頁岩

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頁岩は層状または核分裂性の砕屑物ですシルトと粘土の他の鉱物、特に石英とカルサイトが優勢な堆積岩。頁岩の特徴的な特性は、薄い薄層に沿った割れ目、または裂け目と呼ばれる平行な層状または層状構造です。最も豊富な堆積岩です。の組成（シルトと粘土）頁岩は泥石と呼ばれる堆積岩の範疇にあります。頁岩と泥岩の違いは、割れやすく、層状になっています。頁岩はすぐに薄い部分になります

起源：砕屑性/砕屑性

色：黒、灰色

グループ：ClasticSedimentary Rock

テクスチャ：砕屑性;非常にきめの細かい（< 0.004 mm）Siltyshale。粘土頁岩。砂質頁岩

鉱物組成：フェルドスパシー頁岩、石英頁岩、雲母頁岩

鉱物：粘土鉱物、石英

セメント材料。石灰質頁岩。鉄頁岩。シルト質頁岩

堆積環境洪水平野、湖（海岸から離れた場所）、大陸棚中部、デルタ、干潟、ラグーン、または深海

頁岩の分類

頁岩は、シルトと粘土の有害物質の輸送、堆積、圧縮から形成された砕けやすい砕屑性堆積岩です。粘土の破砕性は、他の堆積岩との主な特徴です。分裂性は、間隔の狭い（<約10mm）平行層に沿って岩が簡単に分裂する特性として定義されます。この破砕係数は、断片のサイズに基づく堆積物と堆積岩の分類を示していることで強調されています。

テクスチャに基づく分類

頁岩には、特徴的に細粒のシルトと粘土粒子が含まれています（< 0.063mm）。したがって、それらは、シルトまたは粘土が岩石の構成要素で支配的であるかどうかに応じて、シルト質頁岩または粘土頁岩として分類されます。シルト質頁岩と粘土頁岩はまとめて粘土質頁岩と呼ばれることがあります。場合によっては、頁岩にかなりの量の砂が含まれていることもあります。その場合、砂頁岩または砂質頁岩と呼ばれることがあります。

鉱物組成に基づく分類

頁岩は、石英、長石質頁岩に分類されます。適切なXRD分析（Pettijohn、1957）の後、岩石中の鉱物石英、長石雲母の優勢に応じて頁岩。

セメント/セメント材料のタイプに基づく分類。

他の堆積岩のような頁岩は、堆積と圧縮の後にいくつかの鉱物または元素によってセメントで固められます。主要なタイプのセメント材料は、エンジニアリング材料として使用されたときに頁岩の特性または性能に影響を与える可能性があるため、頁岩の分類に使用できます。一般的なセメント材料は、シリカ、酸化鉄、カルサイトまたは石灰です。したがって、頁岩はそれぞれ珪質、鉄質、石灰質（石灰質とも呼ばれる）に分類されます。

堆積環境に基づく分類

堆積岩（頁岩を含む）の堆積環境は次のとおりです。堆積物が蓄積され、後に岩石に変化する自然の地理的実体（Reineckand Singh、1980）。 3つの堆積堆積環境、すなわち、大陸、移行、または周辺および海洋が認識されています。各堆積環境にはさまざまな細分化があります。頁岩は一般に湖沼（大陸）、三角州（過渡期）および海洋堆積環境に堆積し、それに応じてそのように分類される可能性があります。つまり、湖成頁岩、三角州頁岩、海洋頁岩です（Compton、1977; Boggs、1995）。湖沼堆積物は、粘土、シルト、砂の混合物が特徴です。無機炭酸塩沈殿物;そして、二枚貝、貝虫類、腹足類、珪藻、およびさまざまな植物堆積物を含むさまざまな淡水無脊椎動物。ほとんどの湖の堆積物は10m未満の厚さです。デルタ堆積物は一般に麻痺性です（海進と海退が交互に繰り返された結果として形成された頁岩と砂岩の規則正しいシーケンスで構成されます）。それらはまた、カオリナイト/イライト/モンモリロナイト粘土鉱物の浅い深さと濃度によって特徴付けられます。海洋環境の堆積物は、均質な岩石シーケンス（非パラリック）、深い深さ、酸素欠乏、およびイライト/モンモリロナイト粘土鉱物の濃度によって特徴付けられます。海洋堆積環境の頁岩は、一般に、湖沼および三角州の環境に堆積した頁岩よりも色が濃く、海洋浮遊性化石が豊富です。

有機物含有量に基づく分類

頁岩は炭素質または瀝青質に分類されます。それらの有機物含有量に基づいて（Krumbein and Sloss、1963）。炭素質および瀝青質頁岩の有機物含有量は一般に10％を超えています。有機物は頁岩に黒または灰色を誘発します。一部の頁岩の黒色は、硫化鉄の存在が原因である可能性もあります。主要な有機物含有量が花粉粒、茎、葉などの植物断片に由来する場合、頁岩は炭素質に分類され、堆積環境は通常、大陸（湖沼）または遷移（三角州またはラグーン）です。頁岩中の主要な有機物含有量が化石などの動物の破片に由来する場合、頁岩は瀝青質に分類され、その堆積環境は通常三角州または海洋です。炭素質頁岩と瀝青質頁岩はどちらも、ケロゲン含有量/種類に応じて、石油とガスを生成するための重要な根源岩です。積層すると泥頁岩となるケロゲニス

頁岩の組成

頁岩はシルト、粘土鉱物、石英粒で構成されています。一般的にはクレイ色です。岩の色が違う場合もあります。微量成分が岩の色を変えます。黒頁岩の結果は、1％を超える炭素質物質が存在し、還元環境を示します。赤、茶色、および緑の色は、酸化鉄鉱（赤鉄鉱–赤）、水酸化鉄（針鉄鉱–茶色および褐鉄鉱–黄色）、または雲母鉱物（緑泥石、黒雲母）を示します。およびイライト–緑）。

粘土鉱物は、頁岩および他の同様の岩石の主成分です。代表される粘土鉱物は主にカオリナイト、モンモリロナイト、アンディライトです。第三紀後期の泥岩の粘土鉱物は膨張可能なスメクタイトであるのに対し、古い岩石では特に古生代中期から初期の頁岩が優勢です。スメクタイトからイライトへの変換により、シリカ、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、鉄、水が生成されます。これらの放出された元素は、頁岩やその他の泥岩に見られるすべての微量鉱物（石英を除く）である、自生石英、チャート、方解石、ドロマイト、アンケライト、ヘマタイト、アルバイトを形成します

有機物

非常に重要頁岩の成分炭素質物質。これは、通常、ケロゲン（高分子量の有機化合物の混合物）として岩石に存在する有機物質です。ケロゲンはすべての頁岩の約1％を超えて形成されていませんが、ケロゲンの大部分は泥岩に含まれています。有機物が豊富な頁岩（> 5％）は、黒色頁岩と呼ばれます。これらの岩石は有機物によって黒色になっています。有機物は通常の状態ではバクテリアによって分解されるべきですが、高い生産性、急速な沈着、埋没または酸素不足が有機物を保存する可能性があります。黄鉄鉱は、黒色頁岩によく見られる硫化鉱物です。有機物と黄鉄鉱は、どちらも形成に無酸素条件を必要とするため、同じ岩石で一緒に発生します。

特に有機物が豊富な頁岩もあります。このタイプの岩の名前はオイルシェールです。オイルシェールは化石燃料として使用できますが、通常は不要な（燃焼していない）鉱物が多く含まれているため、比較的「汚れた」燃料です。

シェールと泥岩には、すべての堆積岩の有機物の約95％が含まれています。ただし、これは平均的な頁岩では質量で1％未満です。無酸素状態で形成される黒色頁岩には、鉄（Fe2 +）および硫黄（S2-）とともに還元された遊離炭素が含まれます。パイライトおよびアモルファス硫化鉄と炭素黒色を生成します。

頁岩の形成

頁岩の形成は、砂の大きな粒子が堆積した後も長い間水中に浮遊したままになる可能性のある微細な粒子です。頁岩は通常、非常に動きの遅い水中に堆積します。多くの場合、湖やラグーンの堆積物、川の三角州、洪水平野、ビーチサンドの沖合に見られます。また、堆積盆地や大陸棚、比較的深く静かな水域に堆積することもあります。

「黒い頁岩」は暗い、arとして酸化されていない炭素が特に豊富であるという結果。一部の古生代および中生代の地層で一般的なブラックシェールは、停滞水柱などの無酸素の還元環境に堆積しました。一部の黒色頁岩には、モリブデン、ウラン、バナジウム、亜鉛などの重金属が豊富に含まれています。

化石、動物の足跡/巣穴、さらには雨滴の衝撃クレーターでさえ、頁岩の敷料の表面に保存されることがあります。頁岩には、黄鉄鉱、アパタイト、またはさまざまな炭酸鉱物からなる結石が含まれている場合もあります。

変成の熱と圧力にさらされる頁岩は、粘板岩と呼ばれる硬く、核分裂性の変成岩に変化します。変成グレードの継続的な増加に伴い、シーケンスは千枚岩、次に片岩、最後にグナイスになります。

続成作用と炭化水素

イリタイズ（スメクタイトがトイライトに変換される）のプロセスは、続成作用中の泥岩。イリタイゼーションはカリウム（通常は砕屑性のK-長石によって提供される）を消費し、鉄、マグネシウム、カルシウムを解放します。これらは緑泥石や方解石などの他の形成鉱物によって使用できます。違法化の温度範囲は約50-100°C3です。カオリナイトの含有量も埋没深度の増加とともに減少します。カオリナイトは高温多湿の気候で形成されます。乾燥した温帯気候はスメクタイトを好む傾向があります。その理由は、多くの降水が岩石から可溶性イオンを洗い流しますが、乾燥した気候ではこのタスクをそれほど効果的に達成できないためです。カオリナイトは、シリカと水に加えてアルミニウムのみを含むため、湿度の高い気候で好まれます。アルミニウムは非常に残留性が高く、スメクタイトの成分（アルミニウムと鉄に加えてマグネシウムとカルシウム）はより簡単に運び去られます。

続成作用中に行われるもう1つの主要で経済的に非常に重要なプロセス（この段階と呼ばれることもあります）続成作用）は、ケロゲンの炭化水素への成熟です。ケロゲンは岩石に閉じ込められたワックス状の物質ですが、頁岩から移動して上方に移動できる軽い炭化水素に成熟します。このプロセスは、約50〜150°C4（オイルウィンドウ）の温度で行うことができます。これは通常、2〜4キロメートルの埋没深度に相当します。プロセス中に遊離した軽質炭化水素（接触分解および熱分解として知られる）は、自由に上向きに移動できるようになりました。それらは、背斜または断層境界である可能性のあるある種の構造玄武岩によって停止された場合、悪用可能な石油およびガスの貯留層を形成する可能性があります。圧縮された頁岩は液体と気体に対する厳しい障壁であるため、上向きの動きを止める岩層は、多くの場合、頁岩の別の層です。頁岩は、同じ理由で含水層の間に水路を形成することもあります。これは、水が岩石を容易に流れることができないためです（透過性が低い）。

これは、形成された炭化水素の一部がそうでない理由でもあります。根源岩から移動することができます。この資源は、私たちが穴を開けて加圧水を岩石に注入し、それが岩石を破壊する場合、少なくとも部分的に利用可能です。この方法は、水圧破砕（フラッキング）として知られています。形成された亀裂は、水が注入された砂粒によって開いたままになり、岩石に閉じ込められた炭化水素が回復可能になります。破砕は実際には地殻で一般的なプロセスです。鉱物の静脈と堤防は、高圧の流体またはマグマによって開かれ、密閉された地殻の亀裂です。

石油産業にとってのシェールの重要性

Okeke（2003）によると、石油産業には、石油およびガスの探査、生産、輸送、処理、およびマーケティングが含まれます。石油の生成と蓄積には、根源岩での生成、地層を介した移動、岩石貯留層での貯蔵という3つの段階が含まれます。石油源岩は、石油を生成できる地質層であり、石炭、泥岩、頁岩は、有機炭素含有量のために認識されている源岩です。これらの有機物は、その性質、堆積環境、温度、圧力、埋没深度に応じて、石油を生成することができます。一般に、石油ガスは、石炭などの高温/高圧、腐植物質および植物優勢の有機堆積物で生産され、石油は、腐植物質が優勢で中程度の温度/圧力の海洋シェールから生産されます。根源岩は非常に低い多孔性と浸透性を持っているため、一度形成された石油は岩石に閉じ込められますが、流体力学的圧力条件のために近くの多孔質岩に移動し、そこから適切な地質貯留層に閉じ込められるか保管されるまで移動または移動し続ける可能性があります。次に、貯留層に石油またはガストラップされた石油は、貯留層に井戸を掘削することによって利用することができます。このような貯留層には、砂岩、石灰岩、破砕された頁岩が含まれます。不浸透性の岩石としての頁岩も、層序および構造玄武岩の重要なシールです。したがって、頁岩は根源岩、貯留層、およびシール岩として重要です。 Roegiers（1993）によると、石油産業で掘削されたすべての地層の約90％は頁岩と石灰岩です。頁岩は石油産業で問題となる可能性があることも知られています。Roegiers（1993）は、井戸の掘削/完了の問題の約75％が頁岩の形成に関連しているとしています。石油産業に対するシェールのプラス面とマイナス面の詳細を確認しました。

シェールの特性と特性

さまざまなレベルの定義があります。

• 固結した泥または粘土から形成され、フラジレスラブに簡単に分割できる、柔らかく細かく成層した堆積岩。
• 粘土、泥、固結によって形成された核分裂性の岩石。またはシルトで、微細な層状または積層構造を持ち、堆積以来本質的に変化していない鉱物で構成されています。
• 粘土または粘土質物質の固結によって形成された核分裂性または積層構造の岩石。

これらのいずれも、いわゆる「頁岩」油とは何の関係もありません&上記のように、真の頁岩は主に粘土鉱物であり、サイズとしても定義されますクラス（粘土サイズ）で、一般に灰色頁岩と呼ばれます。炭化水素生成貯留層は、粘土鉱物が50％未満（場合によってははるかに少ない）で、粒子サイズの定義を満たし、有機物が豊富です。米国で最も多産な「頁岩」の1つはウッドフォード層。それは非常に高レベルの有機物を運び、通常約30％の粘土鉱物です。ほとんどの地域に砂/砕屑物が残っています。他の「頁岩」は粘土よりも強い炭酸塩です。

頁岩の用途

• 頁岩には多くの商業用途があります。陶磁器業界では、レンガ、タイル、陶器の原料です。陶器や建築資材の製造に使用される頁岩は、破砕して水と混合する以外にほとんど処理を必要としません。
• 頁岩は石灰石で破砕されて加熱され、建設業界向けのセメントが製造されます。 。二酸化炭素はガスとして失われ、酸化カルシウムと粘土が残り、水と混合して乾燥させると硬化します。
• 石油産業では、フラッキングを使用してオイルシェールから石油と天然ガスを抽出します。フラッキングには液体の注入が含まれます。有機分子を押し出すために岩に高圧で。通常、炭化水素を抽出するには高温と特殊な溶媒が必要であり、環境への影響が懸念される廃棄物につながります。

キーポイント

• 頁岩が最も一般的な堆積物です。地球の地殻の約70％を占める岩石。
• 頁岩は、圧縮された泥と粘土でできた細粒の岩石です。
• 頁岩の特徴は、その脆弱性です。言い換えれば、頁岩は簡単に薄い層に分割されます。
• 黒色と灰色の頁岩が一般的ですが、岩はどの色でも表示されます。
• 頁岩は商業的に重要です。レンガ、セラミック、タイル、ポルトランドセメントの建設に使用されます。天然の悪魔と油は頁岩から取り除くことができます。
• 岩は頁岩、川、盆地、海で発生する可能性があります。
• 頁岩の近くに石灰岩と砂岩が横たわっているのはよくあることです。
• 頁岩は葉に発生します。
• すべての堆積岩の約55％が頁岩です。
• 頁岩には化石が含まれているため、おそらく頁岩が多く含まれています。
• 高アルミナ含有量の頁岩がセメント生産に使用されています。
• 最近、高天然ガス含有量の頁岩がエネルギー源として使用されています。
• クォーツやその他の鉱物が一般的に見られます。頁岩中。
• 頁岩は通常灰色ですが、炭素物質が多すぎると黒色になる場合があります。
• 堆積岩中の有機物の約95％が頁岩または泥に含まれています。 。
• 頁岩は圧縮と呼ばれるプロセスによって作成されます。
• 極端な熱と圧力にさらされた頁岩は、スレートの形で変化する可能性があります。
• 形成されると、頁岩は通常放出されます。湖に
• 粘土は頁岩の重要な構成要素です。

泥岩またはそれらに由来する岩を説明するために使用される岩の名前の概要：

泥岩	説明
頁岩	積層され圧縮された岩。粘土はシルトよりも優勢である必要があります。
粘土岩	頁岩に似ていますが、細かい積層や裂け目がありません。粘土はシルトよりも優勢である必要があります。
粘土岩	粘土岩の同義語です。
粘土岩	かなり弱く定義された岩のタイプ。これは、ほとんどの泥岩よりも深く埋められたコンパクトで硬化した岩石であり、弱く変成した泥岩と見なすことができます。粘土質岩は粘板岩の劈開がなく、通常の頁岩のように積層されていません。
泥岩	頁岩の微細な積層特性を欠く硬化した泥。泥岩は、粘土とシルトの比率がほぼ同じです。 「泥岩」は、ほとんどが圧縮された泥で構成されているすべての種類の岩石を含む一般的な用語として扱うことができます。
シルト岩	泥岩が含まれている泥岩シルトは粘土よりも優勢です。
泥岩	泥岩の同義語です。
ルタイト	単独で使用されることはめったにありませんが、泥岩の同義語です。通常、いくつかの修飾剤と組み合わせます（カルシルタイトは非常に細かい石灰岩です）。
ペライト	泥岩の別の同義語。未固結の細粒堆積物を説明するために使用できます。ルタイトと同じように、細粒の炭酸塩を分解するためにも使用されます。
マール	石灰質の泥。これは、粘土、シルト、炭酸塩の粒子をさまざまな比率で混合したものです。統合される可能性がありますが、この場合はマールストーンと呼ばれることがよくあります。
頁岩	マールに似ていますが、炭酸塩泥の代わりに珪質の生物起源の粒子が含まれています。
スマール	サールとスマールの混合物。
ブラックシェール	有機物に色を負っている黒色の炭酸塩頁岩（> 5％）。硫化鉱物が豊富で、いくつかの金属（V、U、Ni、Cu）が高濃度で含まれています。
オイルシェール	さまざまな頁岩有機物が豊富です。蒸留すると炭化水素が生成されます。
ミョウバン頁岩	黒色頁岩に似ていますが、黄鉄鉱が部分的に分解して硫酸を形成し、その構成鉱物と反応します。ミョウバン（含水カリウム-硫酸アルミニウム）を形成する岩石。黒色頁岩と同じようにいくつかの金属が豊富で、ウランの供給源として採掘されています。
オリストストローム	混沌とした泥と大きな砕屑物の塊重力駆動の土砂崩れとして水中に形成された。寝床がありません。
タービダイト	混濁流によって堆積した堆積物または岩石。これらの堆積物は、粘土、シルト、および水の混合物が大陸斜面を滑り落ちるように水中で形成されます（ほとんどの場合）。タービダイトは、シルト質層と粘土質層が交互に並んでいることがよくあります。
フリッシュ	最近では、古い用語の大部分がタービダイトに置き換えられています。
ダイアミックタイト	細粒のマトリックスに大きな砕屑物を含む堆積岩を説明するために使用される純粋に説明的な用語。ダイアミックタイトはさまざまな方法で形成される可能性がありますが、ほとんどの場合、それは石化した氷河のようです。
ティライト	岩石化が不十分に分類されています（泥質マトリックス中のより大きな砕屑物）氷河によって堆積した堆積物。ティライトは石化したティルです。
スレート	薄いシートに分割できる（スレート状の劈開がある）細粒の変成岩。ほとんどの場合、スレートは変成した頁岩/泥岩です。
変成岩	変成した泥岩。粘板岩、千枚岩、およびさまざまな片岩が一般的な変成岩です。
千枚岩	粘板岩よりもグレードが高く、片岩よりも低い変成岩。板状の雲母やグラファイトの結晶によって与えられた劈開面に特徴的な光沢があります。