Pala - Shale

A többi felhasználást lásd: Pala (egyértelműsítés) .
Agyagpala
Üledékes kőzet
Chattanooga Shale (felső -devoni; Burkesville West Rt. 90 roadcut, Kentucky, USA) 25 (40541681100) .jpg
Agyagpala
Fogalmazás
Agyagásványok és kvarc

Az agyagpala finomszemcsés, lágy üledékes kőzet, amely sárból képződik , agyagásványok pelyheinek és más ásványok, különösen kvarc és kalcit apró töredékeinek ( iszap méretű részecskék) keveréke . Az agyagpalát az jellemzi, hogy hajlamos vékony rétegekre ( lamellákra ) szakadni, kevesebb, mint egy centiméter vastagságban. Ezt a tulajdonságot törésnek nevezik . A pala a legelterjedtebb üledékes kőzet.

A pala kifejezést néha szélesebb körben alkalmazzák, lényegében a sárkő szinonimájaként , nem pedig az agyagban gazdag hasadó iszap szűkebb értelmében.

Struktúra

A pala jellemzően különböző fokú hasadékkal rendelkezik . Az agyagban lévő agyagásványi pelyhek párhuzamos orientációja miatt az agyagpala vékony rétegekre tör, gyakran hasadozik és általában párhuzamos az egyébként megkülönböztethetetlen ágyneműsíkokkal . A hasonló összetételű és részecskeméretű (0,0625 mm-nél kisebb) nem hasadó kőzeteket iszapköveknek (1/3–2/3 iszaprészecskék) vagy agyagköveknek (kevesebb, mint 1/3 iszapnak ) nevezik . A hasonló szemcseméretű, de kevesebb agyagot (2/3 iszapot meghaladó) és ezért kavicsosabb kőzetek kőzetek .

Mintát fúrási pala fúrás közben egy olajkút a Louisiana , Egyesült Államok . Homokszem = 2 mm átmérőjű

Összetétel és szín

Az agyagpala színtáblája az oxidációs állapot és a szerves széntartalom alapján

A palák jellemzően szürke színűek, agyagásványokból és kvarcszemcsékből állnak. Változó mennyiségű kisebb alkotóelem hozzáadása megváltoztatja a kőzet színét. A vörös, barna és zöld szín a vas -oxidra ( hematit - vörös), a vas -hidroxidra ( goethit - barnák és a limonit - sárga) vagy a csillámos ásványokra ( klorit , biotit és illit - zöld) utal . A szín vörösesről zöldesre változik, amikor az oxidált ( vas ) állapotú vas átalakul redukált ( vas ) állapotú vassá . A fekete agyagpala több mint egy százalék széntartalmú anyag jelenlétéből származik, és redukáló környezetet jelez. A halványkék-kékeszöld palák jellemzően karbonátos ásványi anyagokban gazdagok.

Az agyagok a pala és más iszapkő fő alkotóelemei. A képviselt agyagásványok nagyrészt kaolinit , montmorillonit és illit. Agyagásványok késő harmadkori mudstones bővíthető szmektitek , míg a régebbi kőzetek (különösen a közép-korai Paleozoic palák) illitek túlsúlyban. A smektit illitté történő átalakítása kovasavat , nátriumot, kalciumot, magnéziumot, vasat és vizet eredményez. Ezek a felszabadult elemek alkotják authigenic kvarc , kovakő , kalcit , dolomit , ankerit , hematit és albit , minden nyoma, hogy kisebb (kivéve kvarc) található ásványi anyagok, agyagpala és más mudrocks. Egy tipikus pala körülbelül 58% agyagásványból, 28% kvarcból, 6% földpátból, 5% karbonát ásványból és 2% vas -oxidból áll. A kvarc nagy része detritális (az agyagpalát alkotó eredeti üledékek egy része), nem pedig autogén (a lerakódás után a palán belül kristályosodik).

A palák és más iszapok nagyjából 95 százalékban tartalmazzák az összes üledékes kőzet szervesanyagát. Ez azonban kevesebb, mint egy tömegszázalék egy átlagos pala esetében. Az anoxikus körülmények között képződő fekete palák redukált szabad szenet tartalmaznak vasvassal (Fe 2+ ) és kénnel (S 2− ) együtt. Az amorf vas -szulfid a szénnel együtt fekete színt eredményez. Mivel az amorf vas -szulfid fokozatosan pirittá alakul , amely nem fontos pigment, a fiatal palák meglehetősen sötétek lehetnek vas -szulfid -tartalmuktól, annak ellenére, hogy a szerény széntartalom (kevesebb, mint 1%), míg a fekete szín az ősi palában magas széntartalmat jelez.

A legtöbb pala tengeri eredetű, és az agyagpala képződmények talajvize gyakran erősen sós. Bizonyíték van arra, hogy az agyagpala féligáteresztő közegként működik, lehetővé téve a víz áthaladását, miközben megtartja az oldott sókat.

Képződés

Az agyagpalát alkotó finom részecskék a nagy homokrészecskék lerakódása után is sokáig vízben maradhatnak. Ennek eredményeként a palák általában lerakódik nagyon lassan mozgó víz, és gyakran megtalálható a tavak és lagoonal betétek, a folyódeltákban , a hullámterek és tengeri alatti hullám bázis . A vastag agyagpala lerakódások az ősi kontinentális peremek és az előföldi medencék közelében találhatók. A legelterjedtebb agyagpala -képződmények egy részét az epikontinentális tengerek rakták le . Fekete pala gyakoriak kréta rétegek peremén az Atlanti-óceán, ahol azokat letétbe hiba -bounded silled medencék kapcsolódó megnyitásával az Atlanti során a szakítás Pangea . Ezek a medencék anoxikusak voltak, részben a szűk Atlanti -óceán keringésének korlátozása miatt, részben pedig azért, mert a nagyon meleg kréta -tengerekből hiányzott a hideg fenékvíz keringése, amely ma a mély óceánokat oxigénnel ellátja.

A legtöbb agyagot aggregátumként és pelyhekként kell lerakni, mivel az egyes agyagrészecskék ülepedési sebessége rendkívül lassú. A flokkuláció nagyon gyors, ha az agyag erősen sós tengervízzel találkozik. Míg az egyes agyagrészecskék kisebbek, mint 4 mikron, a flokkulációval keletkező agyagrészecskék mérete néhány tíz mikron és 700 mikron közötti átmérőjű. A pelyhek vízben gazdagok, de a víz nagy része kiürül a pelyhekből, mivel az agyagásványok idővel szorosabban kötődnek egymáshoz (ezt a folyamatot szinézisnek nevezik ). A takarmányt szűrő szervezetek agyagpelletizálása fontos, ahol a flokkuláció gátolt. A szűrőadagolók becslések szerint évente 12 tonna agyag pelletet termelnek négyzetkilométerenként az Egyesült Államok -öböl partján.

Ahogy az üledékek tovább halmozódnak, az idősebb, mélyebben eltemetett üledékek diagenezisnek indulnak . Ez többnyire az agyag- és iszaprészecskék tömörítéséből és litifikálásából áll . A diagenezis korai szakaszai, amelyeket eogenezisnek neveznek , sekély mélységben (néhány tíz méter) zajlanak, és bioturbáció és ásványtani változások jellemzik az üledékekben, csak enyhe tömörödéssel. A pirit képződhet anoxikus iszapban a diagenezis ezen szakaszában.

A mélyebb temetést mezogenezis kíséri , amely során a tömörítés és a litifikáció nagy része zajlik. Mivel az üledékek egyre nagyobb nyomás alá kerülnek a fedő üledékek miatt, az üledékszemcsék tömörebb elrendezésbe kerülnek, a képlékeny szemcsék (például agyagos ásványi szemcsék) deformálódnak, és csökken a pórusterület. Amellett, hogy ez a fizikai tömörítés, kémiai tömörödés keresztül megtörténhet nyomást oldatot . A szemek közötti érintkezési pontok a legnagyobb igénybevételnek vannak kitéve, és a feszített ásvány jobban oldódik, mint a többi gabona. Ennek eredményeként az érintkezési pontok feloldódnak, lehetővé téve a szemek közelebbi érintkezését.

A tömörítés során alakul ki az agyag hasadékonysága, valószínűleg az agyagrészecskék eredeti nyitott keretének mechanikus tömörítése révén. A részecskék erősen orientálódnak párhuzamos rétegekbe, amelyek a pala sajátos textúráját kölcsönzik. A törés valószínűleg a tömörítési folyamat korai szakaszában, viszonylag sekély mélységben alakul ki, mivel a hasadék úgy tűnik, nem változik a vastagságú formációk mélységétől függően. A kaolinit pelyhek kevésbé hajlamosak párhuzamos rétegekbe igazodni, mint más agyagok, így a kaolinitban gazdag agyag nagyobb valószínűséggel képez nem hasadó iszapkövet, mint a pala. Másrészt, fekete palák gyakran nagyon kifejezett fissility ( papír palák ) való kötődése miatt szénhidrogén molekulák az arcok a agyag részecskék, amely gyengíti a kötő részecskék között.

A litifikálás szorosan követi a tömörítést, mivel a mélységben megnövekedett hőmérséklet felgyorsítja a cement lerakódását, amely összeköti a szemcséket. A nyomóoldat hozzájárul a cementáláshoz, mivel a feszített érintkezési pontokból feloldódott ásványi anyag újra lerakódik a pórusmentes helyeken. Az agyagásványok is megváltoztathatók. Például, szmektit megváltoztatjuk, hogy illit hőmérsékleten mintegy 55 és 200 ° C (130-390 ° F), felszabadító vizet a folyamatban. Egyéb változási reakciók közé tartozik a szmektit klorittá és a kaolinit illitté változása 120 és 150 ° C (250 és 300 ° F) közötti hőmérsékleten. Ezen reakciók miatt az illit a prekambriai palák 80% -át alkotja , míg a fiatal palák körülbelül 25% -a.

Az eltemetett agyagpala tetőfedését a telogenezis , a diagenezis harmadik és utolsó szakasza kíséri . Mivel az erózió csökkenti a temetés mélységét, a meteorikus víznek való újbóli expozíció további változásokat okoz az agyagpalában, például a cement egy részének feloldódását másodlagos porozitás kialakítása érdekében . A pirit oxidálódhat gipsz előállításához .

A „fekete palák” sötétek, mivel különösen gazdagok oxidálatlan szénben . Néhány paleozoikus és mezozoikus rétegben gyakori , a fekete agyagpalakat anoxikus , redukáló környezetben, például állóvízoszlopokban rakták le . Egyes fekete palák bőséges nehézfémeket, például molibdént , uránt , vanádiumot és cinket tartalmaznak . A dúsított értékek ellentmondásos eredetűek, alternatívaként a hidrotermális folyadékokból származó bemenetnek tulajdoníthatók az ülepítés során vagy azt követően, vagy a tengervízből történő hosszú időtartamú felhalmozódás következtében .

Ősmaradványok , állati pályák vagy lyukakban és még esőcsepp benyomások néha őrzik pala ágynemű felületeken. A palák tartalmazhatnak piritet, apatitot vagy különféle karbonát ásványokat tartalmazó betonokat is .

Palák, amelyekre nyomást és hőt metamorfózis alter majd egy kemény, hasadó, metamorf kőzet úgynevezett pala . A metamorf fokozat fokozódásával a szekvencia filit , majd schist és végül gneiss .

Szénhidrogén forráskőzetként

A pala a szénhidrogének ( földgáz és kőolaj ) leggyakoribb forráskőzete . A durva üledékek hiánya a legtöbb palaágyban azt jelzi, hogy nincs erős áramlás a lerakódási medence vizeiben. Lehetséges, hogy ezek oxigénnel látták el a vizeket, és elpusztították a szerves anyagokat, mielőtt felhalmozódhattak volna. A karbonátos kőzet hiánya az agyagpala medrében azt tükrözi, hogy nincsenek olyan szervezetek, amelyek karbonátvázakat választhattak ki, valószínűleg az anoxikus környezet miatt is. Ennek eredményeképpen az üledékes kőzetekben található szerves anyagok mintegy 95% -a palákban és más iszapkőzetekben található. Az egyes agyagpalaágyak szervesanyag -tartalma általában körülbelül 1%, de a leggazdagabb forráskőzetek akár 40% szerves anyagot is tartalmazhatnak.

Az agyagpala szerves anyaga az idő múlásával az eredeti fehérjékből, poliszacharidokból, lipidekből és más szerves molekulákból kerogénné alakul át , amely a magasabb temetkezési mélységekben található magasabb hőmérsékleten grafittá és petróleummá alakul .

Történelmi bányászati ​​terminológia

A 19. század közepe előtt a pala , a pala és a szikla kifejezéseket nem különböztették meg élesen. A földalatti szénbányászat összefüggésében a palát a 20. században is gyakran nevezték palaként. A szénvarratokhoz kapcsolódó fekete palát fekete fémnek nevezik.

Lásd még

Hivatkozások

Külső linkek

Shale -hoz kapcsolódó média a Wikimedia Commons -ban