Skiffer

• 

• 

• 

Skiffer är en laminerad eller klyvbar klastik sedimentärt berg som består av övervägande av silt och lera andra mineraler, särskilt kvarts och kalcit. Karaktäristiska egenskaper hos skiffer är brott längs tunna skikt eller parallell skiktning eller strö kallas fissilitet. Det är vanligast sedimentärt berg. Sammansättningen (silt och lera) av skiffer i en kategori av sedimentära bergarter som kallas mudstone. Skillnad mellan skiffer och mudstone, det är klyvbart och laminerat sett. Skiffersten lätt i tunn bit längs lamineringen.

Ursprung: Detrital / Clastic

Färg: Svart, Grå

Grupp: ClasticSedimentär sten

Textur: Clastic ; Mycket finkornig (< 0,004 mm) Siltyshale. Lerskiffer. Sandskiffer

Mineralogisk sammansättning: Fältspatisk skiffer, Kvartsosskiffer, Mikerskal

Mineraler: Lermineraler, Kvarts

Cementmaterial. Kalkvärd skiffer. Järnhaltig skiffer. Siliceous shale

Depositional Environment Flood Plain, Lake (away from shore), Mid-continental Shelf, Delta, Tidal Flat, Lagoon, or Deep Marine

Shale Classification

Skiffer är klyvbara, klastiska sedimentära bergarter bildade från transport, avsättning och komprimering av detritala material av silt och lera. Lerens klyvlighet är dess främsta kännetecken från andra sedimentära bergarter. Klyvbarhet definieras som egenskapen hos en sten som splittras lätt längs tunna tätt placerade (< 10 mm ungefär) parallellager. Denna klyvningsfaktor lyfts fram som visar klassificering av sediment och sedimentära bergarter baserat på fragmentstorlekar.

Klassificering baserad på konsistens

Skiffer innehåller karakteristiskt finkornig silt och lerpartiklar (< 0,063mm). De klassificeras därför som siltig skiffer eller lera, beroende på om silter eller leror dominerar i beståndsdelarna. Silky skiffer och lerskiffer kan tillsammans kallas argillaceousshales. Ibland kan skiffer också innehålla avsevärda mängder sand, i vilket fall de kan kallas sandskiffer eller skiffer.

Klassificering baserad på mineralogisk sammansättning

Skiffer kan klassificeras som kvartsos, fältspatisk eller micaceous skiffer beroende på övervägande av mineralerna kvarts, feldsparor glimmer, i berget efter lämplig XRD-analys (Pettijohn, 1957).

Klassificering baserat på typ av cementerings- / cementeringsmaterial.

Skiffer som andra sedimentära bergarter cementeras av mineraler eller element efter avsättning och komprimering. Den dominerande typen av cementeringsmaterial kan användas i klassificeringen av skiffer eftersom detta kan påverka skifferns egenskaper eller prestanda när det används som teknik för teknik. De vanliga cementeringsmaterialen är kiseldioxid, järnoxid och kalcit eller kalk. Följaktligen kan skiffer klassificeras som kiselhaltig, järnhaltig eller kalkhaltig (ibland även kallad kalk). en naturlig geografisk identitet där sediment ackumuleras och senare ändras till sten (Reineckand Singh, 1980). Tre sedimentära sedimentära miljöer känns igen, nämligen kontinentala, övergående eller marginella och marina. Varje deponeringsmiljö har olika indelningar. Skiffer deponeras vanligtvis i lakustrin (kontinentala), deltaiska (övergångs) och marina deponeringsmiljöer och kan på motsvarande sätt klassificeras som sådana; det vill säga lakustrin-, delta- och marinskalor (Compton, 1977; Boggs, 1995). Lacustrine avlagringar kännetecknas av blandning av lera, silt och sand; oorganiska karbonatutfällningar; och olika organismer av ryggradslösa ryggradslösa vatten inkluderande musslor, strumpor, gastropoder, kiselalger och olika växtfyndigheter. De flesta insjöar är mindre än 10 meter tjocka. Deltaiska avlagringar är i allmänhet paraliska (bestående av ordnade sekvenser av skiffer och sandsten bildade som ett resultat av förändrade marina överträdelser och regressioner). De kännetecknas också av grunt djup och koncentration av kaolinit / illit / montmorillonit lermineraler. Insättningar av marin miljö kännetecknas av homogena stenekvenser (icke-paralic), stort djup, syrebrist och koncentration av mineraler av lill / montmorillonitlera.Skiffer med marin avsättningsmiljö är i allmänhet mörkare i färg och rikare på marina planktonfossiler än halvor avsatta i lakustrina och deltaiska miljöer.

Klassificering baserat på organiskt materialinnehåll

Skiffer kan klassificeras som kolhaltig eller bituminös på grundval av deras organiska innehåll (Krumbein och Sloss, 1963). Innehållet av oorganiskt material i kolhaltiga och bituminösa skiffer är i allmänhet över 10%. Det organiska materialet inducerar svart eller grå färg på skifferna. Den svarta färgen på vissa skiffer kan också bero på närvaron av järnsulfid. När det dominerande organiska materialet är från växtfragment som pollengrains, stjälkar och löv, är skiffer klassificerad som kolhaltig och deponeringsmiljön är vanligtvis kontinental (lakustrin) eller övergångsrik (delta eller lagun). När det dominerande organiska innehållet i skiffer är från djurfragment såsom fossiler, klassificeras skiffer som bituminöst och dess deponeringsmiljö är vanligtvis deltaisk eller marin. Både kolhaltiga och bituminösa skiffer är viktiga källstenar för produktion av petroleumolja och gas beroende på deras mängd / typ av kerogeninnehåll. Kerogener som lerskalar vid laminerad

Skifferkomposition

Skiffer består av silt, lermineraler och kvartskorn. I allmänhet typiskt crey färg. I vissa fall är färgen på berget annorlunda. En mindre beståndsdel ändrar färgen på berget. Svart skaleresultat representerat av mer än en procent kolhaltigt material och indikerar en reducerande miljö. Röda, bruna och gröna färger är vägledande offeroxid (hematit – röda), järnhydroxid (goetit – brunt och limonitgult), eller mikroformiga mineraler (klorit, biotit och illitgröna).

Lermineraler är en viktig del av skiffer och andra liknande grusar. De lermineraler som representeras är mest kaolinit, montmorillonit andillit. Lermineraler av sena tertiära lerstenar är expanderbara smektiter, även i äldre bergarter, särskilt i mellersta till tidiga paleozoiska skiffer illites dominerar. Omvandlingen av smektit till illit producerar kiseldioxid, natrium, kalcium, magnesium, järn och vatten. Dessa frigjorda element bildar autigenkvarts, kert, kalcit, dolomit, ankerit, hematit och albit, alla spår tominor (utom kvarts) mineraler som finns i skiffer och andra mudrocks

Organiska ämnen

Mycket viktigt komponent kolhaltigt material i skifferstenarna. Detta är det organiska materialet som vanligtvis förekommer i bergarter som kerogen (en blandning av organiska föreningar med hög molekylvikt). Även om kerogen inte bildar mer än cirka 1% av alla skiffer, är den stora majoriteten av kerogen i lera stenar. Skiffer som är rika på organiskt material (> 5%) kallas svarta skiffer. Dessa stenar får svart färg av organiskt material. Organiskt material bör brytas ned under normala förhållanden av bakterier, men hög produktivitet, snabb avsättning och begravning eller syrebrist kan bevara det. Pyrit är ett vanligt sulfidmineral i svarta skiffer. Organiskt material och pyrit förekommer tillsammans i samma berg eftersom båda behöver syrefria förhållanden för bildandet.

Vissa skiffer är särskilt rika på organiskt material. Denna typ av rocknamn är Oil Shale. Oljeskiffer kan användas som ett fossilt bränsle, även om det är relativt ”smutsigt” bränsle eftersom det vanligtvis innehåller massor av oönskade (inte brinnande) mineraler.

Skiffer och mudrocks innehåller ungefär 95 procent av det organiska materialet i alla sedimentära bergarter. Detta uppgår dock till mindre än en viktprocent i en genomsnittlig skiffer. Svarta skiffer, som bildas under anoxiska förhållanden, innehåller reducerat fritt kol tillsammans med järn (Fe2 +) och svavel (S2−). Pyrit och amorf järnsulfid tillsammans med kol producera svartfärgningen.

Skifferformation

Skifferbildning är fina partiklar som kan förbli suspenderade i vatten långt efter att de större sandpartiklarna har avsatts. Skiffer deponeras typiskt i mycket långsamt rörligt vatten och är förekommer ofta i sjöar och lagoonala avlagringar, i floddelta, på flodslätter och offshore från strandsand. De kan också deponeras i sedimentära bassänger och på kontinentalsockeln, i relativt djupt, tyst vatten.

”Svarta skiffer” är mörk, som ar resultatet av att vara särskilt rik på ooxiderat kol. Vanligt i vissa paleozoiska och mesozoiska skikt deponerades svarta toner i anoxiska, reducerande miljöer, såsom i stillastående vattenpelare. Vissa svarta skiffer innehåller rikligt med tungmetaller som polybden, uran, vanadin och zink.

Fossiler, djurspår / hålar och till och med regndroppssprutor bevaras ibland på skifferytor. Skiffer kan också innehålla betong som består av pyrit, apatit eller olika karbonmineraler.

Skiffer som utsätts för metamorfismens värme och tryck till en hård, klyvbar, metamorf berg som kallas skiffer.Med fortsatt ökning av metamorf kvalitet är sekvensen fylit, sedan schist och slutligen gneiss.

Diagenes och kolväten

Processen för illitisering (smektit transformeras toillit) är en stor förändring som sker i lera stenar under diagenesen.Illitisering förbrukar kalium (tillhandahålls vanligtvis av detrital K-fältspat) och frigör järn, magnesium och kalcium, som kan användas av andra formande mineraler som klorit och kalcit. Illitiserings temperatur är cirka 50-100 ° C3. Kaolinitinnehållet minskar också med ökat begravningsdjup. Kaolinit bildas i varmt och fuktigt klimat. Det torrare tempererade klimatet tenderar att gynna smektit. Anledningen är att massor av nederbörd tvättar lösliga joner utanför berget, medan torrare klimat inte utför denna uppgift så effektivt. Kaolinit är gynnad i fuktigt klimat eftersom den innehåller endast aluminium förutom kiseldioxid och vatten. Aluminium är mycket kvar medan beståndsdelarna av smektit (magnesium och kalcium, förutom aluminium och järn) lättare transporteras bort.

En annan viktig och ekonomiskt mycket viktig process som äger rum under diagenesen (ibland hänvisas till detta steg ascatagenesis) är mognaden av kerogen i kolväten. Kerogen är ett vaxämne som är fångat i berget, men det kommer att mogna till lättare kolväten som kan röra sig ur skiffer och migrera uppåt. Denna process kan äga rum vid temperaturer mellan cirka 50-150 ° C4 (oljefönster). Detta motsvarar vanligtvis 2-4 kilometer begravningsdjup. Lättare kolväten frigjorda under processerna (känd som katalytisk och termisk krackning) kan inte migrera uppåt. De kan bilda utnyttjbara olje- och gasbehållare om de stoppas av någon form av strukturell fälla som kan vara en antiklin eller felgräns. Bergskiktet som stoppar den uppåtgående rörelsen är i många fall ett annat skifferskikt eftersom komprimerad skiffer är en tuff barriär för vätskor och gas. Skiffer kan också bilda ett vattenfall mellan vattenbärande skikt av samma anledning – det tillåter inte att vatten flyter lätt genom berget (har låg genomsläpplighet).

Detta är också anledningen till att vissa av de bildade kolvätena inte är kunna migrera ut ur källstenarna. Denna resurs är fortfarande åtminstone delvis tillgänglig för oss om vi borrar hål och injicerar tryckvatten i berget som kommer att få det att spricka. Denna metod är känd som hydraulisk sprickbildning (fracking). Sprickor som bildas kommer att hållas öppna av sandkorn som injiceras med vattnet och kolväten som fångats i klipporna blir återhämtningsbara. Frakturering är faktiskt en vanlig process i skorpan. Mineralvener och vallar är sprickor i skorpan som öppnas och tätas av en vätska eller magma med högt tryck.

Skiffernas betydelse för petroleumsindustrin

Enligt Okeke (2003) omfattar petroleumsindustrin prospektering, produktion, transport, bearbetning och marknadsföring av petroleumolja och gas. Tegenerering och ansamling av petroleum involverar tre steg, nämligen alstring i källstenarna, migration genom geologiska formationer och lagring i bergreservoarer. Petroleumkällstenar är geologiska formationer som kan generera petroleum Kol, lera och skiffer är de kända källarterna på grund av deras organiska kolinnehåll. Dessa organiska innehåll kan, beroende på deras natur, deponeringsmiljö, temperatur, tryck och djup av begravningen, generera petroleum. I allmänhet produceras petroleumsgaser vid höga temperaturer / tryck, humiska och växtdominerande organiska försök såsom kol medan olja produceras från mindre humiska, fossila dominerande och måttliga temperatur / tryck marina skiffer. Källstenarna har mycket låg porositet och permeabilitet, och sålunda är den petroleum som en gång bildats fångad i denna men kan röra sig ut på grund av hydrodynamiska tryckförhållanden till en nästan omformande sten från vilken den fortsätter att röra sig eller migrera tills den fångas eller lagras i en lämplig geologisk reservoarbildning . Petroleumoljan eller gastrapped i behållarna kan sedan utnyttjas genom att borra brunnar i behållarna. Sådana reservoarer inkluderar sandstenar, kalkstenar samt sprickor. Skiffer som ogenomträngliga stenar är också viktiga tätningar i stratigrafiska och strukturella fällor. Skiffer är därför viktiga som källstenar, reservoarer och tätningsstenar. Enligt Roegiers (1993) är cirka 90% av alla formationer som borras i petroleumsindustrin skiffer och kalkstenar. Det är också känt att skiffer kan vara problematisk i petroleumsindustrin. Roegiers (1993) menar att cirka 75% av borrnings- / kompletteringsproblemen är relaterade till skifferformationer. Detaljer om såväl de positiva som de negativa aspekterna på skiffer för petroleumsindustrin granskas nu.

Skifferegenskaper och egenskaper

Här finns olika nivåer av definitioner.

• mjuk, fint skiktad sedimentär sten som bildats av konsoliderad lera eller lera och lätt kan delas upp i ömtåliga plattor.
• en klyvbar sten som bildas genom konsolidering av lera, lera, eller silt, har en finstratifierad eller laminerad struktur och består av mineraler som i huvudsak är oförändrade sedan avsättningen.
• en sten med klyvbar eller laminerad struktur bildad genom konsolidering av lera eller argillaceous material.

Ingen av dessa har något att göra med så kallad ”skiffer” -olja & gasproduktion. Sanna skiffer, som ovan, är huvudsakligen lermineraler som också definieras som en storlek klass (lerstorlek) och kallas vanligtvis gråskalor. Kolväten som producerar reservoarer är mindre än 50% lermineraler (ibland mycket mindre), uppfyller inte partikelstorleksdefinitionen och är organisk rik. En av de mest produktiva ”skifferna” i USA är Woodford-formationen. Den bär en medelhög nivå av organiska ämnen och är vanligtvis cirka 30% lermineraler. Resten är sand / klastisk i de flesta områden. Andra ”skiffer” är starkare inkarbonater än leror.

Skifferanvändning

• Skiffer har många kommersiella användningsområden. Det är ett källmaterial i keramikindustrin till tillverkning av brickor, kakel och keramik. Skiffer som används för att tillverka keramik och byggmaterial kräver lite bearbetning förutom att krossa och blanda med vatten.
• Skiffer krossas och värms upp med kalksten för att göra cement för byggindustrin. Uppvärmning driver bort vatten och bryter kalksten i kalciumoxid och koldioxid . Koldioxid går förlorat som en gas och kvarlämnar kalciumoxid och lera, som härdas när de blandas med vatten och får torka.
• Tretermolindustrin använder fracking för att utvinna olja och naturgas från oljeskiffer. vid högt tryck in i berget för att tvinga ut de organiska molekylerna. Vanligtvis höga temperaturer och speciella lösningsmedel för att extrahera kolvätena, vilket leder till avfallsprodukter som väcker bekymmer om miljöpåverkan.

Nyckelpunkt

• Skiffer är det vanligaste sedimentet sten, som svarar för cirka 70 procent av jordens skorpa.
• Skiffer är avfinkornad sten gjord av komprimerad lera och lera.
• Skalens karakteristiska karaktär är dess bräcklighet. Med andra ord delas skiffer lätt upp i tunna lager.
• Svarta och gråskiffer är vanliga, men berget kan förekomma i vilken färg som helst.
• Skiffer är kommersiellt viktigt. Den används vid konstruktion av tegel, keramik, plattor och Portland cement. Naturlig djävul och olja kan avlägsnas från oljeskalan.
• Berg kan förekomma i lekar, floder, bassänger och hav.
• Det är vanligt att kalksten och sandsten ligger nära skiffer.
• Shaleusually förekommer på bladen.
• Ungefär 55% av alla sedimentära bergarter är skiffer.
• Someshales är förmodligen höga i kalcium på grund av de fossiler de innehåller.
• Skiffer med hög aluminiumhalt används vid cementproduktion.
• Skalan med hög naturgashalt har nyligen använts som energikälla.
• Kvarts och andra mineraler finns vanligtvis i skiffer.
• Även om skiffer normalt är grå kan det vara svart om det innehåller för mycket kolmaterial.
• Cirka 95% av det organiska materialet i sedimentärt berg finns i skiffer eller lera .
• Skiffer skapas genom en process som kallas komprimering.
• Skiffer som exponeras för extrem värme och tryck kan variera i skifferform.
• En gång bildad släpps skiffer vanligtvis i sjöar och floder med långsamt vatten.
• Lera är en viktig komponent i skifferstenar.

En kort översikt över bergnamn som används för att beskriva lerstenar eller stenar härledda från dem:

Muddy rock	Beskrivning
Skiffer	En laminerad och komprimerad sten. Lera ska dominera över silt.
Claystone	Som skiffer men saknar dess fina laminering eller klyvbarhet. Lera ska dominera över silt.
Lersten	En synonym av lersten.
Argillite	En ganska svagt definierad bergart. Det är en kompakt och indurerad sten begravd djupare än de flesta mudrocks och kan betraktas som en svagt metamorfoserad mudstone. Argillit saknar spaltad klyvning och är inte laminerad så väl som typisk skiffer.
Mudstone	En indurerad lera som saknar skifferens finlamineringskaraktäristik. Mudstone har ungefär lika stora proportioner av lera och silt. ”Mudstone” kan behandlas som ett allmänt begrepp som inkluderar alla sorter av bergarter som mestadels består av komprimerad lera.
Siltstone	En mudstone där siltet dominerar över lera.
Mudrock	En synonym av mudstone.
Lutite	En synonym av mudstone men sällan används självständigt.Vanligtvis i kombination med någon modifierare (kalcilutit är en mycket finkornig kalksten).
Pelite	En annan synonym för mudstone. Kan användas för att beskriva okonsoliderade finkorniga sediment. Används också för att beskriva finkorniga karbonater precis som lutit.
Marl	En kalkhaltig lera. Det är en blandning av lera, silt och karbonatkorn i olika proportioner. Kan konsolideras men i det här fallet kallas den ofta marlstone.
Sarl	Liknar marmel men innehåller kiselhaltiga biogena korn istället för karbonatslam.
Smarl	En blandning av sarl och smarl.
Svart skiffer	Svart kolhaltig skiffer som har sin färg tack vare organiskt material (> 5%). Den är rik på sulfidmineraler och innehåller förhöjda koncentrationer av flera metaller (V, U, Ni, Cu).
Oljeskiffer	En mängd skiffer rik på organiskt material. Det kommer att ge kolväten vid destillation.
Alunskiffer	Liknar svart skiffer men pyrit har delvis sönderdelats och bildat svavelsyra som reagerade med de ingående mineralerna i sten för att bilda alun (vattenhaltigt kalium-aluminiumsulfat). Den är rik på flera metaller lika svart skiffer och har bryts som en källa till uran.
Olistostrome	En kaotisk massa av lera och större klaster bildades under vattnet som en tyngdkraftsdriven lera. Det saknar sängkläder.
Turbidite	Ett sediment eller en sten som deponeras av en grumlingsström. Dessa avlagringar bildas under vattnet som en blandning av lera, silt och vatten som glider nerför den kontinentala sluttningen (i de flesta fall). Turbidite består ofta av alternerande silty och leriga lager.
Flysch	En gammal term ersätts idag till stor del av turbidite.
Diamiktit	Ren beskrivande term som används för att beskriva alla sedimentära bergarter som innehåller större klaster i en finkornig matris. Diamiktit kan bildas på många sätt, men det verkar vara en litifierad isbearbetning i de flesta fall.
Tillite	En litifierad dåligt sorterad ( större klaster i en lerig matris) sediment avsatt av en glaciär. Tillite är en litifierad kassa.
Skiffer	En finkornig metamorf sten som kan delas i tunna ark (har klyvspjälkning). Skiffer i de allra flesta fall är en metamorfaserad skiffer / lera.
Metapelite	Alla metamorfaserade lera. Skiffer, phyllite och olika schists är vanliga metapeliter.
Phyllite	En metamorf sten högre i grad än skiffer och lägre än schist. Det har en karaktäristisk glans på klyvningsytorna som ges av platy glimmer och / eller grafitkristaller.