Șistul

• 

• 

• 

Șistul este un clast laminat sau fisibil rocă sedimentară care este compusă din predominanța nămolului și argilei alte minerale, în special cuarțul și calcitul. Proprietățile caracteristice ale șistului sunt rupturi de-a lungul lamelor subțiri sau stratificare paralelă sau așternuturi denumite fisilitate. șist într-o categorie de roci sedimentare cunoscute sub numele de piatră de noroi. Diferența dintre șist la piatră de noroi, este fisibil și laminat văzut. se află de-a lungul laminărilor.

Originea: Detrital / Clastic

Culoare: Negru, Gri

Grup: ClasticSedimentary Rock

Textură: Clastic ; Foarte granulat (< 0,004 mm) Siltyshale. Șist argilos. Șist nisipos

Compoziție mineralogică: șist feldspatic, șist cuarțozic, șist micaceu

Minerale: minerale din argilă, cuarț

Materiale de cimentare. Șist calcaros. Șist feruginos. Șistul siliciu

Mediul de depoziție Câmpia de inundații, Lacul (departe de țărm), Raftul continental continental, Delta, Tidal Flat, Laguna sau Deep Marine

Clasificarea șistului

Șisturile sunt roci sedimentare clastice fisibile formate din transportul, depunerea și compactarea materialelor detritice de nămol și argilă. Fisilitatea argilei este principala sa caracteristică distinctivă de alte roci sedimentare. Fisilitatea este definită ca proprietatea unei rupturi de rocă ușor de-a lungul paralelelor subțiri (< 10mm aproximativ) subțiri. Acest factor de fisilitate este evidențiat prin faptul că arată clasificarea sedimentelor și a rocilor sedimentare în funcție de dimensiunile fragmentelor.

Clasificarea bazată pe textură

Șisturile conțin în mod caracteristic nămoluri cu granulație fină și particule argiloase (< 0,063mm). Prin urmare, acestea sunt clasificate ca șisturi argiloase sau argilă, în funcție de dacă dominanții de argilă sau argile domină în componentele teracului. Șistul argilos și argilos poate fi numit în mod colectiv argillaceousshales. Ocazional, șisturile pot conține, de asemenea, cantități apreciabile de nisipuri, caz în care pot fi numite șisturi nisipoase sau șisturi arenicoase.

Clasificare pe baza compoziției mineralogice

Șisturile pot fi clasificate ca cuarțoză, feldspatică sau micacee șist în funcție de predominanța mineralelor de cuarț, respectiv feldsparor mica în rocă, după o analiză XRD adecvată (Pettijohn, 1957).

Clasificare pe baza tipului de cimentare / materiale de cimentare.

Șisturile ca alte roci sedimentare sunt cimentate de someminere sau elemente după depunere și compactare. Tipul dominant de material de cimentare poate fi utilizat în clasificarea șistului, deoarece aceasta poate afecta proprietățile sau performanța șistului atunci când este utilizat ca material de inginerie. Materialele comune de cimentare sunt silice, oxid de fier și calcit sau var. În consecință, șisturile pot fi clasificate ca fiind silicioase, feruginoase sau calcaroase (uneori numite și calcarate).

Clasificarea pe baza mediului de depozit

Mediul sedimentar al oricărei roci sedimentare (inclusiv șistul) este o entitate geografică naturală în care sedimentele sunt acumulate și transformate ulterior în rocă (Reineckand Singh, 1980). Sunt recunoscute trei medii sedimentare de depozit, și anume continental, de tranziție sau marginal și marin. Fiecare mediu de depozitare are diferite subdiviziuni. Șisturile sunt, în general, depozitate în medii de depozit lacustrin (continental), deltaic (de tranziție) și marin și pot fi clasificate în mod corespunzător ca atare; adică șisturi lacustre, deltaice și marine (Compton, 1977; Boggs, 1995). Depozitele lacustre sunt caracterizate prin amestec de argilă, nămol și nisipuri; carbonat anorganic precipitat; și diverse organisme nevertebrate de apă dulce, inclusiv bivalve, ostracode, gastropode, diatomee și diverse depozite de plante. Majoritatea depozitelor de lacuri au o grosime mai mică de 10 m. Depozitele deltaice sunt în general paralice (constând din secvențe ordonate de șisturi și gresii formate ca rezultat al transgresiunilor și regresiilor marine alterante). Ele sunt, de asemenea, caracterizate prin adâncime și concentrație mică de argilă minerală caolinită / ilită / montmorillonită. Depozitele mediului marin sunt caracterizate de consecințe de rocă omogene (nonparalice), adâncime mare, deficit de oxigen și concentrație de minerale argiloase de ilită / montmorillonită.Șisturile din mediul marin de depozitare sunt, în general, mai închise la culoare și mai bogate în fosilele planctonice marine decât șalurile depuse în medii lacustre și deltaice. pe baza conținutului lor de materie organică (Krumbein și Sloss, 1963). Conținutul de materie organică din șisturile carbonice și bituminoase este în general peste 10%. Materia organică induce culoarea neagră sau cenușie a șisturilor. Culoarea neagră a unor șisturi se poate datora și prezenței sulfurii de fier. Când conținutul de materie organică dominantă provine din fragmente de plante, cum ar fi polenul, tulpinile și frunzele, șistul este clasificat ca carbonat, iar mediul de poziție este de obicei continental (lacustru) sau de tranziție (deltaic sau lagunar). Când conținutul dominant de materie organică din șist este din fragmente de animale, cum ar fi fosilele, șistul este clasificat ca bituminos și mediul său de depozitare este de obicei deltaic sau marin. Ambele șisturi carbonacee și bituminoase sunt roci importante pentru generarea de petrol și gaze petroliere, în funcție de cantitatea / tipul de conținut de kerogen. Kerogenis este șistul de noroi atunci când este laminat

Compoziția șistului

Șisturile sunt compuse din nămol, minerale argiloase și cuarțgrave. În general, de obicei, culoare crey. În unele cazuri, culoarea stâncii este diferită. O componentă minoră modifică culoarea stâncii. Rezultatul negru este mai mare decât un procent de material carbonic și indică un mediu de reducere. Culorile roșii, maro și verzi sunt oxidul oferic indicativ (hematit – roșu), hidroxid de fier (goethit – maroni și limonit – galben) sau minerale micacee (clorit, biotit și ilite – verde).

Minerale de argilă sunt o componentă majoră a șistului și a altor tipuri similare. Mineralele argiloase reprezentate sunt în majoritate caolinită, montmorillonită și ililită. Mineralele de argilă ale pietrelor de lut terțiar târziu sunt smectite expandabile pe când în rocile mai vechi, în special în șisturile paleozoice mijlocii până la începutul anului, predomină. Transformarea smectitei în ilită produce silice, sodiu, calciu, magneziu, fier și apă. Aceste elemente eliberate formează cuarț autigenic, chert, calcit, dolomit, ankerit, hematit și albit, toate urme de minerale tominor (cu excepția cuarțului) găsite în șisturi și alte roci de noroi

Materie organică

Foarte important material carbonos component în rocile de șist. Acesta este materialul organic care apare de obicei în roci ca kerogen (un amestec de compuși organici cu greutate moleculară mare). Deși kerogenul nu formează mai mult de aproximativ 1% din toate șisturile, marea majoritate a kerogenului se află în nămoluri. Șisturile bogate în materie organică (> 5%) sunt cunoscute sub numele de șisturi negre. Culoarea neagră este dată acestor roci de materia organică. Materia organică ar trebui să fie descompusă în condiții normale de bacterii, dar productivitatea ridicată, depunerea rapidă și înmormântarea sau lipsa oxigenului o pot păstra. Pirita este un mineral sulfid comun în șisturile negre. Materia organică și pirita apar împreună în aceeași rocă, deoarece ambele au nevoie de condiții fără oxigen pentru formarea lor.

Unele șisturi sunt bogate în special în materie organică. Acest nume de tip rock este Oil Shale. Uleiul poate fi folosit ca combustibil fosil, deși este un combustibil relativ „murdar”, deoarece conține de obicei o mulțime de minerale nedorite (care nu ard).

Șisturile și rocile de noroi conțin aproximativ 95% din materia organică din toate rocile sedimentare. Cu toate acestea, acest lucru este mai mic decât un procent din masă într-un șist mediu. Șisturile negre, care se formează în condiții anoxice, conțin carbon liber redus împreună cu fierul feros (Fe2 +) și sulful (S2−). Pirita și sulfura de fier amorfă împreună cu carbonul produce culoarea neagră.

Formarea șistului

Formarea șistului este particule fine care pot rămâne suspendate în apă mult timp după ce particulele mai mari de nisip s-au depus. Șisturile se depun aretipic în apă cu mișcare foarte lentă și sunt adesea găsite în lacuri și zăcăminte lagonale, în delte ale râurilor, pe câmpiile inundabile și în largul plajelor. Pot fi depuse și în bazinele sedimentare și pe raftul continental, în apă relativ adâncă și liniștită.

„Șisturile negre” sunt întunecat, ca ar esultul de a fi bogat în carbon neoxidat. Frecvente în unele straturi paleozoice și mezozoice, negrii au fost depozitați în medii anoxice, reducătoare, cum ar fi în coloanele cu apă stagnantă. Unele șisturi negre conțin metale grele abundente precum asmolibden, uraniu, vanadiu și zinc.

Fosilele, urmele / vizuinele animalelor și chiar și factorii de scurgere a picăturilor de ploaie sunt păstrate uneori pe suprafețele de pe șezut. Șisturile pot conține, de asemenea, concreții constând din pirită, apatită sau diverse carbonateminere.

Șisturile care sunt supuse căldurii și presiunii metamorfismalterului într-o rocă dură, fisilă, metamorfică cunoscută sub numele de ardezie.Odată cu creșterea continuă a gradului metamorfic, secvența este filitul, apoi șistul și în cele din urmă gneisul.

Diageneză și hidrocarburi

Procesul de ilitizare (smectita se transformă în toilită) este o schimbare majoră care are loc în nămoluri în timpul diagenezei. Ilitizarea consumă potasiu (furnizat de obicei de K-feldspat detritic) și eliberează fier, magneziu și calciu, care pot fi utilizate de către ceilalți minerali care formează clorit și calcit. Gama de temperatură a ilitizării este de aproximativ 50-100 ° C3. Conținutul de kaolinit scade, de asemenea, odată cu creșterea adâncimii de înmormântare. Caolinitul se formează în climă caldă și umedă. Clima temperată mai uscată are tendința de a favoriza smectitul. Motivul este că o mulțime de precipitații spală ionii solubili din rocă, în timp ce clima mai uscată nu îndeplinește această sarcină atât de eficient. Kaolinita este favorizată în climatul umed, deoarece conține numai aluminiu în plus față de siliciu și apă. Aluminiul este foarte rezidual, în timp ce componentele smectitei (magneziu și calciu, pe lângă aluminiu și fier) se duc mai ușor.

Un alt proces important și economic foarte important care are loc în timpul diagenezei (uneori se face referire la această etapă ascatagenesis) este maturarea kerogenului în hidrocarburi. Kerogenul este o substanță de ceară prinsă în rocă, dar se va maturiza în hidrocarburi mai ușoare care sunt capabile să se deplaseze din șist și să migreze în sus. Acest proces se poate realiza la temperaturi cuprinse între aproximativ 50-150 ° C4 (fereastră cu ulei). Aceasta corespunde de obicei la 2-4 kilometri de adâncime de înmormântare. Hidrocarburile mai ușoare care au fost schimbate în timpul proceselor (cunoscute sub numele de cracare catalitică și termică) nu sunt libere să migreze în sus. Ele pot forma rezervoare de petrol și gaze exploatabile dacă sunt oprite de un fel de capcană structurală care poate fi un anticlinal sau o graniță de defect. Stratul de rocă care oprește mișcarea ascendentă este în multe cazuri un alt strat de șist, deoarece șistul compactat este o barieră dură pentru lichide și gaze. Șistul poate forma, de asemenea, o acvudică între straturile purtătoare de apă din același motiv – nu permite apei să curgă ușor prin rocă (are o permeabilitate redusă).

Acesta este și motivul pentru care unele dintre hidrocarburile formate nu sunt capabil să migreze din rocile sursă. Această resursă este încă disponibilă cel puțin parțial dacă facem găuri și injectăm apă sub presiune în rocă, ceea ce va cauza fracturarea acesteia. Această metodă este cunoscută sub numele de fracturare hidraulică (fracking). Crăpăturile formate vor fi menținute deschise de cele trei boabe injectate cu apă, iar hidrocarburile prinse în roci vor deveni recuperabile. Fracturarea este de fapt un proces obișnuit în scoarță. Venele și digurile minerale sunt fisuri în scoarța deschisă și sigilată de un fluid sau magmă foarte presurizată.

Importanța șisturilor pentru industria petrolieră

Potrivit lui Okeke (2003), industria petrolieră cuprinde explorarea, producția, transportul, prelucrarea și comercializarea petrolului și a gazelor petroliere. Generarea și acumularea de petrol implică trei etape, și anume, generarea în rocile sursă, migrarea prin formațiuni geologice și stocarea în rezervoarele de rocă. Rocile sursă de petrol sunt formațiuni geologice care sunt capabile să genereze petrol Carbunele, piatra de noroi și șistul sunt rocile sursă recunoscute datorită conținutului lor de carbon organic. Aceste conținuturi organice, în funcție de natura lor, mediul de depozitare, temperatura, presiunea și adâncimea de înmormântare sunt capabile să genereze petrol. În general, gazele petroliere sunt produse în temperaturi ridicate / presiune, umice și în plante organice dominante, cum ar fi cărbunele, în timp ce petrolul este produs din șisturi marine mai puțin umice, dominante fosile și temperaturi / presiuni moderate. Rocile sursă au o porozitate și o permeabilitate foarte reduse și, astfel, petrolul odată format este prins în rocă, dar se poate deplasa din cauza condițiilor de presiune hidrodinamică într-o rocă poroasă din apropiere de unde continuă să se miște sau să migreze până când este prins sau stocat într-o formațiune de rezervor geologic adecvat. . Uleiul de petrol sau captat cu gaz în rezervoare poate fi apoi exploatat prin forarea puțurilor în rezervoare. Astfel de rezervoare includ gresii, calcare, precum și șaluri fracturate. Șisturile ca roci impermeabile sunt, de asemenea, sigilii importante în capcanele stratigrafice și structurale. Prin urmare, șisturile sunt importante ca roci sursă, rezervor, precum și roci sigilate. Conform lui Roegiers (1993), aproximativ 90% din toate formațiunile forate în industria petrolieră sunt șisturi și calcare. De asemenea, se știe că șisturile pot fi problematice în industria petrolieră. Roegiers (1993) susține că aproximativ 75% din problemele de forare / finalizare a puțurilor sunt legate de formațiunile de șist. Detaliile aspectelor pozitive, precum și negative ale șistului pentru industria petrolieră sunt acum examinate.

Caracteristicile și proprietățile șistului

Iată diferite niveluri de definiții.

• roca sedimentară moale, fin stratificată, care s-a format din noroi sau argilă consolidate și poate fi despărțită cu ușurință în plăci fragile.
• rocă fisibilă care se formează prin consolidarea argilei, noroiului, sau nămol, are o structură fin stratificată sau laminată și este compus din minerale esențial nealterate de la depunere.
• o rocă cu structură fisibilă sau laminată formată prin consolidarea argilei sau a materialului argilos.

Niciunul dintre acestea nu are nicio legătură cu așa-numitul petrol „de șist” & producția de gaze. Șisturile adevărate, ca mai sus, sunt în principal minerale argiloase care sunt definite de asemenea ca o dimensiune clasă (de dimensiuni argiloase) și sunt denumite în mod obișnuit șisturi cenușii. Rezervoarele producătoare de hidrocarburi sunt mai puțin de 50% minerale argiloase (uneori mult mai puține), îndeplinesc definiția dimensiunii particulelor și sunt bogate în organice. Unul dintre cele mai prolifice „șisturi” din SUA este formațiunea Woodford. Poartă un nivel foarte ridicat de organice și este de obicei de aproximativ 30% minerale argiloase. Theremainder este nisip / clastic în majoritatea zonei. Alte „șisturi” sunt incarbonate mai puternice decât argilele.

Folosirea șistului

• Șistul are multe utilizări comerciale. Este un material sursă în industria ceramicii pentru a face cărămidă, țiglă și ceramică. Șistul folosit pentru fabricarea ceramicii și a materialelor de construcție necesită puțină prelucrare în afară de zdrobire și amestecare cu apă.
• Șistul este zdrobit și încălzit cu calcar pentru a produce ciment pentru industria construcțiilor. Încălzirea elimină apa și rupe calcarul în oxid de calciu și carbondioxid. . Dioxidul de carbon se pierde ca gaz, lăsând oxid de calciu și argilă, care se întărește atunci când sunt amestecate cu apă și lăsate să se usuce.
• Industria petrolului folosește frackingul pentru a extrage petrolul și gazul natural din șistul petrolier. Fracking-ul implică injectarea de lichid la presiune ridicată în rocă pentru a forța moleculele organice. În mod obișnuit, temperaturile ridicate și solvenții speciali sunt creați pentru a extrage hidrocarburile, ducând la deșeuri care ridică probleme de impact asupra mediului.

Punct cheie

• Șistul este cel mai frecvent sedimentar stâncă, care reprezintă aproximativ 70 la sută din scoarța Pământului.
• Șistul este o rocă cu boabe afine, formată din noroi comprimat și argilă.
• Caracteristica definitorie a șisturilor este fragilitatea sa. Cu alte cuvinte, șistul este ușor împărțit în straturi subțiri.
• Șisturile negre și gri sunt obișnuite, dar roca poate apărea în orice culoare.
• Șistul este important din punct de vedere comercial. Se folosește la construcția cărămizilor, ceramicii, plăcilor și cimentului Portland. Diavolul natural și uleiul pot fi îndepărtate din ulei.
• Roca poate apărea în playas, râuri, bazine și oceane.
• Este obișnuit să se găsească calcar și gresie situate în apropierea șistului.
• Șistul apare de obicei pe frunze.
• Aproximativ 55% din toate rocile sedimentare sunt de șist.
• Somalele sunt probabil bogate în calciu datorită fosilelor pe care le conțin.
• Șistul cu conținut ridicat de alumină este utilizat în producția de ciment.
• Șistul cu un conținut ridicat de gaze naturale a fost folosit recent ca sursă de energie.
• Cuarțul și alte minerale sunt de obicei găsite în șist.
• Deși șistul este în mod normal gri, poate fi negru dacă conține prea mult material carbonic.
• Aproximativ 95% din materia organică din roca sedimentară se găsește în șist sau noroi. .
• Șistul este creat printr-un proces numit compresie.
• Șistul expus la căldură și presiune extreme poate varia sub formă de ardezie.
• Odată format, șistul este de obicei eliberat în lacuri și râuri cu apă cu mișcare lentă.
• Argila este o componentă importantă în rocile de șist.

O scurtă prezentare generală a numelor de roci utilizate pentru a descrie pietrele de noroi sau roci derivate din acestea:

Rock noroios	Descriere
Șist	O piatră laminată și compactată. Argila ar trebui să domine peste nămol.
Claystone	La fel ca șistul, dar lipsește laminarea sa fină sau fisilitatea. Argila ar trebui să domine peste nămol.
Roca de argilă	Un sinonim al argilei.
Argilit	Un tip de rocă destul de slab definit. Este o piatră compactă și indurată îngropată mai adânc decât majoritatea rocilor de noroi și poate fi considerată a fi o piatră de noroi slab metamorfozată. Argilitul nu are decolteul slaty și nu este laminat la fel de bine ca șistul tipic.
Mudstone	Un noroi indurat, lipsit de laminarea fină caracteristică șisturilor. Mudstone are proporții aproximativ egale de lut și nămol. „Mudstone” poate fi tratat ca un termen general care include toate soiurile de roci care sunt compuse în mare parte din nămol compactat.
Siltstone	O piatră de noroi în care nămolul predomină asupra argilei.
Roca de noroi	Un sinonim de piatră de noroi.
Lutite	Un sinonim de piatră de noroi, deși rar folosit independent.De obicei, în combinație cu un anumit modificator (calcilutita este un calcar cu granulație fină).
Pelite	Un alt sinonim al pietrei de noroi. Poate fi folosit pentru a descrie sedimentele neconsolidate cu granule fine. Este, de asemenea, utilizat pentru a descrie carbonați cu granulație fină la fel de lutită.
Marl	Un noroi calcaros. Este un amestec de cereale de argilă, nămol și carbonat în diferite proporții. Poate fi consolidat, dar în acest caz este adesea denumit marlstone.
Sarl	Similar marnei, dar conține boabe biogene silicioase în loc de nămol carbonat.
Smarl	Un amestec de sarl și smarl.
Șist negru	Șist carbonic negru care își datorează culoarea materiei organice (> 5%). Este bogat în minerale sulfuroase și conține concentrații ridicate de mai multe metale (V, U, Ni, Cu).
Șist uleios	O varietate de șist bogat în materie organică. Va produce hidrocarburi la distilare.
Șistul de aluminiu	Similar cu șistul negru, dar pirita s-a descompus parțial formând acid sulfuric care a reacționat cu mineralele constitutive ale rocă pentru a forma alum (sulfat de potasiu-aluminiu hidrat). Este bogat în mai multe metale la fel de șist negru și a fost exploatat ca sursă de uraniu.
Olistostrom	O masă haotică de noroi și clasturi mai mari format sub apă ca o alunecare de noroi condusă de gravitație. Îi lipsește așternutul.
Turbidit	Un sediment sau o rocă depusă de un curent de turbiditate. Aceste depozite se formează sub apă ca un amestec de argilă, nămol și apă alunecând pe versantul continental (în majoritatea cazurilor). Turbiditul este adesea compus din straturi argiloase și argiloase.
Flysch	Un termen vechi în zilele noastre în mare parte înlocuit cu turbidit.
Diamictit	Termen pur descriptiv folosit pentru a descrie orice rocă sedimentară care conține claste mai mari într-o matrice cu granulație fină. Diamictita se poate forma în multe feluri, dar pare a fi un glaciar litificat până în majoritatea cazurilor.
Tillite	Un litificat slab sortat ( claste mai mari într-o matrice noroioasă) sediment depus de un ghețar. Tillite este o pânză litificată.
Ardezie	O rocă metamorfică cu granulație fină care poate fi împărțită în foi subțiri (are decolteu slaty). Ardezia în marea majoritate a cazurilor este un șist / piatră de noroi metamorfozată.
Metapelite	Orice piatră de noroi metamorfozată. Ardezia, filitul și diverse șisturi sunt metapelite obișnuite.
Phyllite	O rocă metamorfică mai mare decât gradul de ardezie și mai mică decât șistul. Are o strălucire caracteristică pe suprafețele de decolteare date de mica de plat și cristale de grafit.