Mudrock - Mudrock
Грязевые породы относятся к классу мелкозернистых кремнисто-обломочные осадочные породы. Различные типы грязевых пород включают: алевролит, аргиллиты, аргиллит, шифер, и сланец. Большинство частиц, из которых состоит камень, имеют размер менее 0,0625 мм (1/16 мм или 0,0025 дюйма) и слишком малы для быстрого изучения в полевых условиях. На первый взгляд типы пород очень похожи; однако есть важные различия в составе и номенклатуре. Было много разногласий по поводу классификации грязевых пород. Есть несколько важных препятствий для классификации, в том числе:
- Грязевые породы являются наименее изученными и одними из наиболее малоизученных осадочных пород на сегодняшний день.
- Трудно изучать составные части глинистых пород из-за их малых размеров и подверженности выветриванию на обнажениях.
- И что самое главное, учеными принято более одной схемы классификации.
Грязевые породы составляют пятьдесят процентов осадочных пород в геологической летописи и являются одними из самых распространенных отложений на Земле. Мелкие отложения - самый распространенный продукт эрозии, и эти отложения способствуют повсеместному распространению грязевых пород.[1] При повышенном давлении со временем пластина глинистые минералы могут стать выровненными, с появлением параллельных слоев (делимость ). Этот тонкослоистый материал, легко разделяющийся на тонкие слои, называется сланец, в отличие от аргиллит. Отсутствие хрупкости или наслоения аргиллита может быть связано либо с исходной текстурой, либо с нарушением наслоения из-за зарывающихся организмов в осадок до его образования. литификация.
С самого начала цивилизации, когда керамика и сырцовые кирпичи делались вручную, до наших дней глиняные породы играли важную роль. Первая книга о грязевых породах, Geologie des Argils Милло, не публиковался до 1964 года; однако ученые, инженеры и нефтедобывающие компании осознали значение глинистых пород с момента открытия Burgess Shale и связь грязевых пород и нефти. Литература по этому вездесущему типу горных пород в последние годы растет, и технологии продолжают обеспечивать лучший анализ.
Номенклатура
Грязевые породы по определению состоят не менее чем из пятидесяти процентов размером с грязь частицы. В частности, грязь состоит из ил - частицы размером от 1/16 до 1/256 ((1/16)2) миллиметра в диаметре, и размером с глина частицы размером менее 1/256 миллиметра.
Грязевые породы содержат в основном глинистые минералы, и кварц и полевые шпаты. Они также могут содержать следующие частицы размером менее 63 мкм: кальцит, доломит, сидерит, пирит, марказит, тяжелые минералы и даже органический углерод.[1]
Существуют различные синонимы для мелкозернистых кремнисто-обломочных пород, содержащих пятьдесят или более процентов составляющих менее 1/256 миллиметра. Аргиллиты, сланцы, лютиты, и аргиллиты являются обычными определителями или зонтичными терминами; однако термин "грязевая порода" все чаще становится терминологией, которую предпочитают геологи-осадочные геологи и авторы.
Термин «грязевая порода» допускает дальнейшее подразделение алевролит, аргиллиты, аргиллит, и сланец. Например, алевролит будет состоять из более чем 50 процентов зерен, что соответствует 1/16 - 1/256 миллиметра. «Сланец» означает делимость, что подразумевает способность легко разделяться или ломаться параллельно с расслоением. Алевролиты, аргиллиты и аргиллиты подразумевают литифицированный или затвердевший детрит без трещин.[2]
В целом, «глинистые породы» могут быть наиболее полезным квалифицирующим термином, поскольку он позволяет разделить породы по наибольшей части вносящих вклад зерен и их соответствующему размеру зерна, будь то ил, глина или ил.
| Тип | Мин зерно | Макс зерно |
|---|---|---|
| Глиняный камень | 0 мкм | 4 мкм |
| Аргиллит | 0 мкм | 64 мкм |
| Алевролит | 4 мкм | 64 мкм |
| Сланец | 0 мкм | 64 мкм |
| Шифер | на | на |
Глиняный камень
Аргиллиты - это литифицированные и нерасщепляемые глинистые породы. Чтобы камень считался аргиллитом, он должен состоять не менее чем на пятьдесят процентов из глины (филлосиликаты ), частицы которого имеют размер менее 1/256 миллиметра. Минералы глины являются неотъемлемой частью глинистых пород и представляют собой первый или второй наиболее распространенный компонент по объему. Они делают грязь липкой и пластичной или способной течь. Глинистые минералы обычно очень мелкозернистые и представляют собой мельчайшие частицы, обнаруживаемые в илистых породах. Однако кварц, полевой шпат, оксиды железа и карбонаты также могут выветриваться до размеров типичных зерен глинистых минералов.[3]
Для сравнения: размер частицы глины составляет 1/1000 размера песчинки. Это означает, что частица глины будет перемещаться в 1000 раз дальше при постоянной скорости воды, что требует более тихих условий для оседания.[2]
Формирование глины хорошо известно и может происходить из почвы, вулканического пепла и оледенения. Еще один источник - древние глинистые породы, потому что они выветриваются и легко разрушаются. Полевой шпат, амфиболы, пироксены и вулканическое стекло являются основными донорами глинистых минералов.[3]
Аргиллит
Аргиллит - это кремнисто-обломочная осадочная порода который содержит смесь частиц размером с ил и глину (не менее 1/3 каждой).[4]
Терминологию «аргиллита» не следует путать со схемой классификации известняков Данхэма. По классификации Данхэма аргиллитом считается любой известняк, содержащий менее десяти процентов карбонатных зерен. Отметим, что силикокластический аргиллит не имеет отношения к зернам карбоната. Фридман, Сандерс и Копаска-Меркель (1992) предлагают использовать «известняковые аргиллиты», чтобы избежать путаницы с силикокластическими породами.
Алевролит
Алевролит - это литифицированная нерасщепляемая илистая порода. Для того чтобы породу можно было назвать алевролитом, она должна содержать более пятидесяти процентов материала размером с ил. Ил - это любая частица меньше песка, 1/16 миллиметра, и больше глины, 1/256 миллиметра. Считается, что ил является продуктом физического выветривания, которое может включать замерзание и оттаивание, тепловое расширение и сброс давления. Физическое выветривание не связано с какими-либо химическими изменениями в породе, и его лучше всего можно описать как физическое разрушение породы.
Одна из самых высоких пропорций ила на Земле находится в Гималаях, где филлиты подвергаются воздействию осадков до пяти-десяти метров (от 16 до 33 футов) в год. Кварц и полевой шпат вносят наибольший вклад в область ила, а ил имеет тенденцию быть несвязным, непластичным, но может легко разжижаться.
Существует простой тест, который можно провести в полевых условиях, чтобы определить, является ли камень алевролитом, - это приложить камень к зубам. Если камень кажется «песчаным» на зубах, значит, это алевролит.
Сланец
Сланец представляет собой мелкозернистую твердую слоистую глинистую породу, состоящую из глинистых минералов, кварца и полевого шпата ила. Сланцы литифицированы и расщепляются. Он должен иметь как минимум 50 процентов частиц размером менее 0,062 мм. Этот срок ограничен глинистый, или глинистая, порода.
Существует много разновидностей сланца, в том числе известковых и богатых органическими веществами; однако черный сланец или сланец, богатый органическими веществами, заслуживает дальнейшей оценки. Чтобы сланец считался черным сланцем, он должен содержать более одного процента органического углерода. Хороший материнская порода для углеводородов может содержать до двадцати процентов органического углерода. Как правило, черный сланец получает приток углерода из водоросли, который разлагается и образует слизь, известную как сапропель. Когда этот ил приготовлен при желаемом давлении, глубине от трех до шести километров (1,8 - 3,7 мили) и температуре 90–120 ° C (194–248 ° F), он образует кероген. Кероген может быть нагрет и дает до 10–150 галлонов США (0,038–0,568 м3).3) природного нефтегазового продукта на тонну породы.[2]
Шифер
Шифер представляет собой твердый аргиллит, подвергшийся метаморфизму, с хорошо развитой спайностью. Он прошел метаморфизм при температуре 200–250 ° C (392–482 ° F) или при сильной деформации. Поскольку сланец образуется в нижней части метаморфизма, в зависимости от давления и температуры, сланец сохраняет свою стратификацию и может быть определен как твердый мелкозернистый камень.[3]
Сланец часто используется для кровли, полов или старых каменных стен. Он имеет привлекательный внешний вид, желательны идеальный раскол и гладкая текстура.
Создание грязи и грязевых пород
Большинство илистых пород образуется в океанах или озерах, потому что в этих средах есть спокойные воды, необходимые для осаждения. Хотя глинистые породы можно найти в любой среде осадконакопления на Земле, большинство из них находится в озерах и океанах.
Транспорт и доставка грязи
Сильные дожди обеспечивают кинетическое движение, необходимое для переноса грязи, глины и ила. Юго-Восточная Азия, включая Бангладеш и Индию, получает большое количество дождей из-за муссонов, которые затем смывают отложения с Гималаев и прилегающих территорий до Индийского океана.
Теплый влажный климат лучше всего подходит для выветривания скал, и на шельфах океана у тропических побережий больше грязи, чем на шельфах умеренного или полярного климата. Система Амазонки, например, имеет третье место по величине наносов на Земле, с дождями, которые приносят глину, ил и ил из Анд в Перу, Эквадоре и Боливии.[5]
Реки, волны и прибрежные течения отделяют грязь, ил и глину от песка и гравия из-за скорости падения. Более длинные реки с небольшими уклонами и большими водоразделами имеют лучшую пропускную способность для грязи. Река Миссисипи, хороший пример длинной реки с низким градиентом и большим количеством воды, будет уносить грязь из самых северных участков и откладывать материал в своей дельте с преобладанием ила.
Среды осадконакопления грязевых пород
Ниже приводится список различных сред, которые выступают в качестве источников, способов транспортировки к океанам и сред отложения грязевых пород.
Аллювиальные среды
Ганг в Индии, Желтая в Китае и нижняя часть Миссисипи в Соединенных Штатах - хорошие примеры аллювиальных долин. Эти системы имеют постоянный источник воды и могут вносить грязь из-за отложения на берегу, когда ил и ил откладываются над берегом во время затопления, и застаивания, когда заброшенный ручей заполняется илом.[3]
Для существования аллювиальной долины должна быть высокогорная зона, обычно поднятая активным тектоническим движением, и нижняя зона, которая действует как канал для воды и наносов в океан.
Ледники
Огромные количества ила и тилла образуются в результате оледенения и откладываются на суше в виде тилла и в озерах.[3] Ледники могут размывать и без того уязвимые образования илистых пород, и этот процесс усиливает ледниковое производство глины и ила.
Северное полушарие содержит 90 процентов озер мира размером более 500 км (310 миль), и многие из этих озер образовали ледники. Озерные отложения, образованные оледенением, в том числе глубоким ледниковым размывом, многочисленны.[3]
Неледниковые озера
Хотя ледники сформировали 90 процентов озер в Северном полушарии, они не ответственны за образование древних озер. Древние озера - самые большие и глубокие в мире, в них содержится до двадцати процентов сегодняшних нефтяных резервуаров. Они также являются вторым по численности источником грязевых пород после морских грязевых пород.[3]
Древние озера обязаны своим обилием грязевых пород своей долгой жизни и толстым слоям отложений. Эти отложения были восприимчивы к изменениям содержания кислорода и осадков и дают надежный отчет о стабильности палеоклимата.
Дельты
Дельта - это субаэральные или субаквальные отложения, образующиеся там, где реки или ручьи осаждают отложения в водоем. Дельты, такие как Миссисипи и Конго, обладают огромным потенциалом отложений наносов и могут перемещать отложения в глубокие океанические воды. Среда дельты находится в устье реки, где ее воды замедляются по мере того, как они входят в океан, и откладываются ил и глина.
Дельты с низким энергопотреблением, которые откладывают много грязи, расположены в озерах, заливах, морях и небольших океанах, где прибрежные течения также невелики. Дельты, богатые песком и гравием, представляют собой высокоэнергетические дельты, где преобладают волны, а грязь и ил переносятся намного дальше от устья реки.[3]
Береговые линии
Прибрежные течения, поступление грязи и волны являются ключевыми факторами отложения грязи на береговой линии. Река Амазонка доставляет 500 миллионов тонн наносов, в основном глинистых, в прибрежный регион на северо-востоке Южной Америки. 250 тонн этого осадка движутся вдоль берега и осаждаются. Большая часть скопившейся здесь грязи имеет толщину более 20 метров (65 футов) и простирается на 30 километров (19 миль) в океан.[3]
Большая часть наносов, переносимых Амазонкой, может поступать из гор Анд, и окончательное расстояние, пройденное отложениями, составляет 6000 км (3700 миль).[3]
Морская среда
70 процентов поверхности Земли покрыто океаном, а морская среда - это место, где мы обнаруживаем самую высокую в мире долю грязевых пород. В океане наблюдается большая горизонтальная непрерывность, в отличие от континентов, которые ограничены.
Для сравнения: континенты - временные распорядители грязи и ила, а неизбежным местом скопления илистых отложений являются океаны. Обратитесь к приведенному ниже циклу грязевых пород, чтобы понять захоронение и возрождение различных частиц.
В океанах есть различные среды, включая глубоководные желоба, абиссальные равнины, вулканические подводные горы, сходящиеся, расходящиеся и трансформируемые края плит.[6] Не только суша является основным источником океанских отложений, но и организмы, живущие в океане, также вносят свой вклад.
Реки мира переносят наибольший объем взвешенных и растворенных масс глины и ила в море, где они откладываются на шельфе океана. На полюсах ледники и плавающие ледяные капли оседают прямо на морское дно. Ветры могут приносить мелкозернистый материал из засушливых регионов, а также вносят свой вклад взрывные извержения вулканов. Все эти источники различаются по ставке вклада.[6]
Осадки перемещаются в более глубокие части океанов под действием силы тяжести, и процессы в океане сравнимы с процессами на суше.
Местоположение оказывает большое влияние на типы грязевых пород, встречающихся в океане. Например, Река Апалачикола, который стекает в субтропики Соединенных Штатов, несет от шестидесяти до восьмидесяти процентов каолинит грязь, тогда как Миссисипи несет от 10 до 20 процентов каолинита.[7]
Цикл грязи
Мы можем представить начало жизни глинистой породы как осадок на вершине горы, который, возможно, был поднят в результате тектоники плит или выброшен в воздух вулканом. Этот осадок подвергается воздействию дождя, ветра и силы тяжести, которые разбивают и раскалывают скалу в результате выветривания. Продукты выветривания, в том числе частицы от глины и ила, до гальки и валунов, переносятся в нижний бассейн, где они могут затвердеть в один из многих осадочных аргиллитов.
В конце концов, глинистая порода продвинется на несколько километров ниже недр, где давление и температура превратят аргиллит в метаморфизованный гнейс. Метаморфизованный гнейс снова выйдет на поверхность, как кантри-рок или как магма в вулкане, и весь процесс начнется снова.[3]
Важные свойства
Цвет
Грязевые породы могут быть разных цветов, в том числе: красный, фиолетовый, коричневый, желтый, зеленый и серый и даже черный. Оттенки серого чаще всего встречаются в глинистых породах, а более темные цвета черного получаются из органических углеродов. Зеленые глинистые породы образуются в восстановительных условиях, когда органическое вещество разлагается вместе с трехвалентным железом. Их также можно найти в морской среде, где пелагические или свободно плавающие виды оседают из воды и разлагаются в илистых породах.[8] Красные глинистые породы образуются, когда железо внутри ила окисляется, и в зависимости от интенсивности красного цвета можно определить, полностью ли окислена порода.[2]
Окаменелости
Окаменелости хорошо сохранились в образованиях илистых горных пород, потому что мелкозернистая порода защищает окаменелости от эрозии, растворения и других процессов эрозии. Окаменелости особенно важны для записи окружающей среды прошлого. Палеонтологи могут посмотреть на конкретную область и определить соленость, глубину воды, температуру воды, мутность воды и скорость осаждения с помощью типа и количества окаменелостей в илистых породах.
Одним из самых известных образований грязевых пород является Burgess Shale в Западной Канаде, образовавшейся во время кембрия. На этом месте мягкотелые существа были сохранены, некоторые полностью, благодаря активности грязи в море. Твердые скелеты, как правило, единственные сохранившиеся остатки древней жизни; однако сланец Берджесса включает твердые части тела, такие как кости, скелеты, зубы, а также мягкие части тела, такие как мышцы, жабры и пищеварительная система. Сланец Берджесс - одно из самых значительных мест окаменелостей на Земле, где хранятся бесчисленные образцы видов, которым 500 миллионов лет, и его сохранение происходит благодаря защите илистых пород.[9]
Еще одно примечательное образование - это Формация Моррисон. Эта область занимает 1,5 миллиона квадратных миль, простираясь от Монтаны до Нью-Мексико в Соединенных Штатах. Он считается одним из самых значительных захоронений динозавров в мире, а его многочисленные окаменелости можно найти в музеях по всему миру.[10] На этом участке есть окаменелости динозавров нескольких видов динозавров, в том числе Аллозавр, Диплодок, Стегозавр, и Бронтозавр. Есть также двоякодышащие, пресноводные моллюски, папоротники и хвойные деревья. Это месторождение было образовано влажным тропическим климатом с озерами, болотами и реками, которые откладывали грязевые породы. Неизбежно, что в илистых породах сохранились бесчисленные образцы поздней юры, примерно 150 миллионов лет назад.[10]
Нефть и природный газ
Грязевые породы, особенно черные сланцы, являются источником и резервуарами ценных источников нефти во всем мире. Поскольку глинистые породы и органический материал требуют спокойных водных условий для отложения, глинистые породы являются наиболее вероятным источником нефти. Грязевые породы имеют низкую пористость, они непроницаемы, и часто, если глинистая порода не является черным сланцем, она остается полезной в качестве уплотнения для залежей нефти и природного газа. В случае нефти, обнаруженной в резервуаре, порода, окружающая нефть, не является материнской породой, тогда как черный сланец является материнской породой.
Важность
Как отмечалось ранее, илистые породы составляют пятьдесят процентов геологической летописи земных отложений. Они широко распространены на Земле и важны для различных отраслей промышленности.
Метаморфизированный сланец может содержать изумруд и золото,[5] и глинистые породы могут содержать рудные металлы, такие как свинец и цинк. Грязевые породы важны для сохранения нефти и природного газа из-за их низкой пористости и обычно используются инженерами для предотвращения утечки вредных жидкостей со свалок.
Песчаники и карбонаты фиксируют высокоэнергетические события в нашей истории, и их гораздо легче изучать. Между высокоэнергетическими явлениями есть прослои глинистых пород, которые в истории нашей Земли регистрировали более спокойные и нормальные условия. Это более спокойные, нормальные события нашей геологической истории, которых мы еще не понимаем. Песчаники дают большую тектоническую картину и некоторые признаки глубины воды; Грязевые породы отражают содержание кислорода, в целом более богатое изобилие и разнообразие ископаемых, а также гораздо более информативную геохимию.[5]
Признавая, что грязь и глинистые породы иногда недооценивают важность для наук о Земле, Геологическое общество Лондона 2015 год был назван «Годом грязи».[11]
Рекомендации
- ^ а б Боггс, С. (2005). Принципы седиментологии и стратиграфии (4-е изд.). Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Prentice Hall. ISBN 0-13-099696-3.
- ^ а б c d Стоу, Д.А.В. (2005). Осадочные породы в поле (1-е изд.). Берлингтон, Массачусетс: Academic Press. ISBN 0-13-099696-3.
- ^ а б c d е ж грамм час я j k Potter, P.E .; Maynard, J.B .; Депетрис, П.Дж. (2005). Грязь и аргиллиты: введение и обзор (1-е изд.). Берлин, Германия: Springer. ISBN 3-540-22157-3.
- ^ Blatt, H .; Миддлтон, G .; Мюррей Р. (1980). Происхождение осадочных пород (2-е изд.). Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Prentice Hall. ISBN 0-13-642710-3.
- ^ а б c Schieber, J .; Zimmerle, W .; Сетхи, П. (1998). Сланцы и аргиллиты (1-е изд.). Штутгарт, Германия: E. Schweizerbartsche Verlagsbuchhandlung. ISBN 3-510-65183-9.
- ^ а б Пай, К. (1994). Процессы переноса и осаждения отложений (1-е изд.). Берлин: Блэквелл. ISBN 0-632-03112-3.
- ^ Блатт, Харви. 2005 г. Происхождение осадочных пород. Прентис-Холл, Нью-Джерси.
- ^ Такер, М. (1994). Осадочная петрология: введение в происхождение осадочных пород (3-е изд.). Мальден, МА: Блэквелл. ISBN 0-632-05735-1.
- ^ Фонд Берджесса сланцевых геофизических исследований (2010 г.). «Ископаемые сланцы Берджесса и их значение». Получено 25 октября 2010.
- ^ а б Nudds, J.R .; Селден, П.А. (2008). Ископаемые экосистемы Северной Америки: Путеводитель по участкам и их необычным биотам (1-е изд.). Чикаго: Издательство Чикагского университета. ISBN 0-226-60722-4.
- ^ «2015: Год грязи». Геологическое общество.