Шисти — финозърнести седиментни скали: определение, състав и видове

Научете всичко за шистите — финозърнести седиментни скали: определение, състав, видове, образуване, черни шисти и значение в геологията.

Шистите са финозърнести седиментни скали, образувани от кал. Калта е смес от люспи от глинести минерали и малки фрагменти (частици с размер на тиня) от други минерали, особено кварц и калцит. Съотношението между глина и други минерали е различно. Шистите се характеризират с прекъсвания по тънки ламели или успоредни слоеве или пластове с дебелина, по-малка от един сантиметър, наречени "разслояване" (фисилитет). Калните камъни, от друга страна, са сходни по състав, но не проявяват фисилитет.

Шистите и калните скали съдържат около 95 % от органичните вещества във всички седиментни скали. Въпреки това в един средностатистически шист то е по-малко от един процент от масата. Черните шисти се образуват в аноксични (без кислород) условия. Те съдържат свободен въглерод и железни сулфиди като пирит. Това води до черното оцветяване.

Състав

Основната маса на шистите е от глинести минерали — люспести частици, които придават пластинчата структура. Често присъстват и:

• кварц и полеви шпат (дребни зрънца);
• карбонатни минерали (като калцит) в по-малки количества;
• органична материя — особено в черните шисти;
• аксесорни минерали: пирит, оксиди на желязо, халцедон и др.

Типични глинести минерали включват илит, смектит, каолинит и др., чието съотношение определя пластичността и поведението при втвърдяване и свиване.

Видове шисти

• Чёрни (черни) шисти: богати на органична материя и сяросъдържащи минерали; образуват се при аноксични условия.
• Сиви шисти: по-ниско органично съдържание, често в офшорни или дълбокоморски условия.
• Червени шисти: съдържат оксиди на желязо, които придават червеникав цвят (образуване при окислителни условия).
• Шисти с въглища и масленоносни шисти (oil shale): с високо органично съдържание, важни като суровина за производство на шистови горива.

Образуване и условия

Шистите се отлагат главно в спокойни, слабо турбулентни среди — езера, лагуни, дълбоки морски басейни или вътрешни морета. В тези условия дребните частици могат да се утаят без да бъдат разпилявани. С времето на утаяването и при потискане от надвигащи се седименти се извършват пресоване и диагенеза, при които калните частици се уподобяват и се появява характерният фисилитет. Аноксичните дъна способстват за запазване на органичната материя и за образуване на сулфиди като пирит.

Физични и химични свойства

• Фисилитет (разслояване): лесно разделяне по тънки ламели.
• Фино зърно: зрънца под 0.063 мм (тиня/глина).
• Ниска пропускливост: шистите обикновено са бедни на пори и затова са добри бариери за флуиди.
• Анизотропия на механичните свойства: здравината по разслояване е много по-ниска в сравнение с перпендикулярно на пластовете.
• Химическо поведение: при окисляване пиритът може да доведе до кисели среди; органиката може да се трансформира при диагенеза в въглеводороди.

Икономическо значение и приложения

Шистите имат голямо значение за геоложката наука и икономиката:

• много черни шисти са източници на въглеводороди (нефт и газ) — те са т.нар. source rocks;
• в последните десетилетия развитието на хидравличното разчупване (fracking) направи възможно извличането на шистов газ и масло от някои шисти;
• някои шисти се използват локално като суровина за тухли, керемиди или като строителен камък;
• при рудни проучвания шистовите отлагания могат да съдържат минерални концентрати и метални сяросъдържания.

Има и екологични и здравни предизвикателства, свързани с добива и използването на шисти — замърсяване на почвите и водите при окисляване на пирит, рискове при фракинг и др.

Как да разпознаете шист в полето

• лесно разделяне по тънки листове при удряне или раздробяване;
• финозърнестата, често гланцова повърхност;
• цветът може да варира — черен (високо органичен), сив, зеленикав (схолцени минерали), червен (оксиди на Fe);
• в черните шисти често се откриват добри органични остатъци и добре запазени вкаменелости при анаеробни условия.

Връзка с метаморфизма

При нискотемпературен метаморфизъм шистите могат да преминат в сланец (slate), с нарастване на температурите и налягането могат да се образуват филити и шистове от метаморфни типове. Тази трансформация променя минералния състав и структурните характеристики, но често се запазва някаква пластинчатост.

Кратко резюме: шистите са важни финоутайкови скали с характерно разслояване и богата глинеста матрица. Техният състав, условия на утаяване и диagenетични процеси определят външния им вид, физичните свойства и икономическата им стойност.

Въпроси и отговори

В: Какво е шистов?

В: Какво е съотношението между глина и други минерали в шистите?

В: Коя е характерната черта на шистите?

В: Каква е разликата между шистите и калните камъни?

В: Колко органични вещества съдържат шистите и калните камъни в сравнение с другите седиментни скали?

В: Какво причинява образуването на черни шисти?

В: Колко органични вещества съдържат средно по маса черните шисти?

Търсене по буква