться на тонкие близко расположенные (примерно < 10 мм) параллельные слои. Этот коэффициент делимости выделен в том, что показывает классификацию отложений и осадочных пород на основе размеров обломков.

Классификация по текстуре

Сланцы обычно содержат мелкозернистые частицы ила и глины (<0.063 мм). Поэтому они классифицируются как илистые сланцы или глинистые сланцы, в зависимости от того, преобладают ли в составе породы илы или глины. Алевритистый сланец и глинистый сланец вместе можно назвать глинистыми сланцами. Иногда сланцы могут также содержать значительное количество песка, и в этом случае их можно назвать песчаными сланцами или песчанистыми сланцами.

 Классификация по минералогическому составу

Сланцы могут быть классифицированы как кварцевые, полевошпатовые или слюдистые сланцы в зависимости от преобладания минералов кварца, полевой шпат or маленький, соответственно, в породе после соответствующего рентгеноструктурного анализа (Pettijohn, 1957).

 Классификация по типу цемента/вяжущих материалов.

Сланцы, как и другие осадочные породы, после отложения и уплотнения сцементированы некоторыми минералами или элементами. При классификации сланца можно использовать преобладающий тип вяжущего материала, поскольку это может повлиять на свойства или характеристики сланца при использовании в качестве конструкционного материала. Обычными вяжущими материалами являются кремнезем, железо оксид и кальцит или известь. Соответственно, сланцы могут быть классифицированы как кремнистые, железистые или известковые (иногда также называемые известковыми) соответственно.

Классификация на основе среды осадконакопления

 Осадочная среда любой осадочной породы (включая сланцы) представляет собой природно-географическую единицу, в которой отложения накапливаются и впоследствии превращаются в горные породы (Reineck, Singh, 1980). Различают три среды осадконакопления, а именно континентальную, переходную или окраинную и морскую. Каждая среда осадконакопления имеет различные подразделения. Сланцы обычно отлагаются в озерных (континентальных), дельтовых (переходных) и морских условиях осадконакопления и соответственно могут быть классифицированы как таковые; то есть озерные, дельтовые и морские сланцы (Compton, 1977; Boggs, 1995). Озеро депозиты характеризуются смесью глины, ила и песка; осадки неорганических карбонатов; и различные пресноводные беспозвоночные организмы, включая двустворчатых моллюсков, остракод, брюхоногих моллюсков, диатомей и различные растительные отложения. Большинство озерных отложений имеют толщину менее 10 м. Дельтовые отложения обычно паралические (состоят из упорядоченных толщ сланцев и песчаников, образовавшихся в результате чередования морских трансгрессий и регрессий). Они также характеризуются небольшой глубиной и концентрацией глинистых минералов каолинит/иллит/монтмориллонит. Отложения морской среды характеризуются однородными толщами пород (непаралитовыми), большой глубиной, дефицитом кислорода и концентрацией иллита/монтмориллонита. глинистые минералы. Сланцы морской среды осадконакопления, как правило, темнее по цвету и содержат больше морского планктона. ископаемые чем сланцы, отложившиеся в озерной и дельтовой среде.

Классификация по содержанию органического вещества

Сланцы могут быть классифицированы как углеродистые или битуминозные на основе содержания в них органического вещества (Krumbein and Sloss, 1963). Содержание органического вещества в углеродистых и битуминозных сланцах обычно превышает 10%. Органическое вещество придает сланцам черный или серый цвет. Черный цвет некоторых сланцев также может быть связан с присутствием сульфида железа. Когда преобладающее содержание органического вещества составляют фрагменты растений, такие как пыльцевые зерна, стебли и листья, сланцы классифицируются как углеродистые, а среда осадконакопления обычно является континентальной (озерной) или переходной (дельтовой или лагунной). Когда преобладающее содержание органического вещества в сланце приходится на фрагменты животных, такие как окаменелости, сланец классифицируется как битуминозный, а среда его отложения обычно является дельтовой или морской. Как углеродистые, так и битуминозные сланцы являются важными материнскими породами для образования нефть нефти и газа в зависимости от их количества/вида керогеносодержания. Кероген - это глинистый сланец при ламинировании

Сланцевый состав

Сланцы состоят из ила, глинистых минералов и зерен кварца. Обычно обычно серого цвета. В некоторых случаях цвет камня отличается. Незначительные составляющие изменяют цвет породы. В результате получается черный сланец, содержащий более одного процента углеродистого материала, что указывает на восстановительную среду. Красный, коричневый и зеленый цвета указывают на наличие оксида железа (гематит – красные), гидроксид железа (гетитом - коричневые и лимонит – желтый), или слюдистые минералы (хлорит, биотит и иллит - зелень).

Глинистые минералы являются основным компонентом сланца и других подобных горных пород. Представленные глинистые минералы в основном каолинит, монтмориллонит и иллит. Глинистые минералы позднетретичных аргиллитов представляют собой расширяющиеся смектиты, тогда как в более древних породах, особенно в сланцах среднего и раннего палеозоя, преобладают иллиты. Преобразование смектит из иллита образуется кремнезем, натрий, кальций, магний, железо и вода. Эти высвободившиеся элементы образуют аутигенный кварц, шерткальцит, доломит, анкерит, гематит и альбит, все следы второстепенных (кроме кварца) минералов, обнаруженных в сланцах и других илистых породах.

Органическая материя

Очень важный компонент углеродистого материала в сланцевых породах. Это органическое вещество, которое обычно встречается в горных породах в виде керогена (смеси органических соединений с высокой молекулярной массой). Хотя кероген составляет не более 1% всех сланцев, подавляющее большинство керогена находится в аргиллитах. Сланцы, богатые органическим веществом (> 5%), известны как черные сланцы. Черный цвет этим породам придает органическое вещество. Органическое вещество в нормальных условиях должно разлагаться бактериями, но высокая продуктивность, быстрое отложение и захоронение или недостаток кислорода могут его сохранить. пирит распространенный сульфидный минерал в черных сланцах. органическое вещество и пирит встречаются вместе в одной и той же породе, потому что оба нуждаются в бескислородных условиях для своего образования.

Некоторые сланцы особенно богаты органическим веществом. Название этого типа породы Горючий сланец. Горючий сланец можно использовать в качестве ископаемого топлива, хотя это относительно «грязное» топливо, поскольку оно обычно содержит много нежелательных (не горючих) минералов.

Сланцы и глинистые породы содержат примерно 95 процентов органического вещества всех осадочных пород. Однако это составляет менее одного процента по массе в среднем сланце. Черные сланцы, образующиеся в бескислородных условиях, содержат восстановленный свободный углерод наряду с закисным железом (Fe2+) и сера (S2-). Пирит и аморфный сульфид железа вместе с углеродом дают черную окраску.

Сланцевая формация

Сланцевая порода представляет собой мелкие частицы, которые могут оставаться во взвешенном состоянии в воде долгое время после отложения более крупных частиц песка. Сланцы обычно откладываются в очень медленно движущейся воде и часто встречаются в озерах и лагунных отложениях, в дельтах рек, в поймах рек и в прибрежных песчаных водах. Они также могут отлагаться в осадочных бассейнах и на континентальном шельфе, в относительно глубоких, спокойных водах.

«Черные сланцы» темные из-за того, что они особенно богаты неокисленным углеродом. Черные сланцы, распространенные в некоторых палеозойских и мезозойских отложениях, отлагались в бескислородных, восстановительных средах, например, в стоячих толщах воды. Некоторые черные сланцы содержат большое количество тяжелых металлов, таких как молибден, уран, ванадийи цинк.

Окаменелости, следы/норы животных и даже кратеры от ударов дождевых капель иногда сохраняются на поверхности сланцевой подстилки. Сланцы также могут содержать конкреции, состоящие из пирита, апатитили различные карбонатные минералы.

Сланцы, подверженные теплу и давлению метаморфизма, превращаются в твердые, делящиеся, метаморфическая порода известный как шифер. При продолжающемся увеличении степени метаморфизма последовательность филлит, то сланец и, наконец, гнейс.

Диагенез и углеводороды

Процесс иллитизации (смектит превращается в иллит) является основным изменением, происходящим в аргиллитах в процессе диагенеза. Иллитизация потребляет калий (обычно обеспечиваемый обломочным калиевым полевым шпатом) и высвобождает железо, магний и кальций, которые могут использоваться другими образующими минералами, такими как хлорит и кальцит. Температурный диапазон иллитизации составляет около 50-100°С3. Содержание каолинита также уменьшается с увеличением глубины залегания. Каолинит образуется в жарком и влажном климате. Более сухой умеренный климат благоприятствует смектиту. Причина в том, что большое количество осадков вымывает растворимые ионы из породы, а более сухой климат не справляется с этой задачей столь же эффективно. Каолинит предпочтителен во влажном климате, потому что он содержит только алюминий в дополнение к кремнезему и воде. Алюминий является высокоостаточным, в то время как составляющие смектита (магний и кальций, в дополнение к алюминию и железу) легче уносятся.

Другой крупный и экономически очень важный процесс, происходящий при диагенезе (иногда эту стадию называют катагенезом), — созревание керогена в углеводороды. Кероген представляет собой воскообразное вещество, захваченное в породе, но при созревании оно превращается в более легкие углеводороды, способные выходить из сланца и мигрировать вверх. Этот процесс может происходить при температуре примерно 50-150°C4 (масляное окно). Обычно это соответствует 2-4 километрам глубины залегания. Более легкие углеводороды, выделяющиеся в ходе процессов (известных как каталитический и термический крекинг), теперь могут свободно мигрировать вверх. Они могут образовывать пригодные для эксплуатации залежи нефти и газа, если их останавливает какая-то структурная ловушка, которой может быть антиклиналь или выступ. вина граница. Слой породы, который останавливает восходящее движение, во многих случаях представляет собой еще один слой сланца, потому что уплотненный сланец является жестким барьером для жидкостей и газа. Сланец также может образовывать водоупор между водоносными пластами по той же причине — он не позволяет воде беспрепятственно проходить через породу (имеет низкую проницаемость).

Это также является причиной того, что часть образовавшихся углеводородов не способна мигрировать из материнских пород. Этот ресурс все еще, по крайней мере, частично доступен для нас, если мы просверлим скважины и нагнетаем воду под давлением в скалу, которая вызовет ее разрушение. Этот метод известен как гидроразрыв пласта (ГРП). Образовавшиеся трещины будут оставаться открытыми за счет песчинок, введенных вместе с водой, и углеводороды, захваченные в горных породах, станут извлекаемыми. Трещинование на самом деле является обычным процессом в земной коре. Минеральные жилы и дайки представляют собой трещины в земной коре, открытые и закрытые жидкостью или магмой под высоким давлением.

Важность сланцев для нефтяной промышленности

Согласно Океке (2003 г.), нефтяная промышленность включает в себя разведку, добычу, транспортировку, переработку и сбыт нефти и газа. Генерация и накопление нефти включает три этапа, а именно: образование в материнских породах, миграцию через геологические формации и накопление в горных резервуарах. Нефтематеринские породы - это геологические образования, способные генерировать нефть. Coal, аргиллиты и сланцы являются признанными материнскими породами из-за содержания в них органического углерода. Эти органические вещества, в зависимости от их природы, условий осадконакопления, температуры, давления и глубины залегания, способны образовывать нефть. Как правило, нефтяной газ добывается в органических отложениях с преобладанием гумуса и растительности, таких как уголь, с высокой температурой / давлением, в то время как нефть добывается из менее гуминовых, с преобладанием ископаемых и морских сланцев с умеренной температурой / давлением. Материнские породы имеют очень низкую пористость и проницаемость, и, таким образом, когда-то образовавшаяся нефть задерживается в породе, но может перемещаться из-за условий гидродинамического давления в соседнюю пористую породу, откуда она продолжает двигаться или мигрировать до тех пор, пока не будет захвачена или сохранена в подходящее геологическое образование коллектора. Нефтяное масло или газ, захваченные в резервуарах, затем можно эксплуатировать путем бурения скважин в резервуарах. Такие резервуары включают песчаники, известняки, а также трещиноватые сланцы. Сланцы как непроницаемые породы также являются важными покрышками в стратиграфических и структурных ловушках. Поэтому сланцы важны как материнские породы, резервуары, а также покрывающие породы. По данным Roegiers (1993), около 90% всех пластов, пробуренных в нефтяной промышленности, составляют сланцы и известняки. Также известно, что сланцы могут создавать проблемы в нефтяной промышленности. Roegiers (1993) утверждает, что около 75% проблем с бурением/заканчиванием скважин связаны со сланцевыми породами. Теперь подробно рассматриваются как положительные, так и отрицательные аспекты использования сланца в нефтяной промышленности.

Характеристики и свойства сланца

Здесь разные уровни определений.

• мягкая, мелкослоистая осадочная порода, которая образовалась из затвердевшего ила или глины и легко раскалывается на хрупкие плиты.
• делящаяся горная порода, образованная затвердеванием глины, ила или ила, имеет мелкослоистую или слоистую структуру и состоит из минералов, практически не изменившихся с момента отложения.
• горная порода с расщепленной или слоистой структурой, образованная затвердеванием глины или глинистого материала.

Ни один из них не имеет никакого отношения к добыче так называемой «сланцевой» нефти и газа. Настоящие сланцы, как указано выше, в основном представляют собой глинистые минералы, которые также определяются как класс размера (размер глины) и обычно называются серыми сланцами. Резервуары углеводородов содержат менее 50% глинистых минералов (иногда намного меньше), соответствуют определению размера частиц и богаты органическими веществами. Одним из самых продуктивных «сланцевых месторождений» в США является формация Вудфорд. Он имеет очень высокий уровень органики и обычно содержит около 30% глинистых минералов. Остальная часть представлена ​​песком/обломочными породами на большей части территории. Другие «сланцы» более прочны в карбонатах, чем в глинах.

Использование сланца

• Сланец имеет много коммерческих применений. Это исходный материал в керамической промышленности для изготовления кирпича, плитки и гончарных изделий. Сланец, используемый для изготовления гончарных изделий и строительных материалов, требует небольшой обработки, кроме дробления и смешивания с водой.
• Сланец измельчают и нагревают с известняк производить цемент для строительной отрасли. Нагрев отгоняет воду и расщепляет известняк на оксид кальция и углекислый газ. Углекислый газ теряется в виде газа, оставляя оксид кальция и глину, которые затвердевают при смешивании с водой и после высыхания.
• Нефтяная промышленность использует фрекинг для добычи нефти и природного газа из горючих сланцев. Фрекинг включает закачку жидкости под высоким давлением в горную породу, чтобы вытеснить органические молекулы. Обычно для извлечения углеводородов требуются высокие температуры и специальные растворители, что приводит к образованию отходов, которые вызывают опасения по поводу воздействия на окружающую среду.

Ключевой момент

• Сланец — самая распространенная осадочная горная порода, на долю которой приходится около 70 процентов земной коры.
• Сланец представляет собой мелкозернистую горную породу, состоящую из спрессованного ила и глины.
• Отличительной чертой сланцев является их хрупкость. Другими словами, сланец легко разделяется на тонкие слои.
• Черные и серые сланцы распространены, но камень может иметь любой цвет.
• Сланец имеет коммерческое значение. Он используется в строительстве из кирпича, керамики, черепицы и портландцемента. Природный черт и нефть могут быть удалены из горючего сланца.
• Камень может встречаться в бассейнах, реках, бассейнах и океанах.
• Часто встречаются известняк и песчаник лежащий рядом со сланцем.
• Сланец обычно возникает на листьях.
• Примерно 55% всех осадочных пород составляют сланцы.
• Некоторые сланцы, вероятно, богаты кальцием из-за содержащихся в них окаменелостей.
• Сланец с высоким содержанием глинозема используется в производстве цемента.
• Сланец с высоким содержанием природного газа в последнее время используется в качестве источника энергии.
• Кварц и другие минералы обычно встречаются в сланцах.
• Хотя сланец обычно серый, он может быть черным, если содержит слишком много углеродного материала.
• Приблизительно 95% органического вещества в осадочных породах находится в сланцах или илах.
• Сланец создается процессом, называемым сжатием.
• Сланец, подвергающийся воздействию сильной жары и давления, может иметь различную форму сланца.
• После образования сланец обычно выбрасывается в озера и реки с медленно текущей водой.
• Глина является важным компонентом сланцевых пород.

Краткий обзор названий горных пород, используемых для описания аргиллитов или производных от них пород:

Грязный рок	Описание
сланец	Слоистая и уплотненная порода. Глина должна преобладать над илом.
Аргиллит	Похож на сланец, но ему не хватает тонкой слоистости или расщепляемости. Глина должна преобладать над илом.
Глинистый камень	Синоним глины.
аргиллит	Довольно слабо выраженный тип породы. Это компактная и затвердевшая порода, залегающая глубже, чем большинство илистых пород, и ее можно рассматривать как слабометаморфизованный аргиллит. В аргиллите отсутствует сланцевая спайность, и он не слоист, как типичный сланец.
аргиллит	Затвердевший ил без тонкой слоистости, характерной для сланцев. Аргиллиты имеют примерно равные пропорции глины и ила. «Аргиллиты» можно рассматривать как общий термин, включающий все разновидности горных пород, которые в основном состоят из уплотненного ила.
Алевролит	Аргиллиты, в которых ил преобладает над глиной.
Грязь	Синоним аргиллита.
лютит	Синоним аргиллита, хотя редко используется самостоятельно. Обычно в сочетании с каким-либо модификатором (кальцилутит — очень мелкозернистый известняк).
Пелите	Еще один синоним аргиллита. Может использоваться для описания рыхлых мелкозернистых отложений. Также используется для описания мелкозернистых карбонатов, как и лютит.
Мергель	Известковая грязь. Представляет собой смесь глины, ила и карбонатных зерен в различных пропорциях. Может быть сцементированным, но в этом случае его часто называют мергелем.
Сарл	Похож на мергель, но вместо карбонатного ила содержит кремнистые биогенные зерна.
Маленький	Смесь сарла и смарла.
Черный сланец	Черный углеродистый сланец, цвет которого обусловлен органическим веществом (> 5%). Он богат сульфидными минералами и содержит повышенные концентрации нескольких металлов (V, U, Ni, Cu).
Горючий сланец	Разновидность сланца, богатая органическим веществом. При перегонке получают углеводороды.
Квасцы сланцы	Подобно черному сланцу, но пирит частично разложился с образованием серной кислоты, которая вступала в реакцию с минералами, входящими в состав породы, с образованием квасцов (водного сульфата калия-алюминия). Он богат несколькими металлами, такими как черный сланец, и добывался как источник урана.
Олистостром	Хаотическая масса грязи и более крупных обломков образовалась под водой в виде оползня, вызванного гравитацией. Не хватает постельного белья.
Турбидит	Осадок или горная порода, отложенная потоком мути. Эти отложения образуются под водой в виде смеси глины, ила и воды, сползающей по континентальному склону (в большинстве случаев). Турбидиты часто состоят из чередующихся алевритовых и глинистых слоев.
флиш	Старый термин в настоящее время в значительной степени заменен турбидитом.
диамиктит	Чисто описательный термин, используемый для описания любой осадочной породы, содержащей более крупные обломки в мелкозернистой матрице. Диамиктит может образовываться разными способами, но в большинстве случаев он, по-видимому, представляет собой литифицированный ледниковый тилл.
Тиллит	Литифицированный плохо отсортированный (более крупные обломки в илистом матриксе) осадок, отложившийся ледником. Тиллит представляет собой литифицированный тилл.
Шифер	Мелкозернистая метаморфическая порода, расщепляющаяся на тонкие пластины (с сланцевой спайностью). Сланец в подавляющем большинстве случаев представляет собой метаморфизованный сланец/аргиллит.
Метапелит	Любой метаморфизованный аргиллит. Сланец, филлит и различные сланцы являются обычными метапелитами.
Филлит	Метаморфическая порода с более высоким содержанием, чем сланец, и более низким, чем сланец. Он имеет характерный блеск на поверхностях спайности, придаваемый ему пластинчатой ​​слюдой и/или графит кристаллы.

Рекомендации

• Боневиц, Р. (2012). Камни и минералы. 2-е изд. Лондон: Издательство ДК.
• Океке, О.К., и Окогбу, Колорадо (2011). Сланцы: обзор их классификаций, свойств и важности для нефтяной промышленности. Глобальный журнал геологических наук, 9(1), 75-83.
• Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (2018, 22 октября). Сланцевая порода: геология, состав, использование. Извлекаются из https://www.thoughtco.com/shale-rock-4165848
• Авторы Википедии. (2019, 26 апреля). Сланец. В Википедии, свободной энциклопедии. Получено 02:01, 9 мая 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Shale&oldid=894256126.