Shale (Français)

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Le schiste est un clastique stratifié ou fissile roche sédimentaire composée à prédominance de limon et dargile, dautres minéraux, en particulier de quartz et de calcite. Les propriétés caractéristiques du schiste sont des ruptures le long de couches minces ou une stratification parallèle ou une litière appelée fissilité. schiste dans une catégorie de roches sédimentaires connues sous le nom de mudstone. Différence entre schiste et mudstone, il est fissile et stratifié vu. Roche de schiste facilement en morceaux minces es le long des laminations.

Origine: Detrital / Clastic

Couleur: Noir, Gris

Groupe: ClasticSedimentaire Rock

Texture: Clastic ; Siltyshale à grain très fin (< 0,004 mm). Schiste argileux. Schiste sableux

Composition minéralogique: schiste feldspathique, schiste quartzeux, schiste micacé

Minéraux: minéraux argileux, quartz

Matériaux de ciment. Schiste calcaire. Schiste ferrugineux. Schiste siliceux

Environnement de dépôt Plaine inondable, lac (loin du rivage), plateau médian continental, delta, plat de marée, lagune ou haute mer

Classification des schistes

Les schistes sont des roches sédimentaires clastiques fissiles formées par le transport, le dépôt et le compactage de matériaux détritiques de limon et dargile. La fissilité de largile est sa principale caractéristique distinctive des autres roches sédimentaires. La fissilité est définie comme la propriété dune roche de se fendre facilement le long de couches parallèles minces et rapprochées (< 10 mm environ). Ce facteur de fissilité est mis en évidence par la classification des sédiments et des roches sédimentaires en fonction de la taille des fragments.

Classification basée sur la texture

Les schistes contiennent généralement des particules de limon et dargile à grains fins (< 0,063 mm). Ils sont donc classés comme schiste limoneux ou argileux, selon que les limons ou les argiles dominent dans les constituants du rocher. Le schiste limoneux et le schiste argileux peuvent être appelés collectivement argillaceousshales. Parfois, les schistes peuvent également contenir des quantités appréciables de sables, auquel cas ils peuvent être appelés schiste sableux ou schiste arénacé.

Classification basée sur la composition minéralogique

Les schistes peuvent être classés comme quartzose, feldspathique ou micacé schiste en fonction de la prédominance des minéraux quartz, mica feldspathique, respectivement, dans la roche après analyse XRD appropriée (Pettijohn, 1957).

Classification basée sur le type de ciment / matériaux de cimentation.

Les schistes comme les autres roches sédimentaires sont cimentés par certains minéraux ou éléments après dépôt et compactage. Le type dominant de matériau de scellement peut être utilisé dans la classification du schiste car cela peut affecter les propriétés ou les performances du schiste lorsquil est utilisé comme matériau dingénierie. Les matériaux de cimentation courants sont la silice, loxyde de fer et la calcite ou la chaux. En conséquence, les schistes peuvent être classés comme siliceux, ferrugineux ou calcaires (parfois également appelés calcaires), respectivement.

Classification basée sur lenvironnement de dépôt

Lenvironnement sédimentaire de toute roche sédimentaire (y compris le schiste) est une entité géographique naturelle dans laquelle les sédiments saccumulent et se transforment plus tard en roches (Reineckand Singh, 1980). Trois environnements sédimentaires sédimentaires sont reconnus, à savoir, continental, transitionnel ou marginal et marin. Chaque environnement de dépôt comporte différentes subdivisions. Les schistes sont généralement déposés dans des environnements de dépôt lacustres (continentaux), deltaïques (transitionnels) et marins et peuvent en conséquence être classés comme tels; cest-à-dire les schistes lacustres, deltaïques et marins (Compton, 1977; Boggs, 1995). Les dépôts lacustres sont caractérisés par un mélange dargile, de limon et de sable; précipités de carbonate inorganique; et divers organismes invertébrés deau douce, y compris les bivalves, les ostracodes, les gastéropodes, les diatomées et divers dépôts végétaux. La plupart des dépôts lacustres font moins de 10 m dépaisseur. Les dépôts deltaiques sont généralement paraliques (constitués de séquences ordonnées de schistes et de grès formés à la suite de transgressions et régressions marines alternées). Ils sont également caractérisés par une faible profondeur et une faible concentration de minéraux argileux de kaolinite / illite / montmorillonite. Les dépôts du milieu marin sont caractérisés par des séquences rocheuses homogènes (non paraliques), une grande profondeur, une carence en oxygène et une concentration de minéraux argileux dillite / montmorillonite.Les schistes de lenvironnement de dépôt marin sont généralement de couleur plus foncée et plus riches en fossiles planctoniques marins que les schistes déposés dans les environnements lacustres et deltaïques.

Classification basée sur la teneur en matière organique

Les schistes peuvent être classés comme carbonés ou bitumineux sur la base de leur teneur en matière organique (Krumbein et Sloss, 1963). La teneur en matière organique des schistes carbonés et bitumineux est généralement supérieure à 10%. La matière organique induit une coloration noire ou grise des schistes. La couleur noire de certains schistes peut également être due à la présence de sulfure de fer. Lorsque la teneur dominante en matière organique provient de fragments végétaux tels que les pollengrains, les tiges et les feuilles, le schiste est classé comme carboné et lenvironnement de positionnement est généralement continental (lacustre) ou transitoire (deltaïque ou lagunaire). Lorsque la teneur dominante en matière organique du schiste provient de fragments danimaux tels que des fossiles, le schiste est classé comme bitumineux et son environnement de dépôt est généralement deltaïque ou marin. Les schistes carbonés et bitumineux sont des roches mères importantes pour la production de pétrole et de gaz pétroliers en fonction de leur quantité / type de teneur en kérogène. Le kérogène qui boue le schiste lorsquil est laminé

Composition du schiste

Les schistes sont composés de limon, de minéraux argileux et de grains de quartz. Couleur généralement crey. Dans certains cas, la couleur de la roche est différente. Un composant mineur modifie la couleur de la roche. Le résultat du shaler noir est composé de plus de 1% de matière carbonée et indique un environnement réducteur. Les couleurs rouge, marron et vert sont indicatives de loxyde doffre (hématite – rouges), de lhydroxyde de fer (goethite – bruns et limonite – jaune) ou des minéraux micacés (chlorite, biotite et illite – greens).

Les minéraux dargile sont des composants majeurs du schiste et dautres similaires. Les minéraux argileux représentés sont principalement la kaolinite, la montmorillonite et lillite. Les minéraux argileux des mudstones de la fin du Tertiaire sont des smectites extensibles, alors que dans les roches plus anciennes, en particulier dans les schistes du Paléozoïque du milieu au début du Paléozoïque, ils prédominent. La transformation de la smectite en illite produit de la silice, du sodium, du calcium, du magnésium, du fer et de leau. Ces éléments libérés forment du quartz authigénique, du chert, de la calcite, de la dolomite, de lankérite, de lhématite et de lalbite, tous les minéraux traces (sauf le quartz) trouvés dans les schistes et autres mudrocks

Matière organique

Très important composant de matériau carboné dans les roches de schiste. Il sagit de la matière organique qui se trouve généralement dans les roches sous forme de kérogène (un mélange de composés organiques à poids moléculaire élevé). Bien que le kérogène ne forme pas plus denviron 1% de tous les schistes, la grande majorité du kérogène se trouve dans les mudstones. Les schistes riches en matière organique (> 5%) sont appelés schistes noirs. La couleur noire est donnée à ces roches par la matière organique. La matière organique doit être décomposée dans des conditions normales par des bactéries, mais une productivité élevée, un dépôt et un enfouissement rapides ou un manque doxygène peuvent la préserver. La pyrite est un minéral sulfuré commun dans les schistes noirs. La matière organique et la pyrite se trouvent ensemble dans la même roche car les deux ont besoin de conditions sans oxygène pour leur formation.

Certains schistes sont particulièrement riches en matière organique. Ce nom de type de roche est le schiste bitumineux. Le pétrole peut être utilisé comme combustible fossile, bien quil soit relativement « sale » parce quil contient généralement beaucoup de minéraux indésirables (non brûlants).

Les schistes et les mudrocks contiennent environ 95% de la matière organique dans toutes les roches sédimentaires Cependant, cela représente moins dun pour cent en masse dans un schiste moyen. Les schistes noirs, qui se forment dans des conditions anoxiques, contiennent du carbone libre réduit avec du fer ferreux (Fe2 +) et du soufre (S2−). Pyrite et sulfure de fer amorphe avec du carbone produire la coloration noire.

Formation de schiste

La formation de schiste est constituée de fines particules qui peuvent rester en suspension dans leau longtemps après que les plus grosses particules de sable se sont déposées. Les schistes sont généralement déposés dans une eau très lente et souvent trouvés dans les lacs et les dépôts lagunaires, dans les deltas fluviaux, sur les plaines inondables et au large des plages. Ils peuvent également être déposés dans les bassins sédimentaires et sur le plateau continental, dans des eaux relativement profondes et calmes.

Les «schistes noirs» sont sombre, comme ar esult dêtre particulièrement riche en carbone non oxydé. Communs dans certaines strates du Paléozoïque et du Mésozoïque, les schistes noirs ont été déposés dans des environnements anoxiques et réducteurs, comme dans des colonnes deau stagnante. Certains schistes noirs contiennent des métaux lourds abondants tels que le polybdène, luranium, le vanadium et le zinc.

Les fossiles, les traces danimaux / terriers et même les cratères à impact de gouttes de pluie sont parfois préservés sur les surfaces de la litière de schiste. Les schistes peuvent également contenir des concrétions constituées de pyrite, dapatite ou de divers minéraux carbonatés.

Les schistes qui sont soumis à la chaleur et à la pression dun métamorphisme en une roche métamorphique dure, fissile et connue sous le nom dardoise.Avec laugmentation continue de la teneur métamorphique, la séquence est la phyllite, puis le schiste et enfin lgneiss.

Diagenèse et hydrocarbures

Le processus dillitisation (la smectite est transformée en toillite) est un changement majeur qui a lieu dans mudstones pendant la diagenèse. Lillitisation consomme du potassium (fourni généralement par le feldspath K détritique) et libère du fer, du magnésium et du calcium, qui peuvent être utilisés par les autres minéraux formant comme le chlorite et la calcite. La plage de température dillitisation est denviron 50-100 ° C3. La teneur en kaolinite diminue également avec laugmentation de la profondeur denfouissement. La kaolinite se forme en climat chaud et humide. Le climat tempéré plus sec a tendance à favoriser la smectite. La raison en est que de nombreuses précipitations éliminent les ions solubles de la roche, alors que le climat plus sec naccomplit pas cette tâche de manière aussi efficace. La kaolinite est favorisée en climat humide car elle ne contient que de laluminium en plus de la silice et de leau. Laluminium est très résiduel tandis que les constituants de la smectite (magnésium et calcium, en plus de laluminium et du fer) semportent plus facilement.

Un autre processus majeur et économiquement très important qui se déroule pendant la diagenèse ascatagenèse) est la maturation du kérogène en hydrocarbures. Le kérogène est une substance cireuse emprisonnée dans la roche, mais il se transformera en hydrocarbures plus légers capables de sortir du schiste et de migrer vers le haut. Ce processus peut avoir lieu à des températures comprises entre environ 50 et 150 ° C4 (fenêtre dhuile). Cela correspond généralement à 2 à 4 kilomètres de profondeur denfouissement. Les hydrocarbures plus légers libérés pendant les processus (appelés craquage catalytique et thermique) ne peuvent plus migrer vers le haut. Ils peuvent former des réservoirs de pétrole et de gaz exploitables sils sont arrêtés par une sorte de piège structurel qui peut être un anticlinal ou une limite de faille. La couche de roche qui arrête le mouvement ascendant est dans de nombreux cas une autre couche de schiste car le schiste compacté est une barrière solide pour les liquides et les gaz. Le schiste peut également former un aquiclude entre les couches aquifères pour la même raison – il ne permet pas à leau de sécouler facilement à travers la roche (a une faible perméabilité).

Cest aussi la raison pour laquelle certains des hydrocarbures formés ne sont pas capable de migrer hors des roches mères. Cette ressource est encore au moins en partie disponible pour nous si nous forons des trous et injectons de leau sous pression dans la roche, ce qui provoquera sa fracture. Cette méthode est connue sous le nom de fracturation hydraulique (fracking). Les fissures formées seront maintenues ouvertes par les grains de sable injectés avec leau et les hydrocarbures piégés dans les roches deviendront récupérables. La fracturation est en fait un processus courant dans la croûte.Les veines minérales et les digues sont des fissures dans la croûte ouvertes et scellées par un fluide ou un magma à haute pression.

Importance des schistes pour lindustrie pétrolière

Selon Okeke (2003), lindustrie pétrolière englobe lexploration, la production, le transport, le traitement et la commercialisation du pétrole et du gaz de pétrole. La génération et laccumulation de pétrole impliquent trois étapes, à savoir la génération dans les roches mères, la migration à travers les formations géologiques et le stockage dans les réservoirs rocheux. Les roches mères de pétrole sont des formations géologiques capables de générer du pétrole. Le charbon, le mudstone et le schiste sont les roches sources reconnues en raison de leur teneur en carbone organique. Ces contenus organiques, en fonction de leur nature, de lenvironnement de dépôt, de la température, de la pression et de la profondeur denfouissement, sont susceptibles de générer du pétrole. En général, le gaz de pétrole est produit dans des sédiments organiques à haute température / pression, humiques et végétaux dominants tels que le charbon, tandis que le pétrole est produit à partir de schistes marins moins humiques, à dominante fossile et à température / pression modérée. Les roches mères ont une porosité et une perméabilité très faibles, et donc le pétrole une fois formé est piégé dans le rocher mais peut se déplacer en raison des conditions de pression hydrodynamique dans une roche quasi-hyporeuse doù il continue de se déplacer ou de migrer jusquà ce quil soit piégé ou stocké dans une formation de réservoir géologique appropriée . Lhuile de pétrole ou gastrappée dans les réservoirs peut alors être exploitée en forant des puits dans les réservoirs. Ces réservoirs comprennent des grès, des calcaires ainsi que des schistes fracturés. Les schistes en tant que roches imperméables sont également des sceaux importants dans les pièges stratigraphiques et structuraux. Les schistes sont donc importants en tant que roches mères, réservoirs et roches de phoque. Selon Roegiers (1993), environ 90% de toutes les formations forées dans lindustrie pétrolière sont des schistes et des calcaires. On sait également que les schistes peuvent être problématiques dans lindustrie pétrolière. Selon Roger (1993), environ 75% des problèmes de forage / complétion de puits sont liés aux formations de schiste. Les détails des aspects positifs et négatifs du schiste pour lindustrie pétrolière sont maintenant passés en revue.

Caractéristiques et propriétés du schiste

Voici différents niveaux de définitions.

• Roche sédimentaire molle et finement stratifiée qui sest formée à partir de boue ou dargile consolidée et peut être facilement divisée en plaques fragiles.
• une roche fissile qui est formée par la consolidation dargile, de boue, ou limon, a une structure finement stratifiée ou stratifiée, et est composé de minéraux essentiellement inchangés depuis le dépôt.
• une roche de structure fissile ou stratifiée formée par la consolidation dargile ou de matériau argileux.

Rien de tout cela na rien à voir avec la production de gaz dits « de schiste » &. Les vrais schistes, comme ci-dessus, sont principalement des minéraux argileux qui sont également définis comme une taille (argile) et sont communément appelés schistes gris. Les réservoirs de production dhydrocarbures contiennent moins de 50% de minéraux argileux (parfois beaucoup moins), répondent à la définition de la taille des particules et sont riches en matières organiques. Lun des «schistes» les plus prolifiques des États-Unis est la formation de Woodford. Il contient un niveau très élevé de matières organiques et contient généralement environ 30% de minéraux argileux. Le reste est sable / clastique dans la plupart des zones. Dautres «schistes» sont des incarbonates plus puissants que les argiles.

Utilisations du schiste

• Le schiste a de nombreuses utilisations commerciales. Cest un matériau de base dans lindustrie de la céramique pour fabriquer de la brique, des carreaux et de la poterie. Le schiste utilisé pour fabriquer de la poterie et des matériaux de construction nécessite peu de traitement en plus du broyage et du mélange avec de leau.
• Le schiste est broyé et chauffé avec du calcaire pour fabriquer du ciment pour lindustrie de la construction. . Le dioxyde de carbone est perdu sous forme de gaz, laissant de loxyde de calcium et de largile, qui durcissent lorsquils sont mélangés à de leau et séchés.
• Lindustrie pétrolière utilise la fracturation hydraulique pour extraire le pétrole et le gaz naturel des schistes bitumineux. à haute pression dans la roche pour forcer les molécules organiques. Des températures généralement élevées et des solvants spéciaux sont nécessaires pour extraire les hydrocarbures, ce qui conduit à des déchets qui soulèvent des inquiétudes quant à limpact environnemental.

Point clé

• Le schiste est le sédimentaire le plus courant la roche, qui représente environ 70 pour cent de la croûte terrestre.
• Le schiste est une roche à grains fins faite de boue et dargile comprimées.
• La caractéristique déterminante des schistes est sa fragilité. En dautres termes, le schiste se divise facilement en couches minces.
• Les schistes noirs et gris sont courants, mais la roche peut apparaître dans nimporte quelle couleur.
• Le schiste est commercialement important. Il est utilisé dans la construction de briques, de céramiques, de carreaux et de ciment Portland. Le diable naturel et le pétrole peuvent être retirés de la baleine à huile.
• Des roches peuvent se produire dans les playas, les rivières, les bassins et les océans.
• Il est courant de trouver du calcaire et du grès près du schiste. li>
• Shal se produit généralement sur les feuilles.
• Environ 55% de toutes les roches sédimentaires sont du schiste.
• Les someshales sont probablement riches en calcium en raison des fossiles quelles contiennent.
• Le schiste à forte teneur en alumine est utilisé dans la production de ciment.
• Le schiste à forte teneur en gaz naturel a récemment été utilisé comme source dénergie.
• On trouve généralement du quartz et dautres minéraux dans le schiste.
• Bien que le schiste soit normalement gris, il peut être noir sil contient trop de carbone.
• Environ 95% de la matière organique de la roche sédimentaire se trouve dans le schiste ou la boue .
• Le schiste est créé par un processus appelé compression.
• Le schiste exposé à une chaleur et une pression extrêmes peut varier sous forme dardoise.
• Une fois formé, le schiste est généralement libéré dans les lacs et les rivières aux eaux lentes.
• Largile est une composante importante des roches de schiste.

Un bref aperçu des noms de roches utilisés pour décrire les mudstones ou les roches en dérivant:

Roche boueuse	Description
Shale	Une roche stratifiée et compactée. Largile devrait dominer sur le limon.
Claystone	Comme le schiste mais na pas sa fine stratification ou sa fissilité. Largile doit dominer sur le limon.
Argile rocheuse	Synonyme dargile.
Argillite	Un type de roche assez faiblement défini. Cest une roche compacte et indurée enfouie plus profondément que la plupart des mudrocks et peut être considérée comme une mudstone faiblement métamorphosée. Largillite na pas le clivage en lamelles et nest pas laminée aussi bien que le schiste typique.
Mudstone	Une boue indurée sans la fine stratification caractéristique des schistes. Le mudstone a des proportions à peu près égales dargile et de limon. «Mudstone» peut être traité comme un terme général qui inclut toutes les variétés de roches qui sont principalement composées de boue compactée.
Siltstone	Un mudstone dans lequel le limon prédomine sur largile.
Mudrock	Un synonyme de mudstone.
Lutite	Un synonyme de mudstone bien que rarement utilisé indépendamment.Habituellement en combinaison avec un modificateur (la calcilutite est un calcaire à grain très fin).
Pelite	Un autre synonyme de mudstone. Peut être utilisé pour décrire les sédiments non consolidés à grains fins. Est également utilisé pour décrire les carbonates à grains fins tout comme la lutite.
Marl	Une boue calcaire. Cest un mélange de grains dargile, de limon et de carbonate dans diverses proportions. Peut être consolidé mais dans ce cas il est souvent appelé marlstone.
Sarl	Similaire à la marne mais contient des grains biogènes siliceux au lieu de boue carbonatée.
Smarl	Un mélange de sarl et de smarl.
Schiste noir	Schiste noir carboné qui doit sa couleur à la matière organique (> 5%). Il est riche en minéraux sulfurés et contient des concentrations élevées de plusieurs métaux (V, U, Ni, Cu).
Schiste bitumineux	Une variété de schiste riche en matière organique. Il produira des hydrocarbures lors de la distillation.
Alun schiste	Similaire au schiste noir mais la pyrite sest partiellement décomposée en formant de lacide sulfurique qui a réagi avec les minéraux constitutifs du roche pour former de lalun (sulfate de potassium-aluminium hydraté). Il est riche en plusieurs métaux tout comme le schiste noir et a été exploité comme source duranium.
Olistostrome	Une masse chaotique de boue et de plus gros clastes formé sous leau comme un glissement de terrain entraîné par la gravité. Il manque de litière.
Turbidite	Un sédiment ou une roche déposée par un courant de turbidité. Ces dépôts se forment sous leau sous la forme dun mélange dargile, de limon et deau glissant le long du talus continental (dans la plupart des cas). La turbidite est souvent composée dune alternance de couches limoneuses et argileuses.
Flysch	Un ancien terme de nos jours largement remplacé par la turbidite.
Diamictite	Terme purement descriptif utilisé pour décrire toute roche sédimentaire contenant de plus gros clastes dans une matrice à grains fins. La diamictite peut se former de plusieurs manières, mais elle semble être un till glaciaire lithifié dans la majorité des cas.
Tillite	Un lithifié mal trié ( plus gros clastes dans une matrice boueuse) sédiments déposés par un glacier. La tillite est un till lithifié.
Ardoise	Une roche métamorphique à grain fin qui peut être divisée en feuilles minces (a un clivage en ardoise). Lardoise dans la grande majorité des cas est un schiste / mudstone métamorphosé.
Métapélite	Tout mudstone métamorphosé. Lardoise, la phyllite et divers schistes sont des métapélites courantes.
Phyllite	Une roche métamorphique de plus haute teneur que lardoise et plus basse que le schiste. Il présente une brillance caractéristique sur les surfaces de clivage que lui donnent les cristaux lamellaires de mica et / ou de graphite.