Съдържание
- Какво е Шале?
- Използване на шисти
- Конвенционални нефт и природен газ
- Нетрадиционен нефт и природен газ
- Шисти, използвани за получаване на глина
- Шисти, използвани за производството на цимент
- Маслени шисти
- Състав на шисти
- Цветове на шисти
- Черни и сиви шисти
- Червена, кафява и жълта шисти
- Зелена шиста
- Хидравлични свойства на шисти
- Инженерни свойства на шистови почви
- Експанзивни почви
- Устойчивост на наклон
- Среди на отлагане на шисти
Шистовият: Шистът се начупва на тънки парчета с остри ръбове. Среща се в широка гама от цветове, които включват червено, кафяво, зелено, сиво и черно. Това е най-разпространената утаечна скала и се среща в утаени басейни по целия свят.
Какво е Шале?
Шистът е финозърнеста утаечна скала, която се образува от уплътняването на тинести и глинести минерални частици, които обикновено наричаме "кал". Тази композиция поставя шисти в категория на утаените скали, известни като "кални камъни". Шистът се отличава от другите кални камъни, тъй като е делящ се и ламиниран. "Ламиниран" означава, че скалата е изградена от много тънки слоеве. "Fissile" означава, че скалата лесно се разделя на тънки парчета по протежение на наслоенията.
Използване на шисти
Някои шисти имат специални свойства, които ги правят важни ресурси. Черните шисти съдържат органичен материал, който понякога се разгражда и образува природен газ или нефт. Други шисти могат да бъдат натрошени и смесени с вода, за да се получат глини, които могат да бъдат превърнати в различни полезни предмети.
Конвенционален резервоар за нефт и природен газ: Тази рисунка илюстрира „антиклинален капан“, който съдържа нефт и природен газ. Сивите скални единици са непромокаем шисти. Нефт и природен газ се образуват в рамките на тези шистови единици и след това мигрират нагоре. Част от нефта и газа се улавят в жълтия пясъчник, за да образуват резервоар за нефт и газ. Това е "конвенционален" резервоар - което означава, че нефтът и газът могат да протичат през пространството на порите на пясъчника и да се произвеждат от кладенеца.
Конвенционални нефт и природен газ
Черните органични шисти са източната скала за много от най-важните находища на нефт и природен газ в света. Тези шисти получават черния си цвят от миниатюрни частици органична материя, които се отлагат с калта, от която се образува шисти. Докато калта е била заровена и затоплена вътре в земята, част от органичния материал е бил трансформиран в нефт и природен газ.
Нефтът и природният газ мигрират от шисти и нагоре през масата на утайката поради ниската им плътност. Нефтът и газът често са били улавяни в порестите пространства на надвиснала скална единица като пясъчник (виж илюстрацията). Тези видове нефтени и газови находища са известни като "конвенционални резервоари", тъй като течностите могат лесно да потекат през порите на скалата и в изворния кладенец.
Въпреки че сондажите могат да извличат големи количества нефт и природен газ от скалата на резервоара, голяма част от него остава в капан в шисти. Това нефт и газ е много трудно да се отстранят, тъй като се улавят в малки пространствени пори или се адсорбират върху глинести минерални частици, съставляващи шисти.
Неконвенционален резервоар за нефт и газ: Този чертеж илюстрира новите технологии, които позволяват разработването на нетрадиционни находища на нефт и природен газ. В тези газови находища нефтът и газът се държат в шисти или друга скална единица, която е непромокаема. За производството на този нефт или газ са необходими специални технологии. Единият е хоризонтално сондиране, при което вертикален кладенец е отклонен до хоризонтален, така че да проникне на голямо разстояние от скалната скала. Второто е хидравлично разбиване. С тази техника част от кладенеца се запечатва и се изпомпва вода, за да се получи налягане, което е достатъчно високо за разрушаване на заобикалящата скала. Резултатът е силно раздробен резервоар, проникнат от голяма дължина на отвора на кладенеца.
Нетрадиционен нефт и природен газ
В края на 90-те компаниите за сондиране на природен газ разработиха нови методи за освобождаване на нефт и природен газ, които са в капан в малките пори на шисти. Това откритие беше важно, защото отключи някои от най-големите находища на природен газ в света.
Театърът „Шарлетата на Барнет“ е първото голямо находище на природен газ, разработено в скална резервоарна скала. Производството на газ от шината Barnett беше предизвикателство. Пространствата от пори в шисти са толкова малки, че газът има затруднения при преминаване през шисти и в кладенеца. Drillers откриха, че могат да увеличат пропускливостта на шисти, като изпомпват вода надолу в кладенеца под налягане, което е достатъчно високо, за да разруши шистата. Тези счупвания освободиха част от газа от поровите пространства и позволиха на този газ да потече към кладенеца. Тази техника е известна като "хидравлично разбиване" или "хидрофракциониране".
Дерилерите също се научиха как да пробиват до нивото на шисти и да завъртят кладенеца на 90 градуса, за да пробиват хоризонтално през скалната единица на шисти. По този начин се получи кладенец с много дълга „зона на заплащане“ през скалата на резервоара (виж илюстрацията). Този метод е известен като "хоризонтално пробиване".
Хоризонталното сондиране и хидравличното разрушаване революционизира технологията на пробиване и проправи пътя за разработване на няколко гигантски находища на природен газ. Сред тях са Шилетата на Марцелус в Апалачите, Шистият Хайнесвил в Луизиана и Шистият Файетвил в Арканзас. Тези огромни шистови резервоари разполагат с достатъчно природен газ, за да обслужват всички нужди на Съединените щати в продължение на двадесет и повече години.
Шисти в тухла и плочки: Шистът се използва като суровина за направата на много видове тухли, плочки, тръби, керамични изделия и други произведени продукти. Тухла и плочки са едни от най-широко използваните и силно желани материали за изграждане на домове, стени, улици и търговски конструкции. Авторско право на iStockphoto / Гай Елиът.
Шисти, използвани за получаване на глина
Всеки има контакт с продукти, направени от шисти. Ако живеете в тухлена къща, шофирате по тухлен път, живеете в къща с керемиден покрив или държите растенията в саксии от „теракота“, имате ежедневен контакт с предмети, които вероятно са направени от шисти.
Преди много години същите тези предмети са правени от естествена глина. Въпреки това, тежка употреба изчерпва по-голямата част от малките глинени находища. Нуждайки се от нов източник на суровини, производителите скоро откриха, че смесването на фино смлян шисти с вода би довело до глина, която често има подобни или превъзходни свойства. Днес повечето предмети, които някога са били произведени от естествена глина, са заменени от почти идентични предмети, направени от глина, произведена чрез смесване на фино смлян шисти с вода.
Рок и минерални комплекти: Вземете комплект от скали, минерали или изкопаеми, за да научите повече за земните материали. Най-добрият начин да научите за скалите е да имате на разположение образци за тестване и изследване.
Шисти, използвани за производството на цимент
Циментът е друг често срещан материал, който често се прави с шисти. За да се направи цимент, натрошен варовик и шисти се нагряват до температура, която е достатъчно висока, за да се изпари от цялата вода и да разгради варовика до калциев оксид и въглероден диоксид. Въглеродният диоксид се губи като емисии, но калциевият оксид в комбинация с нагрятия шисти прави прах, който ще се втвърди, ако се смеси с вода и се остави да изсъхне. Циментът се използва за производството на бетон и много други продукти за строителната индустрия.
Маслени шисти: Скала, която съдържа значително количество органичен материал под формата на твърд кероген. До 1/3 от скалата може да бъде твърд органичен материал. Този екземпляр е приблизително четири инча (десет сантиметра) напречен.
Маслени шисти
Масленият шисти е скала, която съдържа значителни количества органичен материал под формата на кероген. До 1/3 от скалата може да бъде твърд кероген. Течни и газообразни въглеводороди могат да се извличат от маслени шисти, но скалата трябва да бъде нагрята и / или обработена с разтворители. Обикновено това е много по-малко ефективно от пробиването на скали, които ще добиват нефт или газ директно в кладенец. Извличането на въглеводородите от нефтените шисти произвежда емисии и отпадни продукти, които предизвикват значителни опасения за околната среда. Това е една от причините обширните залежи от шистов нефт да не се използват агресивно.
Масленият шисти обикновено отговаря на определението на "шисти", тъй като това е "ламинирана скала, състояща се от най-малко 67% глинени минерали." Въпреки това, понякога съдържа достатъчно органичен материал и карбонатни минерали, които глинените минерали представляват по-малко от 67% от скалата.
Проби от шистови ядра: Когато шисти се пробиват за оценка на нефт, природен газ или минерални ресурси, от кладенеца често се извлича ядро. След това скалата в ядрото може да бъде тествана, за да научите за нейния потенциал и как ресурсът може да бъде най-добре развит.
Състав на шисти
Шистът е скала, съставена главно от минерални зърна с размер на глина. Тези малки зърна обикновено са глинени минерали като илитет, каолинит и смектит. Шистът обикновено съдържа други минерални частици с размер на глина, като кварц, череша и фелдшпат. Други компоненти могат да включват органични частици, карбонатни минерали, минерали от железен оксид, сулфидни минерали и тежки минерални зърна. Тези "други съставки" в скалата често се определят от шистовата среда на отлагане и те често определят цвета на скалата.
Черен шисти: Черно шисти, богати на органични вещества. Природният газ и петролът понякога са в капан в малките пори на този вид шисти.
Цветове на шисти
Подобно на повечето скали, цветът на шисти често се определя от наличието на специфични материали в малки количества. Само няколко процента органични материали или желязо могат значително да променят цвета на скала.
Игра на шистов газ: От края на 90-те години десетки непродуктивни черни органични шисти са успешно разработени в ценни газови находища. Вижте статията: "Какво е шистов газ?"
Черни и сиви шисти
Черен цвят в утаените скали почти винаги показва наличието на органични материали. Само един или два процента органични материали могат да придадат тъмносив или черен цвят на скалата. В допълнение, този черен цвят почти винаги предполага, че шисти, образувани от утайка, отложени в среда с недостиг на кислород. Всеки кислород, постъпил в околната среда, бързо реагира с разпадащите се органични отпадъци. Ако имаше голямо количество кислород, всички органични отпадъци щяха да се разпаднат. Бедна на кислород среда също осигурява подходящи условия за образуването на сулфидни минерали, като пирит, друг важен минерал, който се намира в повечето черни шисти.
Наличието на органични отпадъци в черни шисти ги прави кандидатите за производство на нефт и газ. Ако след погребението органичният материал се запази и правилно се нагрява, може да се получат нефт и природен газ. Скалите Barnett, Marcellus Shale, Haynesville Shale, Fayetteville Shale и други газообразни скали са тъмносиви или черни шисти, които произвеждат природен газ. Бакенският шисти от Северна Дакота и Орлов шист на Тексас в Тексас са примери за шисти, които дават масло.
Сивите шисти понякога съдържат малко количество органична материя. Сивите шисти обаче могат да бъдат и скали, които съдържат варовити материали или просто глинени минерали, които водят до сив цвят.
Utica и Marcellus Shale: Смята се, че две черни органични шисти в басейна на Апалачи съдържат достатъчно природен газ за снабдяване на САЩ за няколко години. Това са Шилетата на Марцелус и Утика.
Червена, кафява и жълта шисти
Сланците, които се отлагат в богата на кислород среда, често съдържат малки частици железен оксид или минерали от железен хидроксид, като хематит, гетит или лимонит. Само няколко процента от тези минерали, разпространени през скалата, могат да произведат червени, кафяви или жълти цветове, изложени на много видове шисти. Наличието на хематит може да произведе червен шисти. Наличието на лимонит или готит може да доведе до жълти или кафяви шисти.
Зелена шиста
Понякога се срещат зелени шисти. Това не трябва да е изненадващо, тъй като някои от глинените минерали и мика, съставляващи голяма част от обема на тези скали, обикновено са зеленикав цвят.
Шистов природен газ добре: За по-малко от десет години шистият скок изскочи до известност в енергийния сектор. Новите методи за пробиване и разработване на сондажи, като хидравлично разрушаване и хоризонтално сондиране, могат да докоснат маслото и природния газ, хванати в плътната матрица на органичните шисти. Авторско право на iStockphoto / Edward Todd.
Хидравлични свойства на шисти
Хидравличните свойства са характеристики на скала като пропускливост и порьозност, които отразяват способността й да задържа и предава течности като вода, нефт или природен газ.
Шистът има много малък размер на частиците, така че интерстициалните пространства са много малки. Всъщност те са толкова малки, че нефтът, природният газ и водата имат затруднения да се движат през скалата.Следователно шисти могат да служат като каменна скала за капани за петрол и природен газ, а също така са аквиклид, който блокира или ограничава потока на подземните води.
Въпреки че интерстициалните пространства в шисти са много малки, те могат да заемат значителен обем на скалата. Това позволява на шистите да задържат значителни количества вода, газ или нефт, но не могат да ги предават ефективно поради ниската пропускливост. Нефтената и газовата промишленост преодолява тези ограничения на шисти, като използва хоризонтално сондиране и хидравлично разрушаване, за да създаде изкуствена порьозност и пропускливост в скалата.
Някои от глинените минерали, които се срещат в шисти, имат способността да абсорбират или абсорбират големи количества вода, природен газ, йони или други вещества. Това свойство на шисти може да му позволи да избирателно и упорито да задържа или свободно да освобождава течности или йони.
Експанзивна карта на почвите: Геоложката служба на Съединените щати е подготвила обобщена карта за разширяване на почвите за долните 48 щата.
Инженерни свойства на шистови почви
Шистите и почвите, получени от тях, са едни от най-проблемните материали, върху които се изгражда. Те са обект на промени в обема и компетентността, които обикновено ги правят ненадеждни строителни субстрати.
Свлачище: Шистът е склонна към свлачище скала.
Експанзивни почви
Глинените минерали в някои добиви от шистови почви имат способността да абсорбират и отделят големи количества вода. Тази промяна в съдържанието на влага обикновено е придружена от промяна в обема, която може да бъде до няколко процента. Тези материали се наричат "експанзивни почви". Когато тези почви станат мокри, те се надуват, а когато изсъхнат, се свиват. Сгради, пътища, комунални линии или други конструкции, поставени върху или в рамките на тези материали, могат да бъдат отслабени или повредени от силите и движението на промяна на обема. Експанзивните почви са една от най-честите причини за увреждане на основите на сградите в Съединените щати.
Делтата на шисти: Делта е отлагане на утайка, което се образува, когато поток навлиза в стоящо водно тяло. Скоростта на водата на потока внезапно намалява и утаените седименти се установяват на дъното. Делтите са там, където се отлага най-големият обем земна кал. Изображението по-горе представлява сателитен изглед на делтата на Мисисипи, показва нейните дистрибуторски канали и междуразпределителни депозити. Ярко синята вода около делтата е натоварена с утайка.
Устойчивост на наклон
Шистът е скалата, която най-често се свързва със свлачища. Изветрянето превръща шистата в богата на глина почва, която обикновено има много ниска якост на срязване - особено когато е влажна. Когато тези материали с ниска якост са мокри и по стръмен хълм, те могат бавно или бързо да се движат надолу по склона. Претоварването или изкопаването от хора често ще доведе до неуспех.
Шисти на Марс: Шистът също е много често срещана скала на Марс. Тази снимка е направена от мачтовата камера на марсохода Curiosity Rover. На него се виждат тънко подредени делящи се шисти в кратера Гале. Любопитството проби дупки в скалите на Гале Кратер и идентифицира глинени минерали в резните. Изображение на НАСА.
Среди на отлагане на шисти
Натрупването на кал започва с химическото изветряне на скалите. Това изветряне разгражда скалите в глинени минерали и други малки частици, които често стават част от местната почва. Дъждовната буря може да измие малки частици от почвата от сушата и да тече в реки, придавайки на потоците "кален" вид. Когато потокът се забави или навлезе в стоящо водно тяло, като езеро, блато или океан, калните частици се установяват на дъното. Ако е необезпокояван и погребан, това натрупване на кал може да се превърне в утаена скала, известна като "калник". Така се формират повечето шисти.
Процесът на формиране на шисти не се ограничава само до Земята. Марсоносците са открили множество оголвания на Марс с утаени скални единици, които приличат точно на шистите, открити на Земята (виж снимката).