Stijene

Škriljac

Škriljac



Škriljac je najprostranija sedimentna stijena i nalazi se u sedimentnim bazenima širom svijeta.


Škriljac: Škriljac se lomi na tanke komade s oštrim ivicama. Javlja se u širokom rasponu boja koje uključuju crvenu, smeđu, zelenu, sivu i crnu. To je najčešća sedimentna stijena i nalazi se u sedimentnim bazenima širom svijeta.

Šta je Šal?

Škriljac je sitnozrnata sedimentna stijena koja se formira iz zbijanja mulja i mineralnih čestica veličine gline koje obično nazivamo "blatom". Ovaj sastav svrstava škriljevce u kategoriju sedimentnih stijena poznatih kao "blatni kamen". Škriljac se razlikuje od ostalih kamenjara po tome što je cijepan i laminiran. „Laminirano“ znači da je stijena sastavljena od mnogih tankih slojeva. "Fissile" znači da se stijena lako dijeli na tanke komade duž slojeva.

Upotrebe Shale-a

Neki škriljaci imaju posebna svojstva zbog kojih su im važni resursi. Crne škriljevice sadrže organski materijal koji se ponekad razgrađuje da bi tvorio prirodni plin ili naftu. Ostali se škriljevci mogu drobiti i miješati sa vodom da bi se stvorile gline koje se mogu načiniti u različite korisne predmete.

Konvencionalno rezervoar za naftu i prirodni gas: Ovaj crtež ilustrira "antiklinalnu zamku" koja sadrži naftu i prirodni plin. Jedinice sive stijene su nepropusni škriljac. Nafta i prirodni plin formiraju se unutar ovih škriljaca, a zatim migriraju prema gore. Dio nafte i plina postaje zarobljen u žutom pješčenjaku i stvara rezervoar nafte i plina. Ovo je "konvencionalno" rezervoar - što znači da nafta i plin mogu prolaziti kroz porani sloj pješčenjaka i biti proizvedeni iz bušotine.

Konvencionalna nafta i prirodni gas

Crni organski škriljevci izvor su stijena za mnoga najvažnija svjetska nalazišta nafte i prirodnog plina. Ovi škriljaci svoju crnu boju dobivaju od sitnih čestica organske tvari koje su se taložile sa blatom iz kojeg se škriljac formirao. Kako se blato zakopalo i zagrijavalo u zemlji, dio organskog materijala je pretvoren u naftu i prirodni plin.

Nafta i prirodni plin migrirali su iz škriljaca i nagore kroz sedimentnu masu zbog njihove male gustoće. Nafta i plin često su bili zarobljeni u porastim površinama iznad kamene jedinice poput pješčenjaka (vidi sliku). Ove vrste ležišta nafte i gasa poznate su kao "konvencionalna rezervoara", jer se tekućine lako mogu provući kroz pore stijene i u ekstrakcijski bušotini.

Iako bušenje može izvući velike količine nafte i prirodnog plina iz akumulacijskih stijena, velik dio toga ostaje zarobljen unutar škriljca. Ova nafta i plin vrlo je teško ukloniti, jer su zarobljeni u sitnim porama ili adsorbirani na glinene mineralne čestice koje čine škriljac.

Nekonvencionalno rezervoar za naftu i gas: Ovaj crtež ilustrira nove tehnologije koje omogućavaju razvoj nekonvencionalnih nalazišta nafte i prirodnog plina. U tim se plinskim poljima nafta i plin zadržavaju u škriljcima ili drugoj kamenoj jedinici koja je nepropusna. Za proizvodnju te nafte ili plina potrebne su posebne tehnologije. Jedna je vodoravno bušenje, u kojoj se vertikalni bušotina odstupa od horizontalne tako da prodire na veliku udaljenost akumulacijskog stijena. Drugi je hidraulično lomljenje. Ovom tehnikom jedan dio bušotine se zatvara i pumpa se voda da bi se stvorio pritisak koji je dovoljno visok da lomi okolnu stijenu. Rezultat je visoko lomljivi rezervoar koji je probijen velikom dužinom bušotine.

Nekonvencionalna nafta i prirodni plin

Krajem 1990-ih, kompanije za bušenje prirodnog plina razvile su nove metode oslobađanja nafte i prirodnog plina koji su zarobljeni u malenim porama prostora škriljaca. Ovo otkriće bilo je značajno jer je otključalo neka od najvećih nalazišta prirodnog plina na svijetu.

Teksaška škrilja Barnett bila je prvo veliko polje prirodnog plina razvijeno u stijeni iz škriljaca. Proizvodnja plina iz šipke Barnett bila je izazov. Prostori pora u škriljevcu tako su maleni da plin ima poteškoća da se kreće kroz škriljac i u bunar. Drilleri su otkrili da bi mogli povećati propusnost škriljaca tako što će vodu pumpati u bunar pod pritiskom koji je bio dovoljno visok da lomi škriljac. Ovi lomovi su oslobodili dio plina iz pora i omogućili tom plinu da teče u bunar. Ova tehnika je poznata kao "hidraulično lomljenje" ili "hidrofrakcija".

Dilliri su takođe naučili kako bušiti do nivoa škriljaca i okretati bunar za 90 stepeni kako bi se bušili horizontalno kroz jedinicu stijene iz škriljaca. To je proizvelo bunar s vrlo dugom "plaćom zonom" kroz stijenu rezervoara (vidi sliku). Ova metoda je poznata kao "horizontalno bušenje".

Horizontalno bušenje i hidraulično lomljenje revolucionirali su tehnologiju bušenja i otvorili put razvoju nekoliko ogromnih polja prirodnog plina. U to spadaju Škriljevo Marcellus u Appalachians, Shale Shay u Haynesville u Louisiani i Fayetteville Shale u Arkansasu. U tim ogromnim rezervoarima iz škriljaca nalazi se dovoljno prirodnog plina da bi mogao služiti svim američkim potrebama dvadeset i više godina.

Škriljevac u cigli i crijepu: Škriljac se koristi kao sirovina za izradu mnogih vrsta cigle, crijepa, cijevi, keramike i drugih proizvedenih proizvoda. Cigla i crijep su neki od najčešće korištenih i vrlo poželjnih materijala za izgradnju kuća, zidova, ulica i komercijalnih građevina.

Škriljac se koristi za proizvodnju gline

Svi imaju kontakt sa proizvodima od škriljaca. Ako živite u ciglanoj kući, vozite se od ciglenog puta, živite u kući sa krovovima od crijepa ili držite biljke u saksiji "terra cotta", svakodnevno imate kontakt sa predmetima koji su vjerovatno napravljeni od škriljaca.

Prije mnogo godina ti isti predmeti izrađeni su od prirodne gline. Međutim, velika upotreba istrošila je većinu malih ležišta gline. Potrebni novom izvoru sirovina, proizvođači su ubrzo otkrili da će miješanjem sitno mljevenog škriljaca sa vodom proizvesti glinu koja često ima slična ili superiorna svojstva. Danas je većina predmeta koji su nekada proizvedeni od prirodne gline zamijenjeni gotovo identičnim predmetima od gline proizvedene miješanjem sitno mljevenih škriljaca sa vodom.

Rock & Mineral Kitovi: Nabavite komplet od kamena, kamena ili fosila da biste saznali više o materijalima Zemlje. Najbolji način da saznate o stijenama je da imate uzorke na raspolaganju za testiranje i ispitivanje.

Škriljac se koristi za proizvodnju cementa

Cement je još jedan uobičajeni materijal koji se često pravi iz škriljaca. Za pravljenje cementa, drobljeni krečnjak i škriljac zagrijavaju se na temperaturu dovoljno visoku da isparava iz sve vode i razgrađuje vapnenac na kalcijev oksid i ugljični dioksid. Ugljični dioksid se gubi kao emisija, ali kalcijev oksid u kombinaciji s grijanom škriljevcem čini prah koji će se očvrsnuti ako se pomiješa sa vodom i ostavi da se osuši. Cement se koristi za izradu betona i mnogih drugih proizvoda za građevinsku industriju.

Uljni škriljac: Kamen koja sadrži značajnu količinu organskog materijala u obliku čvrstog kerogena. Do 1/3 stene mogu biti čvrsti organski materijali. Ovaj uzorak je širok približno četiri inča (deset centimetara).

Uljni škriljac

Uljni škriljac je stijena koja sadrži značajne količine organskog materijala u obliku kerogena. Do 1/3 stijene može biti čvrst kerogen. Tečni i gasoviti ugljikovodici mogu se izvući iz naftnih škriljaca, ali stijena se mora zagrijati i / ili tretirati otapalima. To je obično mnogo manje efikasno od bušenja stijena koje će dovoditi naftu ili gas direktno u bunar. Vađenje ugljikovodika iz naftnih škriljaca stvara emisije i otpadne proizvode koji izazivaju značajne probleme okoline. To je jedan od razloga zašto se na svijetu široka nalazišta naftnih škriljaca nisu agresivno koristila.

Naftni škriljac obično ispunjava definiciju "škriljaca" po tome što je to "laminirana stijena koja se sastoji od najmanje 67% minerala gline". Međutim, ponekad sadrži dovoljno organskog materijala i karbonatnih minerala od kojih minerali gline čine manje od 67% stijene.

Uzorci jezgre iz škriljaca: Kad se izbuši škriljac za procjenu nafte, prirodnog plina ili mineralnih resursa, iz bušotine se često izvlači jezgra. Stijena u jezgri tada se može testirati kako bi se saznalo o njenom potencijalu i kako se najbolje može razvijati resurs.

Sastav škriljaca

Škriljac je stijena sastavljena uglavnom od mineralnih zrna veličine gline. Ova sitna zrnca su obično minerali gline poput ilitita, kaolinita i smektita. Škriljac obično sadrži druge mineralne čestice gline kao što su kvarc, kremen i feldspar. Ostali sastojci mogu uključivati ​​organske čestice, karbonatne minerale, minerale željezovog oksida, sulfidne minerale i teška mineralna zrna. Ti „drugi sastavni dijelovi“ u stijeni često su određeni okolišom taloženja škriljaca, a oni često određuju boju stijene.

Crni škriljac: Crna škriljac organski bogat. Prirodni plin i nafta ponekad su zarobljeni u sitnim porama ove vrste škriljaca.

Boje Šale

Kao i većina stijena, boja škriljaca često se određuje prisustvom specifičnih materijala u manjim količinama. Samo nekoliko posto organskih materijala ili željeza može značajno promijeniti boju stijene.

Plin iz škriljca igra: Od kraja 1990-ih, deseci prethodno neproduktivnih crnih organskih škriljaca uspješno su razvijeni u vrijedna plinska polja. Pogledajte članak: "Šta je plin iz škriljca?"

Crni i sivi škriljac

Crna boja u sedimentnim stijenama gotovo uvijek ukazuje na prisustvo organskih materijala. Samo jedan ili dva posto organskih materijala može dati kamenu tamno sivu ili crnu boju. Pored toga, ova crna boja gotovo uvijek podrazumijeva da se škriljac formiran iz sedimenta taloži u okruženju sa nedostatkom kisika. Svaki kisik koji je ušao u okolinu brzo je reagirao s raspadajućim organskim ostacima. Ako bi bila prisutna velika količina kisika, organske krhotine bi propadale. Okružje siromašno kisikom također pruža odgovarajuće uvjete za stvaranje sulfidnih minerala poput pirita, drugog važnog minerala koji se nalazi u većini crnih škriljaca.

Prisutnost organskih otpadaka u crnim škriljevcima čini ih kandidatima za proizvodnju nafte i plina. Ako se organski materijal nakon ukopa očuva i pravilno zagrijava, može se proizvesti nafta i prirodni plin. Stijene Barnett Shale, Marcellus Shale, Haynesville Shale, Fayetteville Shale i druge stijene koje proizvode plin sve su tamno sive ili crne škriljevke koje daju prirodni plin. Bakalna škriljaca iz Sjeverne Dakote i Teksaški šator Teksa u Teksasu su primjeri škriljaca koji daju ulje.

Sivi škriljevci ponekad sadrže malu količinu organske materije. Međutim, sivi škriljevci mogu biti i stijene koje sadrže apnenčaste materijale ili jednostavno minerale od gline koji rezultiraju sivom bojom.

Utica i Marcellus Shale: Smatra se da dvije crne organske škriljevke u bazenu Appalachian sadrže dovoljno prirodnog plina za opskrbu Sjedinjenih Država nekoliko godina. To su Škrilja Marcellus i Utica Shale.

Crvena, smeđa i žuta šal

Škriljevci koji se talože u okruženjima bogatim kisikom često sadrže sitne čestice minerala željezovog oksida ili željezovog hidroksida kao što su hematit, goetit ili limonit. Samo nekoliko posto ovih minerala distribuiranih kroz stijenu može proizvesti crvenu, smeđu ili žutu boju izloženu mnogim vrstama škriljaca. Prisustvo hematita može proizvesti crveni škriljac. Prisutnost limonita ili goetita može proizvesti žutu ili smeđu škriljevcu.

Zelena škriljaca

Povremeno se pronalaze zeleni škriljevci. Ovo ne bi trebalo biti iznenađujuće, jer su neki od minerala gline i mikrona koji čine veliki dio volumena ovih stijena tipično zelenkaste boje.

Dobro škriljac iz prirodnog gasa: Za manje od deset godina, škriljac je naglo opao u energetskom sektoru. Nove metode bušenja i bušenja bušotina, poput hidrauličkog lomljenja i horizontalnog bušenja, mogu nalijegati ulje i prirodni plin zarobljeni unutar tijesne matrice organskih škriljaca.

Hidraulička svojstva škriljaca

Hidraulička svojstva su karakteristike stijene kao što su propusnost i poroznost koja odražavaju njezinu sposobnost zadržavanja i prijenosa fluida kao što su voda, nafta ili prirodni plin.

Škriljac ima vrlo malu veličinu čestica, pa su međuprostorni prostori vrlo mali. U stvari su toliko male da se nafta, prirodni gas i voda teško kreću kroz stijenu. Škriljac može, dakle, poslužiti kao kapuljača za zamke nafte i prirodnog plina, a također predstavlja akviklju koji blokira ili ograničava protok podzemne vode.

Iako su međuprostorni prostori u škriljcu vrlo mali, oni mogu zauzeti značajan volumen stene. To omogućava škriljevcu da drži značajne količine vode, plina ili nafte, ali ne može ih efikasno prenijeti zbog male propusnosti. Industrija nafte i gasa prevazilazi ta ograničenja škriljaca pomoću horizontalnog bušenja i hidrauličnog lomljenja kako bi se stvorila umjetna poroznost i propusnost unutar stijene.

Neki od minerala gline koji se javljaju u škriljcu imaju sposobnost apsorbiranja ili adsorpcije velikih količina vode, prirodnog plina, jona ili drugih supstanci. Ovo svojstvo škriljaca može mu omogućiti da selektivno i odlučno drži ili slobodno oslobađa tekućine ili ione.

Ekspanzivna karta tla: Američki geološki institut pripremio je generaliziranu mapu ekspanzivnih tla za niže 48 država.

Tehnička svojstva škriljaca

Škriljevi i tla dobiveni na njima predstavljaju neke od najtežih materijala na kojima se treba graditi. Podložne su promjenama u volumenu i kompetentnosti koje ih uglavnom čine nepouzdanim građevinskim supstratima.

Klizište: Škriljac je stijena koja je sklona klizištu.

Ekspanzivna tla

Minerali gline u nekim tlima iz škriljaca imaju sposobnost apsorpcije i oslobađanja velike količine vode. Ova promjena sadržaja vlage obično je praćena promjenom volumena koja može biti i nekoliko posto. Ti se materijali nazivaju „ekspanzivna tla“. Kad ta tla postanu vlažna nabubre se, a kad se osuše stisnu se. Zgrade, putevi, komunalne linije ili druge građevine postavljene na ili unutar ovih materijala mogu se oslabiti ili oštetiti silama i pokretima promjene volumena. Ekspanzivna tla jedan su od najčešćih uzroka oštećenja temelja na zgradama u Sjedinjenim Državama.

Delta škriljaca: Delta je talog taloga koji nastaje kada potok ulazi u stajaće vodeno tijelo. Brzina potoka naglo se smanjuje i sedimenti koji se prenose talože na dno. Delta je mjesto na kojem se nalazi najveći volumen zemaljskog blata. Gornja slika je satelitski prikaz delte Mississippi, pokazuje njene distributivne kanale i interdistributivne naslage. Svijetloplava voda koja okružuje deltu je natopljena sedimentom.

Stabilnost nagiba

Škriljac je stijena koja se najčešće povezuje sa klizištima. Vremenom se škriljac pretvara u tlo bogato glinom koje obično ima vrlo malu čvrstoću na smicanje - posebno kada je vlažna. Kad su ovi materijali male čvrstoće vlažni i na strmoj padini, mogu se polako ili brzo kretati niz padinu. Preopterećenje ili iskopavanje ljudi često će pokrenuti neuspjeh.

Shale on Mars: Škriljac je takođe vrlo uobičajena stijena na Marsu. Ovu fotografiju je snimila jarbol kamera Mars Curiosity Rovera. Prikazuje tanko podložene cijepljene škriljevce koji istječu u krateru Gale. Radoznalost je izbušila rupe u stijenama Gale Cratera i prepoznala minerale gline u reznicama. NASA slika.

Okruženja taloženja škriljaca

Nakupljanje blata započinje hemijskim prozračivanjem stijena. Ovakvim vremenskim vplivima kamenje se spušta na minerale od gline i druge sitne čestice koje često postaju dio lokalnog tla. Kišna oluja mogla bi isprati sitne čestice tla sa kopna i u potoke dajući potocima "blatan" izgled. Kad se potok uspori ili uđe u stojeće vodno tijelo poput jezera, močvare ili oceana, čestice blata naseljavaju se na dnu. Ako se neometano i zakopa, ovo nakupljanje blata može se transformirati u sedimentnu stijenu poznatu kao "blatni kamen". Ovako se formira većina škriljaca.

Proces formiranja škriljaca nije ograničen na Zemlju. Marsovi roveri pronašli su mnoštvo izdmica na Marsu sa taložnim stijenskim jedinicama koje izgledaju baš kao škriljevi na Zemlji (vidi fotografiju).


Pogledajte video: Škriljac rješenje energetskih problema Britanije