Şeyl - Shale

şeyl
Tortul kayaçlar
Chattanooga Shale (Üst Devoniyen; Burkesville West Rt. 90 roadcut, Kentucky, ABD) 25 (40541681100).jpg
şeyl
Kompozisyon
Kil mineralleri ve kuvars

Şeyl , kil minerallerinin pulları ile diğer minerallerin, özellikle kuvars ve kalsitin küçük parçalarının ( silt boyutlu parçacıklar) karışımı olan çamurdan oluşan ince taneli, kırıntılı bir tortul kayadır . Şeyl, kalınlığı bir santimetreden daha az olan ince tabakalara ( laminalar ) ayrılma eğilimi ile karakterize edilir . Bu özelliğe bölünebilirlik denir . Şeyl en yaygın tortul kayaçtır.

Şeyl terimi , daha dar anlamda kil bakımından zengin bölünebilir çamurtaşından ziyade, esasen çamurtaşı ile eşanlamlı olarak bazen daha geniş olarak uygulanır .

Doku

Şeyl tipik olarak değişen derecelerde bölünebilirlik sergiler . Şeyldeki kil mineral pullarının paralel yönelimi nedeniyle , genellikle kıymık olan ve genellikle başka türlü ayırt edilemeyen katman düzlemlerine paralel olan ince katmanlara ayrılır . Benzer bileşime ve parçacık boyutuna (0,0625 mm'den küçük) sahip bölünebilir olmayan kayaçlar , çamurtaşları (1/3 ila 2/3 silt parçacıkları) veya kiltaşları (1/3 siltten az) olarak tanımlanır. Benzer parçacık boyutlarına sahip ancak daha az kil içeren (2/3 siltten daha büyük) ve dolayısıyla daha kumlu kayalar silttaşlarıdır .

Arasında Sample sondaj kesme bir delerken şeyl yağı iyice içine Louisiana , ABD . Kum tanesi = 2 mm çapında

Kompozisyon ve renk

Oksidasyon durumuna ve organik karbon içeriğine dayalı şeyl için renk şeması

Şeyller tipik olarak gri renklidir ve kil mineralleri ve kuvars tanelerinden oluşur. Değişken miktarlarda küçük bileşenlerin eklenmesi kayanın rengini değiştirir. Kırmızı, kahverengi ve yeşil renkler, demir oksit ( hematit – kırmızılar), demir hidroksit ( götit – kahverengiler ve limonit – sarı) veya mikalı minerallerin ( klorit , biyotit ve illit – yeşiller) göstergesidir. Oksitlenmiş ( ferrik ) durumdaki demir, indirgenmiş ( demirli ) durumda demire dönüştürüldüğünden, renk kırmızımsıdan yeşilimsiye kayar . Siyah şeyl, yüzde birden fazla karbonlu malzemenin varlığından kaynaklanır ve indirgeyici bir ortamı gösterir. Soluk mavi ila mavi-yeşil şeyller tipik olarak karbonat mineralleri açısından zengindir.

Killer, şeyllerin ve diğer çamurtaşlarının ana bileşenidir. Temsil edilen kil mineralleri büyük ölçüde kaolinit , montmorillonit ve illittir. Geç Tersiyer çamurtaşlarının kil mineralleri genişleyebilir smektitlerdir , oysa daha yaşlı kayalarda (özellikle orta-erken Paleozoyik şeyllerde) illitler baskındır. Simektitin illite dönüşümü silika , sodyum, kalsiyum, magnezyum, demir ve su üretir . Serbest kalan bu elementler , şeyllerde ve diğer çamurtaşlarında bulunan izden minör (kuvars hariç) minerallere kadar otijenik kuvars , çört , kalsit , dolomit , ankerit , hematit ve albit oluşturur . Tipik bir şeyl yaklaşık %58 kil minerali, %28 kuvars, %6 feldspat, %5 karbonat minerali ve %2 demir oksitten oluşur. Kuvarsın çoğu, otijenikten (biriktirmeden sonra şeyl içinde kristalize olan) ziyade kırıntılıdır (şeyli oluşturan orijinal çökellerin bir kısmı).

Şeyller ve diğer çamurtaşları, tüm tortul kayaçlardaki organik maddenin kabaca yüzde 95'ini içerir. Ancak bu, ortalama bir şeylde kütlece yüzde birden azdır. Anoksik koşullarda oluşan siyah şeyller, demirli demir (Fe 2+ ) ve kükürt (S 2− ) ile birlikte indirgenmiş serbest karbon içerir . Amorf demir sülfür , karbonla birlikte siyah rengi oluşturur. Amorf demir sülfür kademeli olarak önemli bir pigment olmayan pirite dönüştüğünden , genç şeyller, mütevazı bir karbon içeriğine (%1'den az) rağmen demir sülfür içeriğinden oldukça koyu olabilirken, eski bir şeylde siyah bir renk olabilir. yüksek karbon içeriğine işaret eder.

Çoğu şeyl deniz kökenlidir ve şeyl oluşumlarındaki yeraltı suyu genellikle oldukça tuzludur. Şeyllerin yarı geçirgen bir ortam olarak davrandığına ve çözünmüş tuzları tutarken suyun geçmesine izin verdiğine dair kanıtlar vardır.

oluşum

Şeyl oluşturan ince parçacıklar, daha büyük kum parçacıkları biriktikten sonra uzun süre suda asılı kalabilir. Sonuç olarak, şeyller tipik olarak çok yavaş hareket eden suda birikir ve genellikle göllerde ve lagün çökellerinde, nehir deltalarında , taşkın yataklarında ve dalga tabanının altındaki açık denizlerde bulunur . Kalın şeyl yatakları, antik kıta kenarlarının ve önülke havzalarının yakınında bulunur. En yaygın şeyl oluşumlarından bazıları, kıtasal denizler tarafından çökelmiştir . Siyah şeyller içinde yaygındır Kretase onlar yatırılmış Atlantik Okyanusu, marjında tabakalarının fay dağılmasından sırasında Atlantik açılması ile ilişkili silled havzalarını -bounded Pangea'nın . Bu havzalar, kısmen dar Atlantik'teki sınırlı sirkülasyon nedeniyle ve kısmen de çok sıcak Kretase denizlerinin bugün derin okyanusları oksijenlendiren soğuk dip suyunun dolaşımından yoksun olduğu için oksijensizdi.

Bireysel kil parçacıklarının çökelme hızı son derece yavaş olduğundan, çoğu kil agrega ve topaklar halinde biriktirilmelidir. Kil yüksek tuzlu deniz suyuyla karşılaştığında flokülasyon çok hızlıdır. Bireysel kil parçacıklarının boyutu 4 mikrondan küçükken, flokülasyonla üretilen kil parçacıkları kümelerinin boyutu birkaç on mikrondan 700 mikronun üzerine kadar değişir. Topaklar su açısından zengin başlar, ancak kil mineralleri zamanla daha sıkı bir şekilde birbirine bağlandığından ( sinerez adı verilen bir süreç ) suyun çoğu topaklardan dışarı atılır . Beslemeyi filtreleyen organizmalar tarafından kil peletlenmesi, flokülasyonun engellendiği yerlerde önemlidir. Filtre besleyiciler, ABD Körfez Kıyısı boyunca yılda kilometrekare başına tahmini 12 metrik ton kil pelet üretiyor.

Sedimentler birikmeye devam ettikçe, daha eski, daha derine gömülü sedimanlar diyajenez geçirmeye başlar . Bu çoğunlukla kil ve silt parçacıklarının sıkıştırılması ve taşlaşmasından oluşur . Eogenez olarak tanımlanan diyajenezin erken aşamaları , sığ derinliklerde (birkaç on metre) gerçekleşir ve tortullarda sadece hafif bir sıkışma ile biyotürbasyon ve mineralojik değişiklikler ile karakterize edilir . Diyajenezin bu aşamasında anoksik çamurda pirit oluşabilir.

Daha derin gömme, sıkıştırma ve lithifikasyonun çoğunun gerçekleştiği mezogenez eşlik eder . Sedimentler, üzerlerindeki sedimanların artan baskısı altına girdikçe, sediman taneleri daha kompakt düzenlemelere geçer, sünek taneler ( kil mineral taneleri gibi) deforme olur ve gözenek alanı azalır. Bu fiziksel sıkıştırmaya ek olarak, basınç çözeltisi ile kimyasal sıkıştırma da gerçekleşebilir . Taneler arasındaki temas noktaları en büyük gerilme altındadır ve gerilmiş mineral, tanenin geri kalanından daha fazla çözünür. Sonuç olarak, temas noktaları çözülerek tanelerin daha yakın temasa geçmesine izin verilir.

Şeyl, muhtemelen kil parçacıklarının orijinal açık çerçevesinin mekanik olarak sıkıştırılması yoluyla bölünebilirliğini, sıkıştırma sırasında geliştirir. Parçacıklar, şeyle ayırt edici dokusunu veren paralel katmanlara güçlü bir şekilde yönlendirilir. Bölünebilirlik, kalın oluşumlarda derinliğe göre değişmediği için, göreceli olarak sığ derinlikte, sıkıştırma işleminin erken safhalarında gelişir. Kaolinit pulları, diğer killere göre paralel katmanlarda daha az hizalanma eğilimine sahiptir, bu nedenle kaolinit bakımından zengin kilin, şeylden daha fazla bölünmeyen çamurtaşı oluşturması daha olasıdır. Öte yandan, siyah şeyller , hidrokarbon moleküllerinin kil partiküllerinin yüzlerine bağlanması nedeniyle, partiküller arasındaki bağlanmayı zayıflatan, genellikle çok belirgin bir bölünebilirliğe ( kağıt şeyller ) sahiptir.

Derinlikteki artan sıcaklıklar taneleri birbirine bağlayan çimentonun birikmesini hızlandırdığından, lithifikasyon sıkıştırmayı yakından takip eder. Basınçlı çözelti, gergin temas noktalarından çözünen mineral, gerilmemiş gözenek boşluklarında yeniden biriktirildiğinden, çimentolaşmaya katkıda bulunur. Kil mineralleri de değişebilir. Örneğin, simektit , yaklaşık 55 ila 200 °C (130 ila 390 °F) sıcaklıklarda illite dönüştürülür ve işlemde su açığa çıkar. Diğer alterasyon reaksiyonları, 120 ve 150 °C (250 ve 300 °F) arasındaki sıcaklıklarda simektitin klorite ve kaolinitin illite dönüşümünü içerir . Bu reaksiyonlar nedeniyle illit, Prekambriyen şeyllerinin %80'ini , genç şeyllerin ise yaklaşık %25'ini oluşturur.

Gömülü şist yüzeyleme eşlik telogenesis , diyajenezini üçüncü ve son aşamasında. Erozyon, gömme derinliğini azalttığından, meteorik suya yeniden maruz kalma, şeylde , çimentonun bir kısmının çözünmesi gibi ikincil gözeneklilik oluşturmak için ek değişikliklere neden olur . Pirit, jips üretmek için oksitlenebilir .

'Siyah şeyller', özellikle oksitlenmemiş karbon bakımından zengin olmalarının bir sonucu olarak karanlıktır . Bazı Paleozoik ve Mesozoyik tabakalarda yaygın olan siyah şeyller, durgun su sütunları gibi anoksik , indirgeyici ortamlarda biriktirildi . Bazı siyah şeyller molibden , uranyum , vanadyum ve çinko gibi bol miktarda ağır metal içerir . Zenginleştirilmiş değerler tartışmalı bir kökene sahiptir ve alternatif olarak sedimantasyon sırasında veya sonrasında hidrotermal sıvılardan gelen girdilere veya uzun sedimantasyon periyotları boyunca deniz suyundan yavaş birikime atfedilmiştir .

Fosiller , hayvan izleri veya yuvaları ve hatta yağmur damlası izleri bazen şeyl yatak yüzeylerinde korunur. Şeyller ayrıca pirit, apatit veya çeşitli karbonat minerallerinden oluşan betonlar içerebilir .

Metamorfizmanın ısı ve basıncına maruz kalan şeyller, arduvaz olarak bilinen sert, bölünebilir, metamorfik bir kayaya dönüşür . Metamorfik derecedeki sürekli artışla birlikte , dizi fillit , ardından şist ve son olarak gnaysdır .

hidrokarbon kaynak kaya olarak

Şeyl, hidrokarbonlar ( doğal gaz ve petrol ) için en yaygın kaynak kayadır . Çoğu şeyl yatağında kaba tortuların olmaması, çökelme havzasının sularında güçlü akıntıların olmadığını yansıtır. Bunlar suları oksijenlendirmiş ve organik maddeleri birikmeden önce yok etmiş olabilir. Şeyl yataklarında karbonat kayasının olmaması, muhtemelen anoksik bir ortam nedeniyle karbonat iskeletleri salgılamış olabilecek organizmaların yokluğunu yansıtır. Sonuç olarak, tortul kayaçlardaki organik maddenin yaklaşık %95'i şeyllerde ve diğer çamur kayalarında bulunur. Bireysel şeyl yatakları tipik olarak yaklaşık %1 organik madde içeriğine sahiptir, ancak en zengin kaynak kayaçlar %40 kadar organik madde içerebilir.

Şeyldeki organik madde zamanla orijinal proteinlerden, polisakkaritlerden, lipitlerden ve diğer organik moleküllerden kerojene dönüştürülür , bu da daha yüksek sıcaklıklarda daha büyük gömülme derinliklerinde bulunan grafit ve petrole dönüştürülür .

Tarihsel madencilik terminolojisi

19. yüzyılın ortalarından önce, arduvaz , şeyl ve şist terimleri keskin bir şekilde ayırt edilmedi. Yeraltı kömür madenciliği bağlamında , şeyl, 20. yüzyıla kadar sıklıkla arduvaz olarak anılırdı. Kömür damarlarıyla ilişkili siyah şeyl, siyah metal olarak adlandırılır.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar

Shale at Wikimedia Commons ile ilgili medya