Kamnine

Skrilavca



Skrilavec je najbolj razširjena sedimentna kamnina in je v sedimentnih bazenih po vsem svetu.


Skrilavca: Skrilavca se lomijo na tanke koščke z ostrimi robovi. Pojavlja se v široki paleti barv, ki vključujejo rdečo, rjavo, zeleno, sivo in črno. Je najpogostejša sedimentna kamnina in jo najdemo v sedimentnih bazenih po vsem svetu.

Kaj je skrilavca?

Skrilavec je drobnozrnata sedimentna kamnina, ki nastane iz zbijanja mulja in mineralnih delcev velikosti gline, ki jih običajno imenujemo "blato". Ta sestava uvršča skrilavce v kategorijo sedimentnih kamnin, znanih kot "blatni kamni". Skrilavec se razlikuje od ostalih blatnikov, ker je cepljiv in laminiran. "Laminirana" pomeni, da je skala sestavljena iz mnogih tankih plasti. "Fissile" pomeni, da se skala zlahka razcepi na tanke koščke vzdolž plasti.

Uporabe Šale

Nekateri skrilavci imajo posebne lastnosti, zaradi katerih so pomembni viri. Črni skrilavci vsebujejo organski material, ki se včasih razgradi, da tvori zemeljski plin ali nafto. Druge skrilavce lahko zdrobimo in zmešamo z vodo, da nastanejo gline, ki jih lahko naredimo v različne uporabne predmete.

Konvencionalno rezervoar za nafto in zemeljski plin: Ta risba prikazuje "anticlinal past", ki vsebuje nafto in zemeljski plin. Enote sive skale so neprepustni skrilavci. Nafta in zemeljski plin se tvorita znotraj teh skrilavcev in se nato selijo navzgor. Nekaj ​​nafte in plina se ujame v rumeni peščenjak, da tvori rezervoar za nafto in plin. To je "konvencionalno" rezervoar - kar pomeni, da lahko nafta in plin tečeta skozi porani del peščenjaka in se proizvajata iz vrtine.

Običajno olje in zemeljski plin

Črni organski skrilavci so izvorna kamnina za številna najpomembnejša nahajališča nafte in zemeljskega plina na svetu. Ti skrilavci dobijo svojo črno barvo iz drobnih delcev organske snovi, ki so bili odstranjeni z blatom, iz katerega je nastala skrilavca. Ko se je blato zakopalo in segrevalo znotraj zemlje, se je nekaj organskega materiala preoblikovalo v nafto in zemeljski plin.

Naftna in zemeljska plina sta se zaradi nizke gostote selila iz skrilavca in navzgor skozi maso usedlin. Nafta in plin sta bila pogosto ujeta v porastne prostore previsoke kamnite enote, kot je peščenjak (glej sliko). Te vrste naftnih in plinskih nahajališč so znane kot "običajni rezervoarji", ker tekočine zlahka pritečejo skozi pore kamnine in v vodno črpalko.

Čeprav lahko vrtanje pridobiva velike količine nafte in zemeljskega plina iz skale akumulacije, velik del tega ostane v pasu iz skrilavca. To nafto in plin je zelo težko odstraniti, ker je ujet v majhnih porah ali adsorbiran na glinene mineralne delce, ki sestavljajo skrilavca.

Nekonvencionalno rezervoar za nafto in plin: Ta risba prikazuje nove tehnologije, ki omogočajo razvoj nekonvencionalnih polj nafte in zemeljskega plina. Na teh plinskih poljih se nafta in plin zadržujejo v skrilavcih ali drugi kamniti enoti, ki je neprepustna. Za proizvodnjo te nafte ali plina so potrebne posebne tehnologije. Eno je vodoravno vrtanje, pri katerem je navpični vodnjak odmaknjen do vodoravnega, tako da bo prodrl na veliko razdaljo skale rezervoarja. Drugo je hidravlično lomljenje. S to tehniko del vodnjaka zapremo in nalijemo vodo, da nastane tlak, ki je dovolj visok, da zlomimo okoliško skalo. Rezultat je visoko lomljen rezervoar, ki ga prodira dolga dolžina izvrtine.

Nekonvencionalno olje in zemeljski plin

Družbe za vrtanje zemeljskega plina so v poznih devetdesetih letih razvile nove metode za sproščanje nafte in zemeljskega plina, ki so ujete v majhnih porah skrilavca. To odkritje je bilo pomembno, saj je odklenilo nekaj največjih nahajališč zemeljskega plina na svetu.

Teksaško skrilavce Barnett je bilo prvo večje področje zemeljskega plina, razvito v skalnato skale. Pridobivanje plina iz skrilavca Barnett je bilo izziv. Prostori pora v skrilavcu so tako majhni, da se plin težko giblje skozi skrilavce in v vodnjak. Vrtalniki so odkrili, da bi lahko povečali prepustnost skrilavca s tem, da so vodo izlivali v vrtino pod pritiskom, ki je bil dovolj visok, da je skrilavca zlomil. Ti zlomi so sprostili nekaj plina iz por in omogočili, da je plin tekel v vodnjak. Ta tehnika je znana kot "hidravlično lomljenje" ali "hidrofrakcija."

Vrtalniki so se naučili tudi, kako vrtati do nivoja skrilavca in vrtino vrtine za 90 stopinj vrtati vodoravno skozi enoto skrilastih skal. To je povzročilo vodnjak z zelo dolgim ​​"plačljivim pasom" skozi akumulacijsko skalo (glej sliko). Ta metoda je znana kot "vodoravno vrtanje".

Vodoravno vrtanje in hidravlično lomljenje sta revolucionirali tehnologijo vrtanja in utrli pot razvoju številnih velikanskih polj zemeljskega plina. Sem spadajo skrilavca Marcellus v Appalahijah, skrilavca Haynesville v Louisiani in skrilavca Fayetteville v Arkansasu. V teh ogromnih rezervoarjih iz skrilavca je dovolj zemeljskega plina, da lahko ustreže vsem potrebam Združenih držav dvajset let ali več.

Skrilavca iz opeke in ploščic: Skrilavec se uporablja kot surovina za izdelavo številnih vrst opeke, ploščic, cevi, lončarskih izdelkov in drugih proizvedenih izdelkov. Opeka in ploščice so nekateri izmed najbolj razširjenih in zelo zaželenih materialov za gradnjo domov, sten, ulic in komercialnih struktur.

Skrilavec, ki se uporablja za pridobivanje gline

Vsi imajo stik z izdelki iz skrilavca. Če živite v opečni hiši, vozite po opečni cesti, živite v hiši s strešnikom ali strešite rastline v lončkih "terra cotta", imate vsak dan stike s predmeti, ki so bili verjetno narejeni iz skrilavca.

Pred mnogimi leti so bili ti isti predmeti narejeni iz naravne gline. Vendar je močna uporaba izčrpala večino majhnih nahajališč gline. Potrebni novi vir surovin so proizvajalci kmalu odkrili, da z mešanjem fino zmletega skrilavca z vodo nastane glina, ki ima pogosto podobne ali vrhunske lastnosti. Danes je večina predmetov, ki so bili nekoč izdelani iz naravne gline, zamenjani s skoraj identičnimi predmeti, narejenimi iz gline, proizvedenih z mešanjem fino zmletega skrilavca z vodo.

Kompleti za rock in minerale: Naberite komplet za kamnino, minerale ali fosile, če želite izvedeti več o zemeljskih materialih. Najboljši način za spoznavanje kamnin je, da so na voljo vzorci za testiranje in pregled.

Skrilavec, ki se uporablja za proizvodnjo cementa

Cement je še en pogost material, ki je pogosto izdelan s skrilavcem. Za izdelavo cementa se zdrobljeni apnenec in skrilavci segrejejo na temperaturo, ki je dovolj visoka, da izhlapi vsa voda in razgradi apnenec na kalcijev oksid in ogljikov dioksid. Ogljikov dioksid se izgublja kot emisija, vendar kalcijev oksid v kombinaciji z segretim skrilavcem naredi prah, ki se strdi, če ga pomešamo z vodo in pustimo, da se posuši. Cement se uporablja za izdelavo betona in mnogih drugih izdelkov za gradbeništvo.

Oljni skrilavci: Kamnina, ki vsebuje znatno količino organskega materiala v obliki trdnega kerogena. Do 1/3 kamnine je lahko trden organski material. Ta primerek je velik približno štiri centimetre (deset centimetrov).

Oljni skrilavci

Oljni skrilavci so kamnina, ki vsebuje znatne količine organskega materiala v obliki kerogena. Do 1/3 skale je lahko trden kerogen. Tekoči in plinasti ogljikovodiki se lahko črpajo iz oljnih skrilavcev, vendar je treba kamnino segreti in / ali obdelati s topili. To je ponavadi veliko manj učinkovito kot vrtanje kamnin, ki bodo nafto ali plin sproščale neposredno v vrtino. Pridobivanje ogljikovodikov iz naftnih skrilavcev povzroča emisije in odpadne proizvode, ki povzročajo velike okoljske skrbi. To je eden od razlogov, da se obsežna nahajališča naftnih skrilavcev na svetu niso uporabila agresivno.

Oljni skrilavci običajno ustrezajo definiciji "skrilavca", saj gre za "laminirano kamnino, sestavljeno iz vsaj 67% mineralov gline." Vendar pa včasih vsebuje dovolj organskega materiala in karbonatnih mineralov, ki glinene minerale predstavljajo manj kot 67% kamnine.

Vzorci jedra iz skrilavca: Ko se skrilavci vrtajo za oceno nafte, zemeljskega plina ali mineralnih virov, se iz vrtine pogosto pridobiva jedro. Kamen v jedru lahko nato preizkusimo, če želimo izvedeti, kakšen je potencial in kako se najbolje razvija vir.

Sestava skrilavca

Skrilavec je kamnina, sestavljena večinoma iz mineralnih zrn velikosti gline. Ta drobna zrna so ponavadi glineni minerali, kot so nepismeni, kaolinit in smektit. Skrilavca običajno vsebujejo druge mineralne delce v obliki gline, kot so kremen, češnja in feldspar. Druge sestavine so lahko organski delci, karbonatni minerali, minerali železovega oksida, sulfidni minerali in težka mineralna zrna. Te "druge sestavine" v kamnini pogosto določajo okolje odlaganja skrilavca in pogosto določajo barvo kamnine.

Črni skrilavci: Ekološko bogat črni skrilavci. Zemeljski plin in nafta sta včasih ujeta v drobne pore takšnih skrilavcev.

Barve skrilavca

Kot večina kamnin je barva skrilavca pogosto določena s prisotnostjo posebnih materialov v manjših količinah. Le nekaj odstotkov organskih materialov ali železa lahko bistveno spremeni barvo kamnine.

Igra plina iz skrilavca: Od poznih devetdesetih let se je na dragocena plinska polja uspešno razvilo več deset prej neproduktivnih črnih organskih skrilavcev. Glej članek: "Kaj je plin iz skrilavca?"

Črni in sivi skrilavci

Črna barva v sedimentnih kamninah skoraj vedno kaže na prisotnost organskih materialov. Samo en ali dva odstotka organskih materialov lahko skali da temno sivo ali črno barvo. Poleg tega ta črna barva skoraj vedno pomeni, da se skrilavci, ki nastanejo iz usedlin, odložijo v okolju s pomanjkanjem kisika. Vsak kisik, ki je vstopil v okolje, je hitro reagiral z razpadajočimi organskimi odpadki. Če bi bila prisotna velika količina kisika, bi organski odpadki vse razpadli. Okolje, ki je slabo kisik, zagotavlja tudi ustrezne pogoje za nastanek sulfidnih mineralov, kot je pirit, še en pomemben mineral, ki ga najdemo v večini črnih skrilavcev.

Prisotnost organskih naplavin v črnih skrilavcih je njihova kandidatka za pridobivanje nafte in plina. Če se organski material po zakopu ohrani in pravilno segreva, lahko nastaneta nafta in zemeljski plin. Skrilji Barnett, Marcellus Shale, Haynesville Shale, Fayetteville Shale in druge kamnine, ki proizvajajo plin, so vse temno sive ali črne skrilavce, ki dajejo zemeljski plin. Bakinski skrilavci iz Severne Dakote in Tealovski orel Eagle iz Teksasa so primeri skrilavcev, ki dajejo olje.

Sivi skrilavci včasih vsebujejo majhno količino organske snovi. Sivi skrilavci pa so lahko tudi kamnine, ki vsebujejo apnenčaste materiale ali preprosto glinene minerale, ki imajo sivo barvo.

Utica in Marcellus Shale: Domneva se, da dve črni organski skrilavci v Apalahijski kotlini vsebujejo dovolj zemeljskega plina za oskrbo ZDA več let. To sta Marcellus Shale in Utica Shale.

Rdeča, rjava in rumena skrilavca

Skrilavci, ki se odlagajo v okolju, bogatem s kisikom, pogosto vsebujejo drobne delce železovega oksida ali mineralov železovega hidroksida, kot so hematit, goetit ali limonit. Le nekaj odstotkov teh mineralov, razporejenih skozi kamnino, lahko ustvari rdeče, rjave ali rumene barve, ki jih razkrivajo številne vrste skrilavca. Prisotnost hematita lahko povzroči rdeč skrilavec. Prisotnost limonita ali goetita lahko povzroči rumen ali rjav skrilavec.

Zelena skrilavca

Občasno najdemo zelene skrilavce. To ne bi smelo presenetiti, saj so nekateri glineni minerali in mikroči, ki sestavljajo velik del volumna teh kamnin, običajno zelenkaste barve.

Dobro skriva zemeljski plin: V manj kot desetih letih se je skrilavci izrazito povzročil, da se je močno uveljavil v energetskem sektorju. Nove metode vrtanja in razvoja vrtine, kot so hidravlično lomljenje in vodoravno vrtanje, lahko dovajajo nafto in zemeljski plin, ujeti v tesni matriki organskih skrilavcev.

Hidravlične lastnosti skrilavca

Hidravlične lastnosti so lastnosti kamnine, kot sta prepustnost in poroznost, ki odražata njegovo sposobnost zadrževanja in prenosa tekočin, kot so voda, nafta ali zemeljski plin.

Skrilavca ima zelo majhno velikost delcev, zato so intersticijski presledki zelo majhni. Pravzaprav so tako majhne, ​​da se nafta, zemeljski plin in voda težko premikajo skozi skalo. Skrilavec lahko torej služi kot kapnica za kapljice za nafto in zemeljski plin, poleg tega pa je akviklju, ki blokira ali omejuje pretok podzemne vode.

Čeprav so vmesni presledki v skrilavcu zelo majhni, lahko zavzamejo velik volumen kamnine. To omogoča, da se skrilavci zadržijo velike količine vode, plina ali nafte, vendar jih zaradi majhne prepustnosti ne morejo učinkovito prenašati. Naftna in plinska industrija presega te omejitve skrilavca z vodoravnim vrtanjem in hidravličnim lomljenjem, da ustvari umetno poroznost in prepustnost znotraj kamnine.

Nekateri glineni minerali, ki se pojavljajo v skrilavcu, lahko absorbirajo ali absorbirajo velike količine vode, zemeljskega plina, ionov ali drugih snovi. Ta lastnost skrilavca lahko omogoča selektivno in zavzeto zadrževanje ali prosto sproščanje tekočin ali ionov.

Zemljevid razširjene zemlje: Ameriški geološki zavod je pripravil posplošen zemljevid razširjenih tal za spodnjih 48 zveznih držav.

Inženirske lastnosti skrilastih tal

Skrilavci in tla, ki izhajajo iz njih, so nekateri izmed najbolj težavnih materialov, na katerih je treba graditi. V njih se lahko spremenijo obseg in pristojnosti, ki jih na splošno naredijo za nezanesljive gradbene podlage.

Plaz: Skrilavec je skala, nagnjena k plazu.

Razširjena tla

Glineni minerali v nekaterih tleh, pridobljenih iz skrilavca, lahko absorbirajo in sproščajo velike količine vode. To spremembo vsebnosti vlage običajno spremlja sprememba prostornine, ki lahko znaša kar nekaj odstotkov. Te materiale imenujemo "ekspanzivna tla". Ko ta tla postanejo vlažna, nabreknejo, ko se izsušijo, se skrčijo. Stavbe, ceste, komunalni vodi ali druge konstrukcije, postavljene na ali znotraj teh materialov, lahko oslabijo ali poškodujejo spremembe sil in gibanje glasnosti. Ekspanzivna tla so eden najpogostejših vzrokov za poškodbe temeljev stavb v Združenih državah Amerike.

Delta skrilavca: Delta je usedlina usedlin, ki nastane, ko potok vstopi v stoječe vodno telo. Hitrost vode potoka se nenadoma zmanjša, usedline pa se naselijo na dno. Delta so tam, kjer se odlaga največji volumen zemeljskega blata. Zgornja slika je satelitski pogled na delto Mississippija in prikazuje njene distribucijske kanale in interdistribucijska nahajališča. Svetlo modra voda, ki obdaja delto, je obremenjena s sedimentom.

Stabilnost naklona

Skrilavec je skala, ki je najpogosteje povezana s plazovi. Vremensko prekrivanje skrilavca spremeni v tla, bogata z gline, ki ima običajno zelo nizko strižno trdnost, zlasti kadar je mokra. Ko so ti materiali z majhno trdnostjo mokri in na strmem pobočju, se lahko počasi ali hitro premikajo po pobočju. Preobremenitev ali izkopavanje s strani ljudi pogosto sproži neuspeh.

Skrilavca na Marsu: Skrilavec je na Marsu tudi zelo pogost kamen. To fotografijo je posnel jamborski fotoaparat Mars Curiosity Rover. Prikazuje tankoslojene cepljive skrilavce, ki izvirajo iz kraterja Gale. Radovednost je izvrtala luknje v skalah Gale Craterja in v potaknjenjih prepoznala glinene minerale. NASA slika.

Okolja odlaganja skrilavca

Kopičenje blata se začne s kemičnim zračenjem kamnin. To vreme lomi kamnine v minerale gline in druge majhne delce, ki pogosto postanejo del lokalne zemlje. Nevihta lahko izplavi drobne delce zemlje s kopnega in v potoke, kar daje potokom "blatni" videz. Ko se potok upočasni ali vstopi v stoječe vodno telo, na primer jezero, močvirje ali ocean, se delci blata naselijo na dno. Če se to ne bo motilo in zakopalo, se to kopičenje blata lahko spremeni v sedimentno kamnino, imenovano "blatni kamen". Tako se oblikuje večina skrilavcev.

Proces tvorjenja skrilavca ni omejen na Zemljo. Marsovski roverji so na Marsu našli množice izsekov s sedimentnimi skalnimi enotami, ki so videti podobno kot skrilavci, najdeni na Zemlji (glej fotografijo).

Poglej si posnetek: Dr. Romana Jordan o plinu iz skrilavca (Avgust 2020).