Сланцевые породы: Что такое сланцевая порода и как она образуется? Свойства сланца

alexxlab

Содержание

Сланцы

СЛАНЦЫ (а. shales; н. Schiefer; ф. schistes; и. pizarras, esquistos) — метаморфические горные породы, характеризующиеся ориентированным расположением породообразующих минералов и способностью раскалываться на тонкие пластины или плитки (сланцеватостью). По характеру исходных пород различают орто- и парасланцы. Первые возникли при метаморфизме магматических, вторые — осадочных горных пород. По степени метаморфизма различают слабометаморфизованные глинистые сланцы, кремнистые сланцы, глубокометаморфизованные кристаллические сланцы; промежуточное положение занимают филлиты, хлоритовые и серицитовые сланцы, зеленые сланцы и др.

Кремнистые сланцы представляют собой твёрдые плотные тонкоплитчатые (иногда листоватые) породы серого цвета, сложенные роговиковым агрегатом кварца (иногда с халцедоном). Содержание SiО2 в породе 67,5-97%. Нередко присутствуют примеси органического вещества, графита, оксидов и гидроксидов Fe и Mn, хлорита, скелетов радиолярий, спикул губок, водорослевого детрита.

Наиболее распространённые разновидности кремнистых сланцев — радиоляриты (богатые скелетами радиолярий) и лидиты (фтаниты), или пробирные камни, обогащённые углеродом.

Кристаллические сланцы в широком понимании как продукты амфиболитовой и отчасти гранулитовой фаций регионального метаморфизма охватывают гнейсы и мигматиты, в узком — отличаются от последних количественными соотношениями породообразующих минералов. В качестве главных минералов кристаллические сланцы обычно содержат либо кварц и слюду (биотит, мусковит), либо пироксены, амфиболы и плагиоклаз или скаполит, либо только темноцветные минералы (например, роговую обманку). В составе кристаллических сланцев содержатся также специфические минералы метаморфических пород — гранат (альмандин), кордиерит, андалузит, кианит, силлиманит, ставролит, скаполит, иногда карбонаты и др. По минеральному составу различают кварцсодержащие слюдяные, гранат-биотитовые, андалузит-биотитовые, кордиерит-биотитовые; бескварцевые диопсид-скаполитовые, диопсид-плагиоклазовые, диопсид-карбонатные и другие кристаллические сланцы.

Сланцы низких ступеней метаморфизма распространены в формациях различного геологического возраста; кристаллические сланцы совместно с гнейсами и мигматитами слагают фундамент древних (докембрийских) щитов, платформ, осевые зоны горных хребтов (ядра крупных антиклинориев). Глинистые сланцы, обогащённые органическими веществами, используются как горючие сланцы.

Сланцы, обогащённые графитом, служат сырьём для извлечения последнего. Кремнистые сланцы применяются в производстве щебня и силикатного кирпича (динаса), кристаллические сланцы (высокоглинозёмистые кианитовые, силлиманитовые и др.) — как огнеупорное сырьё, для получения силумина. Глинистые, хлоритовые и талькохлоритовые сланцы, раскалывающиеся на тонкие (толщиной 2,5-6 мм) и ровные плитки, называются кровельными или шиферными сланцами. Их используют для покрытия и облицовки зданий, изготовления распределительных щитов, оснований для реостатов, отходы кровельно-сланцевого производства — в качестве наполнителя для кровельной мастики, дорожного асфальта и др.

Разновидности слабометаморфизованных сланцев, обладающие способностью вспучиваться при обжиге, применяют в качестве тепло- и звукоизоляционного материала (керамзит, шунгизит и др.).

Что такое сланец?

Сланцы получаются в результате отложения на дне океана мелкозернистых пород сланцевого типа. Толстые слои осадочной породы медленно сжимаются и под воздействием давления и теплоты постепенно превращаются в более твердую сильную метаморфическую породу.

Камень – это единственный геологический природный материал, состоящий из минералов. То, в каких условиях формировался каждый конкретный камень, относит его к определенной классификации, это либо метаморфические, либо осадочные, либо изверженные породы.

Осадочные породы (известняк, песчанник, аргелит, уголь и т.д) формируются из органики и зерен породы, осаждаемых водой или ветром. Изверженные породы (гранит, базальт и пр.) образуются из расплавленной лавы. Метаморфические породы (мрамор, сланец, филлит и т. д) получаются из изверженных или осадочных пород, на которые влияло тепло и давление земной коры.

Планета Земля сформировалась более 4600 миллионов лет назад. Молодая планета постепенно охлаждалась, в данный момент Земля состоит из нескольких слоев. На поверхности находится относительно тонкий слой коры (твердой породы). Кора плавает по поверхности, расплавленной породы (мантии). В центре располагается твердое ядро.

Кора состоит из огромных пластин, которые постоянно движутся из-за мощных течений мантии. Эти движения приводят к целому ряду геофизических процессов: пластины могут скользить горизонтально рядом друг с другом, могут происходить столкновения, в результате которых часть пластин сминается, выдвигаясь наверх и образуя молодые горы, иногда часть пластины уходит вниз под другую и попадает в мантию, где расплавляется и становится единым целым с мантией, когда пластины раздвигаются, свободное место заполняют новые горы, поднимающиеся из мантии и затвердевающие.

Частичное охлаждение планеты приводило к образованию водяного пара, который выпадал дождем и участвовал в образовании рек, озер, морей. Вода и ветер разрушали изверженные породы в зернах и участвовали в образовании пластов осадочных пород. В свою очередь постоянные перемещения земной коры превращали часть изверженных и осадочных пород в метаморфические.

Такие непрерывные геологические процессы будут идти по шкале времени, измеренной в сотни миллионов лет и будут формировать географию нашей планеты и создавать минералы и породы, известные нам сегодня.

Что такое сланец?

Сланцы, которые добывают сегодня, начали формироваться в эпоху Нижнего Палеозоя (от 417 до 550 миллионов лет назад). Сланец состоит из мелких зерен кварца, слюды, мусковита, иллита, а также из целого ряда других минералов: биотита, хлорита, гематита, пирита и т.д. Количество минералов и их точный состав влияют на внешний вид сланца. Например, хлорит дает сланцу зеленый цвет, слюда дарит серебристый оттенок, графит придает черный блеск, а гематит добавляет сланцу красный оттенок.

Сланцы получаются в результате отложения на дне океана мелкозернистых пород сланцевого типа. Толстые слои осадочной породы медленно сжимаются и под воздействием давления и теплоты постепенно превращаются в более твердую сильную метаморфическую породу. Такие процессы происходят в тех местах, где плиты сталкиваются меж собой, эти места иногда называют «Сланцевые пояса». К примеру, территории Северного Уэльса, Камбрии, Южной Шотландии и Северной Ирландии являются частью район, где плита Лаурентия (она содержит в себе территории Шотландии и Северной Америки) столкнулась с Балтикой (Скандинавией) между 400 и 600 миллионами лет назад.
Классификация сланца

Чаще всего породы содержат в себе различные включения. Это встроенные в структуру основного вещества частицы другого вещества. Такие включения могут быть как устойчивыми, так и реактивными.

Потенциально опасным включением для природного сланца является пирит. Пирит вступает в реакцию с водяным паром из воздуха, образуя дисульфид железа. Он в свою очередь разлагается, образуя порошкообразный сульфат железа и серную кислоту. Степень воздействия пирита на сланец может привести к следующим результатам:

  • пятно вокруг включения без изменения характеристик материала;

  • возникновение на пластине ржавых пятен с переходом на другие пластины;

  • появление углублений или сквозных отверстий на сланце;

  • расслоение, расщепление или полный распад сланца;

Чтобы спрогнозировать поведение сланца, проводятся тепловые испытания, указанные в EN 12326. Согласно этим испытаниям существует следующая классификация сланцев:

  • Т1 – означает то, что даже если вокруг пирита будет некоторое обесцвечивание, структура материала затронута не будет.

  • Т2 – возможно выщелачивание пирита, есть вероятность появления неприглядных пятен, но структурные изменения маловероятны.

  • Т3 – в результате разложения пирита могут образовываться отверстия.

Если при проведении испытания происходит расщепление, отшелушивание или другие структурные изменения, кровельный сланец считается абсолютно непригодным для использования.

Необходимо подчеркнуть, что далеко не все включения являются реактивными. В этом случае их наличие просто дает уникальные оттенки цвета сланцевым пластинам. Но при покупке сланца необходимо всегда проверять данные испытаний и знать результаты теста Thermal Cycling.

Если в результате выщелачивания пирита появились пятна, они являются постоянными и, к сожалению, не удаляются. Чтобы сохранить презентабельный вид дома, необходимо заменить отдельные пластины материала.


что с ней не так?

Родоначальником добычи сланцевой нефти и газа стали США, где сланцевый бум показал ошеломляющие результаты. Так, Америке удалось не только уменьшить цену топлива на внутреннем рынке, но и стать экспортером углеводородов, опередив Россию по совокупному объему добычи нефти и газа.

Тем не менее, не многие могут похвастаться, что знают, как добывается и что такое сланцевая нефть, чем она отличается от «обычной» нефти и является ли угрозой для «классических» углеводородов.

Сланцевая нефть – это углеводородное сырье, содержащее в обилии дополнительные примеси. Значительные объемы такой нефти обнаружены в различных странах, и их добыча способна перекроить мировую карту поставщиков энергоресурсов.

Российская Федерация занимает лидирующие позиции по объемам запасов сланцевой нефти и газа, которые сосредоточены в Западной Сибири (Ачимовская и Баженовская свиты). На втором месте по объемам разведанных нефтяных ресурсов находятся США. Третья позиция по найденным запасам сланцевой нефти принадлежит Китаю. При этом в КНР объемы залежей сланцевого газа превышают запасы черного золота.


Технология добычи сланцевой нефти

Сланцевая нефть расположена очень глубоко под землей и для ее добычи применяют специальные технологии, являющиеся наиболее перспективными по разработке подобных залежей.

    На сегодняшний день сланцевая нефть может быть добыта двумя способами:
  • шахтный – имеющий разнообразные варианты добычи сырья из скважины;
  • открытый – широко применялся в прошлом. На сегодняшний день потерял свою популярность из-за высокой стоимости работ.

Традиционные месторождения содержат незначительный объем запасов углеводородов на планете – по мнению различных экспертов 1-3%. При этом низкопроницаемые сланцевые породы вмещают большие объемы топлива. Однако разработка таких месторождений довольно долго не получалась. Ситуация кардинально изменилась после того, как Джордж Митчелл объединил две технологии разработки скважин – горизонтальное бурение и фрекинг (гидроразрыв).

Технология добычи заключается в следующем. В первую очередь пробуривают вертикальную скважину до залегания нефтесодержащих сланцевых пластов. По достижении нефтяных сланцев формируют горизонтальный отрезок скважины путем изменения направления бурения. После чего происходит закачка специального жидкого состава – песок в водном растворе химических реагентов. Поступающее вещество разрывает пласт, в котором находится нефть, создавая множество трещин и образуя проницаемый коллектор. Процедуру гидроразрыва осуществляют несколько раз, увеличивая количество трещин, по которым находящиеся в породе углеводороды стекают в скважину. Песок в составе препятствует закрытию трещин.


Недостатки технологии гидравлического разрыва:

  • Происходит быстрое старение месторождения. Среднее время «жизни» скважин 1,5-2 года, в течение первого года работы дебет снижается на 80%. Затем добычу останавливают и ищут новую скважину на значительном расстоянии от остановленных разработок.
  • Отмечают выброс углекислого газа. Тем не менее, сейчас ведутся работы по созданию технологий по захвату выделяющегося газа. В дальнейшем для повышения эффективности разработки месторождений, полученный углекислый газ, планируют перерабатывать в электроэнергию.

Необходимо отметить, что технология разработки сланцевых месторождений находится на этапе своего становления. Затраты на добычу сланцевых углеводородов превышают себестоимость разработки традиционных нефтяных месторождений. В связи с этим в ближайшем будущем повтора сланцевого бума ожидать не стоит, как мы наблюдали с газом, при этом обнаруженные запасы сланцевого черного золота необходимо рассматривать как запасы энергетических ресурсов на будущее.

Будущее сланцевых углеводородов – Журнал Горная промышленность

Д.

В. Ларионова, аспирант, АНО ВПО «Московский гуманитарный университет»

В российском обществе нет достаточно ясного представления о том, что такое сланцевые нефть и газ, где и с какой целью они добываются. Это порождает мифические ожидания о скором крахе занятых их добычей компаний за рубежом.

Вмещающие сланцевый газ осадочные породы четвертичного периода представляют собой смесь крупнозернистого песчаника и плотно упакованного мелкозернистого материала типа глины с преобладанием последней. Такую породу в международной практике называют глинистым сланцем (claystone или shalestone). Ее не следует смешивать с горючим сланцем, имеющим другое происхождение (из торфяников). Глинистый сланец негорюч, имеет низкую пористость и худшую связь пор между собой. Сланцевая нефть и сланцевый газ находятся в полостях относительно небольшого размера, образовавшихся в осадочных породах в результате прорыва углеводородов из нижезалегающих месторождений нефти, газа и угля, а также в результате углеводородного дыхания Земли от глубоко расположенных постоянных источников.

В России такие породы называют аргиллитами и алевролитами в зависимости от долевого содержания в них глины и песка. Они распространены на любом континенте.

В штатах Северная Дакота и Южная Дакота содержащие нефть полости располагаются в мело-мергельных породах.

В них более развита природная трещиноватость и разрыв пород распространяется на большее расстояние от скважины.

Четкого определения сланцевой нефти в международной практике не существует. Поэтому нередко имеет место смешение понятия сланцевой нефти с нефтью из песчаников и приповерхностных песчано-глинистых пород. Таких залежей много в Канаде, США (шт. Колорадо) и других странах, включая Россию. Эта нефть называется «битуминозной нефтью», она отличается повышенной вязкостью. Для понижения вязкости нефти используют растворители типа альфаолефинов (в США) или углеводородов бензинового ряда (Россия, Татарстан), пропаривание пластов (Россия, Коми), а также эмульгирование (Великобритания, Венесуэла). В случаях использования растворителей такую нефть называют синтетической, при эмульгировании – оримульсией. После завершения добычных работ по битуминозным породам необходимо проводить рекультивацию поверхности земли.

Переработка битуминозных пород приводит к загрязнению отходов. Способы понижения вязкости высоковязкой нефти и обеспечение экологичности связаны с дополнительными затратами и не всегда оправданы экономически при низких ценах на нефть.

Обычно нефтяные и газовые скважины бурят в песчаниках, имеющих рыхлую структуру и пористость, что обеспечивает более свободное отделение нефти и газа. Поэтому говорят о том, что проходка скважин по плотным сланцевым породам связана с большими трудностями. Однако сланцевый газ обнаруживается на меньших глубинах (450–1600 м), что в конечном счете определяет затраты на бурение. Основная доля традиционного газа добывается с глубин 1800–4500 м.

Пониженную отдачу коллекторов из глинистого сланца преодолевают тремя способами:

– бурением горизонтальных и горизонтально – разветвленных скважин; – проведением гидроразрыва пластов глинистого сланца с добавками химикатов;

– боковым прострелом из скважины пород коллектора.

Воздействие бокового прострела по протяженности коллектора весьма ограничено. Химикаты для понижения прочности пород применяют и в России.

Теплотворная способность сланцевого газа до 2 раз ниже, по сравнению с обычным природным газом, вследствие того, что в нем преобладают тяжелые углеводородные фракции, а также присутствует низкокалорийный оксид углерода.

В принципе наличие сланцевого газа в недрах установлено достаточно давно. В 1859 г. была пробурена скважина глубиной 21 м в штате Пенсильвания, давшая приток нефти, вскоре прекратившийся. Знающий геологию Пенсильванского угольного бассейна может смело утверждать, что была получена сланцевая нефть. И коллекторские породы, и глубина скважины говорят об этом. В 1970-х годах на Абинской, пока не разрабатываемой площади Кузнецкого угольного бассейна, пробуренная скважина относительно небольшой глубины дала приток нефти. И дебит скважины, и извлеченные запасы нефти оказались невелики. Находке не придали значения. Наличие нефти на этой территории предсказал еще академик И. М. Губкин.

В США добыча сланцевой нефти и сланцевого газа ведется как в районах традиционной добычи углеводородов, так и в новых районах Среднего Запада и Северо-Запада. В традиционных районах существует не только развитая инфраструктура. Пробурены более глубокие скважины, и основной прирост объемов добычи получают именно с глубоких горизонтов.

При извлечении традиционных и сланцевых углеводородов участвуют одни и те же компании, поэтому часто используется общая инфраструктура. Вот почему не следует удивляться тому, что о банкротстве объявила только одна компания. В остальных случаях говорят только о выводе из эксплуатации скважин. В ряде случаев они перестают эксплуатироваться по экологическим соображениям, поскольку загрязняют водоносные горизонты, а в штате Нью-Йорк, как и во Франции, даже запрещены. Основной же причиной является исчерпание углеводородов в полостях небольшого объема.

Основные запасы сланцевого газа установлены в штатах Северная Дакота, Южная Дакота, Колорадо и Вашингтон, где сосредоточены гигантские запасы высококачественного угля и битуминозных сланцев, добываемых открытым способом. Штат Колорадо заселен весьма слабо, штат Вашингтон – еще реже. Населенные пункты располагаются на значительных расстояниях друг от друга. Добываемый в этих штатах сланцевый газ аккумулируется и по трубопроводам передается в промышленные районы США. При регулируемом расположении скважин на сланцевый газ негативные экологические последствия добычи сланцевого газа просто некому ощутить.

Обширные территории с редким населением имеют Россия, Канада, Австралия, США, Бразилия, Аргентина, Монголия и даже Китай. В России такими территориями является Север Европейской части, Западная Сибирь, Красноярский край, Республика Саха (Якутия), Магаданская область и Чукотский автономный округ. В пределах Западной Сибири и Красноярского края расположена Баженовская структура с потенциально распространенными запасами сланцевой нефти и сланцевого газа. Если будут построены намеченные к прокладке трубопроводы от полуострова Ямал в КНР через Алтай, можно будет подключить к ним добычу углеводородов Баженовской площади. В остальных случаях на Северовостоке России необходимо учитывать почти повсеместное наличие месторождений угля и гидроэнергоресурсов, и это, скорее всего, с учетом низкой плотности и очагового размещения населения приведет к выводу о том, что строительство протяженных трубопроводов здесь нецелесообразно, а следует ограничиться использованием локальных ресурсов сланцевых углеводородов местного значения.

В настоящее время добыча сланцевой нефти и сланцевого газа проходит период раннего детства. Связанные с ним экологические ущербы несомненно будут преодолены. Уже найдены экологически приемлемые химикаты для участия в гидроразрыве пластов глинистого сланца. Учеными Стэндфордского университета предложен способ повышения дебита газовых скважин, пройденных в пластах сланца и подвергшихся гидроразрыву, за счет разогрева пород до температуры, при которой углеводородный газ выделяется, а окись углерода остается в породном массиве. В США предложен также способ разрыва пластов с использованием плазмы, что исключает загрязнение водных горизонтов.

Высокие затраты на добычу и транспортирование сланцевого газа в северо-западных штатах компенсируются за счет льготного налогообложения. Это акция носит не экономический, а политический характер. И руководство США, и документы Конгресса в открытую говорят о том, что цель такой политики – нанести максимальный экономический ущерб России, не прибегая к военным действиям. Разумеется, у России созданы значительные финансовые резервы на этот случай, но они есть и у США, и у Саудовской Аравии. Россия финансирует из ФНБ ряд крупных инвестиционных проектов как общегосударственные затраты. Кроме того, перечень санкций может быть расширен и затронет вопросы экономической безопасности страны. Следует принимать превентивные меры. Скорее всего, какой-то объем сланцевой нефти и сланцевого газа в России будет добываться, и делать это надо с высокой эффективностью. Для этого в стране есть прогрессивные решения. Так, можно производить не гидроразрыв пластов глинистого сланца, а пневморазрыв, технология которого используется в оборонно-промышленном комплексе и позволяет полностью исключить вредные экологические последствия. Флотские котлоагрегаты позволяют безо всякой переделки производить с использованием газа в местах его добычи электрическую и тепловую энергию для последующей передачи электроэнергии потребителям по проводам.

Источники информации:

1. BP: Statistical Review of World Energy 2015. [Электронный ресурс] Режим доступа свободный: http://www.bp.com/en/global/corporate/aboutbp/energyeconomics/statisticalreviewofworld energy.html

2. МЭА: World Energy Outlook 2014. [Электронный ресурс] Режим доступа свободный: http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/WEO2014_ES_Russian.pdf

Ключевые слова: сланцевые нефть и газ, запасы углеводородов, гидроразрыв пластов, экологические последствия, льготное налогообложение.

Журнал “Горная Промышленность” №3 (121) 2015, стр.78

Натуральный сланец – творение природы

Натуральный сланец – творение природы

 

Сланцы – горные породы, характеризующиеся почти параллельным (слоистым) расположением входящих в их состав вытянутых или пластинчатых минералов. Относятся к строительным материалам 1 класса.

Сланец – натуральный природный камень, основной особенностью которого является способность раскалываться на отдельные тонкие пластинки или слои толщиной от 5 мм; это свойство (сланцеватость) и обусловило название породы. Сланец является материалом вулканического происхождения – его прочная слоистая (сланцевая) структура создает уникальную фактуру поверхности. Сланцы характеризуются плотностью и низкой пористостью, определяющими их износостойкость и долговечность. Камень имеет умеренно блестящую поверхность, однородную окраску. Сланец довольно разнообразен в своей фактуре и цветовой гамме: в природе встречается в желтом, коричневом, красном, сером, зеленом, черном и даже фиолетовом исполнении.

Сланец – натуральный камень возрастом миллион лет. 

Выделяют две самостоятельные группы сланцев: глинистые и кристал-лические.

Глинистый сланец – твердая глинистая порода явственно сланцеватого сложения, темно-серого, черного, красноватого или зеленоватого цвета. Встречается в древних геологических отложениях и представляет уплотненную, измененную давлением и метаморфическими процессами глину. Микроскоп обнаруживает в этой породе постоянную примесь зерен кварца, листочков слюды, желтоватых, характерных для глинистого сланца иголочек рутила и прочие менее распространенные минералы. Месторождения этой породы в России встречаются в Крыму, на Урале, Кавказе; в Подольской, Херсонской, Екатеринославской и Олонецкой губерниях. Глинистые сланцы применяют в строительстве для облицовочных и кровельных работ. Глинистый сланец в зависимости от минералогического состава, физических свойств и строения делят на: кровельный, аспидный, грифельный, квасцовый, рисовальный, точильный.

Кристаллический сланец – название группы регионально-метаморфизованных пород со средними ступенями метаморфизма. Обладают полнокристаллической структурой, сложены: темноцветными минералами/ темноцветными и полевыми шпатами/ темноцветными минералами и кварцем. Такие сланцы применяются в качестве строительного материала и огнеупорного сырья. Их применяют для облицовки и как кровельный материал.

Камень имеет уникальные физические показатели: исключительная твердость, морозо- и огнестойкость. Твердость сланца колеблется от 2 до 6 баллов по шкале Мооса (что соответствует твердости гипса (2) и ортоклаза (6)). Коэффициент влагопоглощения при этом – от 0,01 до 3 % (зависит от вида).

Сланец – натуральный камень, который широко используется, начиная со Средних веков. Даже во времена Древнего Рима кровли многих архитектурных сооружений покрывались сланцевым шифером. Благодаря уникальной фактуре и простоте обработки, он нашёл довольно обширное применение в строительстве в качестве наружного и внутреннего отделочного материала (кристаллический), и конечно, в качестве кровельного материала (глинистые сланцы). Кровли известных сооружений (британский Тауэр, французский Лувр) также покрыты сланцем. Из прочного влагостойкого и морозоустойчивого сланца часто делали кровли: в европейских странах можно встретить исторические здания со сланцевой кровлей, возраст которых превышает 200-300 лет.

Это одна из наиболее востребованных пород в современном строительстве. Камень легко поддается обработке, изготовлению отделочных пластин и блоков, полировке. Сланец – материал, который применяется в декоративно-отделочных работах, ландшафтном дизайне и других областях строительства. Этот камень имеет выразительную рельефную поверхность, а благодаря слоистой структуре, сланец отлично вписывается в окружающую среду и гармонирует с другими видами материалов. Богатая палитра естественных цветов придаст благородный вид любому зданию или сооружению, для отделки которого он использовался. Поэтому этот камень позволяет не создавать однотипных интерьеров.

Технологии изготовления плит из этого материала известны много веков и усовершенствуются со временем – глыбу распиливают на небольшие блоки, из которых нарезается плитка. В результате поверхность плит сланцев получается фактурной – с красивым рисунком природного скола. Сланец хорошо противостоит механическим воздействиям, срок его службы достигает нескольких столетий.

На сегодняшний день природный камень широко используется в декоративно-отделочных работах. Плитка и панели из сланца имеют высокодекоративные свойства, обладая при этом серьезными техническими показателями. Сланцем покрывают полы, облицовывают стены. Плиты из сланца отлично подходят для мощения дорожек на загородном участке. Также сланец часто применятся для отделки интерьеров – его необычная слоистая структура позволяет получать оригинальную и выразительную фактуру поверхностей.

Утонченный строгий вид делает сланец востребованным материалом, применяемым для внутренней и наружной облицовки зданий. 

Сланец | Lossikivi

Продаваемый в качестве сланца природный камень, является осадочной породой, хотя к группе сланцевых пород можно также отнести и слюду, которая является метаморфической породой и образовалась из глинистого сланца.

Для сланцевых пород характерна очень хорошая расщепляемость. Как правило, блоков из сланциевых пород не получают, а механически откалывают слои один от другого.

Сланцевые породы по большей части тёмного цвета, что обусловлено большим содержанием углерода. Сланцевые породы состоят частично из окрашенных в пёстрый рисунок глиняных минералов, размер зёрен которых менее 0,002 мм.

Сланцевые породы продаются либо с натуральной, либо с отшлифованной поверхностью. Так как сланцевые породы механически довольно мягкие камни, то не стоит пугаться, если поверхность плиты немного поцарапана. В ходе использования плит для пола царапины исчезают – поверхность шлифуется под ногами до ровномерно гладкого состояния.

При установке сланцевого материала следует следить, чтобы задняя часть плиты была чистой, желательно перед установкой её помыть. Также желательно соскрести нижний слой для очищения от плесени и использовать защищающие от покрытия плесенью на нижней поверхности.

Пропитка и пропитывание сланцевых пород, как правило, бесполезны, так как водопоглощение поперёк слоя близка к нулевой.

В сравнении с другими природными камнями у сланца значительно большая прочность на сгиб, в среднем 50 – 80 N/мм2. Удельный вес сланцевых камней находится в промежутке от 2,7 до 2,8 кг/дм3, от 0 до 0,5 % и они в большинстве своём погодоустойчивы. Полировать сланец невозможно.

Слюда более известна по её естественному шёлковому блеску поверхности, который был обуслловлен в основном содержанием в возникших в ходе метафорфозы в слюде биотита, мусковита и серицита. Слюда не всегда является погодоустойчивой. Также следует знать, что её не желательно устанавливать на тонкий слой растворa. Также как у обычных пород сланца, у слюды очень большая прочность на сгиб, в среднем 40 – 80 N/мм2. Удельный вес слюды 2,6 – 2,8 кг/дм3, водопоглощаемость 0,2 – 0,4 % и изнашиваемость 15 – 25 см3/50см2. Слюду обычно продают плитами с натуральной поверхностью.

Запасы нефти на традиционных месторождениях и в легкодоступных регионах истощаются, но это не значит что завтра нефтяникам будет нечего добывать

Разговоры о том, когда закончится нефть, не прекращаются уже лет тридцать. За это время нефтяники успели освоить ряд новых территорий и совершить несколько значимых технологических прорывов. «Сибирская нефть» попыталась выяснить, где и как будут добывать жидкие углеводороды в обозримом будущем

Новые территории

Российские ресурсы углеводородов залежи углеводородов, предсказанные теоретически, но еще не доказанные практическим бурением скважин.  — одни из самых значительных в мировом масштабе, но даже беглого взгляда на карту нефтегазоносных провинций страны достаточно, чтобы понять: самые перспективные территории уже плотно изучены и разработаны. Волго-Уральские месторождения и залежи Западной Сибири нельзя назвать полностью истощенными — их запасов хватит еще не на одно десятилетие, но поддерживать уровень добычи только за их счет не удастся ни стране в целом, ни крупным нефтяным компаниям в частности.

Оставшиеся территории можно охарактеризовать как «неудобные» — и с точки зрения климата, и из-за отсутствия необходимой инфраструктуры. Именно поэтому браться за добычу нефти и газа на них до сих пор не спешили.

Одна из таких «неудобных», но богатых нефтью формаций — арктический шельф. По современным представлениям геологов наибольшие запасы нефти сосредоточены в Баренцевом и Карском морях. Но списывать со счетов остальную Арктику не стоит — из-за большей удаленности она просто хуже изучена. Наличие значимых ресурсов предполагается на шельфе всех российских арктических морей.

Наличие значимых ресурсов нефти и газа предполагается на шельфе всех российских арктических морей

К категории с приставкой «супер» Арктический нефтегазоносный бассейн был отнесен еще в середине 80-х годов прошлого века благодаря выдающемуся советскому исследователю геологии Арктики и Северного Ледовитого океана Игорю Грамбергу. Академик Грамберг выдвинул концепцию, согласно которой существует четкая зависимость между молодостью океана и углеводородным богатством его шельфа. Причем зависимость обратная: чем моложе океан, тем масштабнее нефтегазоносные территории на его окраинах. Это связано с тем, что океаны в ранней стадии развития не только «выращивают» собственные осадочные бассейны, но еще и наследуют их от предыдущих этапов тектонического развития. Древние же океаны, наоборот, в силу своего возраста, успевают утратить осадочные бассейны предыдущих этапов формирования, а вновь образованные оказываются слишком молоды, чтобы содержать крупные ресурсы углеводородов. Северный Ледовитый океан считается самым молодым, а начальные углеводородные ресурсы здесь оцениваются как минимум в 90 млрд т.н.э., как максимум — в 250. Для сравнения: вся добыча России в 2014 году составила 534 млн т.н.э.

90 млрд т.н.э. — минимальные начальные углеводородные ресурсы арктического шельфа России

Самый решительный шаг на шельф среди российских компаний сделала «Газпром нефть», начав разработку Приразломного месторождения в Печорском море. Пока это первый проект в мире на арктическом шельфе, реализуемый в условиях замерзающего моря, и первый — на арктическом шельфе России. Тем не менее сегодня нефтяники присматриваются уже не только к более-менее изученным Баренцеву и Карскому морям, но и к нефтегазоносным провинциям, приходящимся на шельф моря Лаптевых и Чукотского моря.

«Конечно, это перспективы даже не завтрашнего дня, но браться за них надо уже сегодня, несмотря на все трудности», — считает директор по геологоразведке и развитию ресурсной базы «Газпром нефти» Алексей Вашкевич. А трудностей много: помимо сложнейших погодных условий и удаленности от цивилизации это еще и технологические проблемы. По словам Алексея Вашкевича, сегодня «Газпром нефть» находится в ситуации, когда планы компании по геологоразведке на арктическом шельфе далеко опережают соответствующие технологические возможности подрядчиков, проводящих такие работы: «Мы вынуждены выступать в роли инициаторов создания нового морского бурового оборудования, подгонять производителей. Полноценное освоение Арктики — это вызов, стоящий не только перед „Газпром нефтью“, это вызов для всей отрасли».

Самые перспективные нефтегазоносные провинции уже плотно изучены и разработаны. Их запасов не хватит для длительного поддержания высокого уровня добычи

На суше новых, интересных для нефтяников территорий осталось немного. В первую очередь это Ямал — самая северная часть богатой ресурсами Западно-Сибирской нефтегазовой провинции (НГП) — и Восточная Сибирь, большую часть которой охватывает Лено-Тунгусская НГП. У «Газпром нефти» на Ямале уже есть два масштабных проекта — разработки Новопортовского месторождения и Мессояхской группы. Но сегодня речь идет о продвижении дальше на север, до сих пор остававшийся вотчиной газовиков. Что касается Восточной Сибири, то пока осваивается только ее южная часть, причем большинство разрабатываемых месторождений еще находятся в стадии геологоразведки или опытно-промышленной эксплуатации. Для «Газпром нефти» центр добычи в Восточной Сибири — это Чонский проект, включающий три месторождения: Игнялинское, Тымпучиканское и Вакунайское. Пока здесь реализуется высокоточная сейсмика 3D и другие геологические мероприятия. К настоящему времени суммарные запасы нефти на месторождениях Чонского проекта оцениваются в 212,5 млн тонн (С1 + С2), газа — в 278,3 млрд кубометров (С1 + С2).

Дальнейшее освоение Восточной Сибири также предполагает движение на север и решение сложных логистических и инфраструктурных задач. Впрочем, это имеет смысл: перспективными на нефть и газ считаются три четверти общей площади Восточной Сибири (3,2 млн кв. км). По официальным данным, общие ресурсы углеводородов Восточной Сибири оцениваются в 8,8 млрд тонн нефти и 31,9 трлн куб. м газа, однако основная часть — это прогнозные ресурсы, степень разведанности которых очень низка (около 3%), так что цифра имеет все шансы еще увеличиться.

Вперед и вниз

Поиск новых источников нефти необязательно подразумевает расширение территорий. Можно двигаться вглубь земли. Именно так поступили американцы, столкнувшиеся с проблемой истощения запасов традиционной нефти. К чему это привело, сегодня уже ни для кого не секрет. Время сланцевых свершений наступает и в России.

Речь идет о так называемых нефтематеринских пластах. Их основные характеристики с точки зрения добычи нефти — низкие пористость и проницаемость коллекторов, неоднородных по своей структуре и оттого сложно определяемых. Совокупность всех этих «плохих» факторов делает извлечение нефти из таких пород занятием технологически трудным и дорогостоящим. Говоря о стоимости добычи нетрадиционной нефти, сразу необходимо обозначить различие между российскими сланцами и американскими. В общем случае нефтематеринские пласты, как бы они ни назывались — баженовская свита или баккен, — это плотные сланцевые породы, содержащие кероген и включения в виде трещин или карбонатов с легкой нефтью. Но в случае с баккеном американцам повезло. Эта пачка пород сложена тремя пластами: верхний и нижний — из сланцев, а средний, который и является основным коллектором, преимущественно из песчаников и доломитов с приемлемой пористостью и хорошей проницаемостью. В бажене же такого «удобного» однородного пласта нет, поэтому его разработка на порядок сложнее.

Тем не менее свита рассматривается как важный потенциальный источник углеводородов. Бажен залегает на всей территории Западно-Сибирской НГП, а это около 1 млн кв. км. Оценка его ресурсов очень приблизительна, но даже по самым скромным подсчетам ученых — это 20–30 млрд т.н.э. Разработка свиты уже началась, но пока в основном ведется разведочное бурение или опытно-промышленная эксплуатация. К плюсам бажена можно отнести наличие в Западной Сибири инфраструктуры, тем более что зачастую крупные залежи нефти в свите находят на уже осваиваемых месторождениях. Так было, например, с Пальяновской площадью Красноленинского месторождения, разрабатываемой «Газпром нефтью». Также компания заинтересована в добыче с бажена и на других своих западносибирских активах. «В отличие от шельфовых проектов, относящихся к отдаленному будущему, поиск и вовлечение в разработку запасов баженовской свиты будут определять развитие „Газпром нефти“ в среднесрочной перспективе, — говорит Алексей Вашкевич. — Сегодня мы работаем над технологиями, которые позволят нам улучшить понимание геологического строения залежей бажена, научиться максимально точно прогнозировать их местоположение, определять нефтегазоносность. Только так мы сможем добиться экономической эффективности при дальнейшем извлечении нетрадиционных запасов. Рентабельность — главный камень преткновения, лежащий на дороге к полномасштабной разработке бажена».

Это же касается и других нефтематеринских отложений. В частности, доманиковой свиты, распространенной в пределах Тимано-Печорской и ВолгоУральской нефтегазоносных провинций. Общая площадь доманика не столь обширна, как у бажена, но достаточно высокое содержание в нем органических веществ (среднее — порядка 5%, максимальное — около 20%) вполне позволяет рассматривать свиту в качестве дополнительного источника ресурсов. Тем более что залегает она в регионах с истощающейся добычей. Еще одна нефтематеринская свита — куонамская — расположена в Восточной Сибири. Но о ее освоении речь пока не идет — в этом регионе нефтяникам предстоит сначала заняться извлечением традиционной нефти. Поэтому куонамские сланцы можно отнести к запасам на далекое будущее.

1 млн
квадратных километров — площадь баженовской свиты на территории Западно-Сибирской НПГ

Технологический прорыв

Поиск новых запасов — логичный путь развития ресурсной базы, но и старые не стоит списывать со счетов, ведь понятие «истощенные» довольно условно. Средний показатель остаточных запасов для мировой практики — 55–75%. Конечно, часть из них неизвлекаема при помощи существующих технологий, но есть и довольно внушительный объем дополнительной добычи, получить который можно за счет применения методов увеличения нефтеотдачи (МУН).

Баженовская свита рассматривается как важный потенциальный источник углеводородов в среднесрочной перспективе

К сожалению, сегодня говорить о каком-то универсальном решении, которое позволяет выжать из пласта больше нефти, не приходится. Неизвлеченные остатки распределяются в пластах по-разному: они могут быть рассеяны в заводненных или загазованных зонах, содержаться в слабопроницаемых слоях заводненных пластов или в обособленных линзах, не охваченных дренированием при существующей системе добычи. Отсюда и разнообразие применяемых МУНов.

Гидроразрыв пласта — один из способов увеличения дебита скважин при извлечении традиционных запасов

Впрочем, принцип действия у них примерно один — «разжижение» нефти и вытеснение ее на поверхность с помощью внешнего агента. Среди наиболее часто используемых в мировой практике МУНов тепловые (искусственное увеличение температуры в продуктивных пластах), газовые (нагнетание в продуктивные пласты газов — диоксида углерода или углеводородных газов) и химические (вытеснение нефти водными растворами поверхностно-активных веществ, полимеров и композиций химических реагентов). К экзотическим способам можно отнести микробиологическое воздействие на пласт, когда агентом становятся продукты жизнедеятельности закачанных в залежь микроорганизмов.

Российский опыт использования методов повышения нефтеотдачи в основном ограничивается гидродинамическими способами — традиционным заводнением и различными его вариациями. Также к МУНам можно отнести гидроразрыв пласта — в том случае, когда он применяется для увеличения дебита скважин при извлечении традиционных запасов. Внедрение новых методов позволило бы сделать необходимый шаг к возвращению в строй старых месторождений.

«Исторически для увеличения коэффициента извлечения нефти в России применяли заводнение с различными химическими добавками, но есть и другие методы, которые у нас можно и нужно внедрять, — считает Алексей Вашкевич. — Например, большое будущее видится за внутрикаталитическим ретортингом, объединяющим в себе тепловое, физическое и химическое воздействие на пласт. Сейчас мы разрабатываем пилотный проект по его применению на наших сложных активах». Уникальность метода состоит в том, что он направлен не только на вытеснение нефти из пласта и создание искусственной зоны дренирования, но и на процессы созревания нефти. То есть это своеобразная «скороварка» для генерации углеводородов из керогена. Она может улучшить нефтеотдачу и традиционного пласта, и нефтематеринских пород.

75% может достигать показатель остаточных неизвлеченных запасов на месторождении

Слухи о скором прекращении добычи нефти в связи с полным истощением запасов сильно преувеличены. Развитие же технологий позволяет предполагать в будущем не только успешное освоение новых территорий, но и еще не один заход на старые запасы с новыми методами.

Сланец: осадочные породы – изображения, определения и многое другое

Сланец: Сланец раскалывается на тонкие кусочки с острыми краями. Он встречается в широком диапазоне цветов, включая красный, коричневый, зеленый, серый и черный. Это наиболее распространенная осадочная порода, встречающаяся в осадочных бассейнах по всему миру.

Что такое сланец?

Сланец – это мелкозернистая осадочная порода, которая образуется в результате уплотнения ила и минеральных частиц размером с глину, которые мы обычно называем «грязью». «Этот состав относит сланец к категории осадочных пород, известных как« аргиллиты ». Сланец отличается от других аргиллитов, потому что он делящийся и слоистый.« Слоистый »означает, что порода состоит из множества тонких слоев.« Делящийся »означает, что порода легко расслаивается на тонкие куски.

Использование сланца

Некоторые сланцы обладают особыми свойствами, которые делают их важными ресурсами. Черные сланцы содержат органические вещества, которые иногда распадаются с образованием природного газа или нефти.Другие сланцы могут быть измельчают и смешивают с водой, чтобы получить глины, из которых можно делать различные полезные предметы.

Традиционный резервуар для нефти и природного газа: На этом рисунке изображена «антиклинальная ловушка», содержащая нефть и природный газ. Пачки серых пород представляют собой непроницаемые сланцы. Нефть и природный газ образуются внутри этих сланцевых пластов, а затем мигрируют вверх. Некоторая часть нефти и газа задерживается в желтом песчанике, образуя залежь нефти и газа. Это «обычный» коллектор – это означает, что нефть и газ могут протекать через поровое пространство песчаника и добываться из скважины.

Нефть и природный газ

Черные органические сланцы являются нефтематеринской породой для многих важнейших мировых нефтяных и месторождения природного газа. Эти сланцы получают свой черный цвет из-за крошечных частиц органическое вещество, отложившееся вместе с илом, из которого образовался сланец. Как грязь был погребен и нагрет в земле, часть органического материала была преобразована в нефть и природный газ.

Нефть и природный газ мигрировали из сланца вверх через толщу отложений. из-за их малой плотности.Нефть и газ часто задерживались в поровых пространствах. вышележащей горной породы, например песчаника (см. иллюстрацию). Эти типы залежей нефти и газа известны как «обычные коллекторы», потому что флюиды могут легко протекать через поры породы в добывающую скважину.

Хотя бурение может извлекать большие объемы нефти и природного газа из породы-коллектора, большая их часть остается в ловушке в сланце. Эти нефть и газ очень трудно удалить, потому что они задерживаются в крошечных поровых пространствах или адсорбируются на частицах глинистых минералов, составляющих сланец.

Нетрадиционные месторождения нефти и газа: На этом рисунке показаны новые технологии, которые позволяют разрабатывать нетрадиционные месторождения нефти и природного газа. На этих газовых месторождениях нефть и газ удерживаются в сланцах или других непроницаемых породах. Чтобы добыть эту нефть или газ, нужны специальные технологии. Одним из них является горизонтальное бурение, при котором вертикальная скважина отклоняется в сторону горизонтальной, так что она проникает на большое расстояние в породу коллектора. Второй – гидроразрыв пласта.С помощью этого метода часть скважины изолируется и закачивается вода для создания давления, достаточно высокого, чтобы разрушить окружающую породу. В результате получается коллектор с высокой трещиноватостью, пронизанный стволом скважины большой длины.

Нетрадиционные нефть и природный газ

В конце 1990-х годов компании, занимающиеся бурением природного газа, разработали новые методы высвобождения нефть и природный газ, заключенные в крошечных поровых пространствах сланца. Это открытие было значительным, потому что оно открыло одни из крупнейших месторождений природного газа в мире.

Барнетт-Шейл в Техасе было первым крупным месторождением природного газа, разработанным в сланцевых породах-коллекторах. Добыча газа из сланца Барнетт была сложной задачей. Пористые пространства в сланце такие крошечные что газу трудно перемещаться через сланец в скважину. Открыты бурильщики что они могут увеличить проницаемость сланца, закачивая воду в скважину под давление, которое было достаточно высоким, чтобы разрушить сланец.Эти трещины высвободили часть газа. из порового пространства и позволил этому газу течь в скважину. Эта техника известна как «гидроразрыв пласта» или «гидроразрыв пласта».

Бурильщики также научились пробурить скважину до уровня сланца и повернуть скважину на 90 градусов. для бурения горизонтально через толщу сланцевой породы. Это дало скважину с очень долгим сроком погашения. зона »через породу коллектора (см. иллюстрацию). Этот метод известен как «горизонтальное бурение».«

Горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта произвели революцию в технологии бурения и проложили путь к разработке нескольких гигантских месторождений природного газа. Это включает Сланец Марцелла в Аппалачи, сланец Хейнсвилл в Луизиане и Фейетвилле Сланец в Арканзасе. Эти огромные сланцевые резервуары содержат достаточно природного газа, чтобы обслуживать все Потребности Соединенных Штатов на двадцать и более лет.

Сланец в кирпиче и черепице: Сланец используется в качестве сырья для производства многих видов кирпича, плитки, труб, керамики и других промышленных изделий.Кирпич и плитка – одни из наиболее широко используемых и востребованных материалов для строительства домов, стен, улиц и коммерческих сооружений. Правообладатель иллюстрации iStockphoto / Гай Эллиотт.

Сланец, используемый для производства глины

Каждый имеет дело с продуктами из сланца. Если вы живете в кирпичном доме, едете по кирпичной дороге, живете в доме с черепичной крышей или держите растения в «терракотовых» горшках, вы ежедневно контактируете с предметами, которые, вероятно, были сделаны из сланца.

Много лет назад эти же изделия изготавливали из натуральной глины. Однако интенсивное использование истощило большинство мелких залежей глины. Потребовавшись в новом источнике сырья, производители вскоре обнаружили, что смешивание тонко измельченного сланца с водой приводит к получению глины, которая часто имеет аналогичные или превосходные свойства. Сегодня большинство предметов, которые когда-то изготавливались из натуральной глины, заменены почти идентичными предметами, сделанными из глины, полученной путем смешивания тонко измельченного сланца с водой.

Наборы камней и минералов: Получите набор камней, минералов или окаменелостей, чтобы больше узнать о материалах Земли. Лучший способ узнать о камнях – это иметь образцы для тестирования и изучения.

Сланец, используемый для производства цемента

Цемент – еще один распространенный материал, который часто изготавливают из сланца. Для производства цемента измельченный известняк и сланец нагревают до температуры, достаточной для испарения всей воды и разложения известняка на оксид кальция и диоксид углерода. Углекислый газ теряется в виде выбросов, но оксид кальция в сочетании с нагретым сланцем образует порошок, который затвердевает, если его смешать с водой и дать ему высохнуть. Цемент используется для изготовления бетона и многих других продуктов для строительной отрасли.

Горючий сланец: Порода, содержащая значительное количество органического материала в виде твердого керогена. До 1/3 породы может быть твердым органическим материалом. Этот образец имеет диаметр примерно четыре дюйма (десять сантиметров).

Горючие сланцы

Горючий сланец – это горная порода, которая содержит значительное количество органического материала в виде керогена. До 1/3 породы может быть твердым керогеном. Жидкие и газообразные углеводороды можно извлекать из горючего сланца, но породу необходимо нагревать и / или обрабатывать растворителями. Обычно это намного менее эффективно, чем бурение горных пород, которые будут давать нефть или газ непосредственно в скважину. При извлечении углеводородов из горючего сланца образуются выбросы и отходы, которые вызывают серьезные экологические проблемы.Это одна из причин, по которой обширные мировые месторождения горючего сланца не используются активно.

Горючий сланец обычно соответствует определению «сланец» в том смысле, что это «слоистая порода, состоящая не менее чем на 67% из глинистых минералов». Однако иногда он содержит достаточно органического материала и карбонатных минералов, так что глинистые минералы составляют менее 67% породы.

Образцы сланцевого керна: При бурении сланцев для оценки нефти, природного газа или минеральных ресурсов керн часто извлекают из скважины.Затем камень в ядре можно протестировать, чтобы узнать о его потенциале и о том, как этот ресурс может быть лучше всего разработан.

Состав сланцев

Сланец – это порода, состоящая в основном из минеральных зерен размером с глину. Эти крошечные зерна обычно представляют собой глинистые минералы, такие как иллит, каолинит и смектит. Сланец обычно содержит другие минеральные частицы размером с глину, такие как кварц, сланец и полевой шпат. Другие составляющие могут включать органические частицы, карбонатные минералы, минералы оксида железа, сульфидные минералы и зерна тяжелых минералов.Эти «другие составляющие» в породе часто определяются средой отложения сланца, и они часто определяют цвет породы.

Черный сланец: Черный сланец, богатый органическими веществами. Природный газ и нефть иногда задерживаются в крошечных поровых пространствах этого типа сланца.

Цвета сланца

Как и большинство горных пород, цвет сланца часто определяется присутствием определенных материалов в незначительных количествах. Всего несколько процентов органических материалов или железа могут значительно изменить цвет камня.

Запасы сланцевого газа: С конца 1990-х годов десятки ранее непродуктивных черных органических сланцев были успешно разработаны в месторождения ценных газов. См. Статью «Что такое сланцевый газ?»

Черный и серый сланец

Черный цвет осадочных пород почти всегда указывает на присутствие органических материалов. Всего один-два процента органических материалов могут придать породе темно-серый или черный цвет. Кроме того, этот черный цвет почти всегда означает, что сланец, образовавшийся из отложений, находится в среде с дефицитом кислорода.Любой кислород, попавший в окружающую среду, быстро реагировал с разлагающимся органическим мусором. Если бы присутствовало большое количество кислорода, весь органический мусор распался бы. Бедная кислородом среда также обеспечивает надлежащие условия для образования сульфидных минералов, таких как пирит, еще один важный минерал, обнаруженный в большинстве черных сланцев.

Наличие органических обломков в черных сланцах делает их кандидатами на образование нефти и газа. Если органический материал сохранить и должным образом нагреть после захоронения, могут образоваться нефть и природный газ. Сланцы Барнетта, Марселлуса, Сланцы Хейнсвилля, Сланцы Фейетвилля и другие газообразующие породы – все это темно-серые или черные сланцы, которые дают природный газ. Сланцы Баккен в Северной Дакоте и Игл Форд в Техасе являются примерами сланцев, дающих нефть.

Серые сланцы иногда содержат небольшое количество органического вещества. Однако серые сланцы также могут быть породами, содержащими известняковые материалы, или просто глинистыми минералами, которые имеют серый цвет.

Сланцы Ютика и Марселлус: Считается, что два черных органических сланца в Аппалачском бассейне содержат достаточно природного газа, чтобы обеспечивать США в течение нескольких лет.Это сланцы Марцеллус и Ютика.

Красный, коричневый и желтый сланцы

Сланцы, которые залегают в богатой кислородом среде, часто содержат крошечные частицы оксида железа или минералов гидроксида железа, таких как гематит, гетит или лимонит. Всего несколько процентов этих минералов, распределенных по породе, могут давать красный, коричневый или желтый цвет, свойственный многим типам сланцев. Присутствие гематита может привести к образованию красного сланца. Присутствие лимонита или гетита может привести к образованию желтого или коричневого сланца.

Зеленый сланец

Изредка встречаются зеленые сланцы. Это не должно вызывать удивления, потому что некоторые глинистые минералы и слюды, составляющие большую часть объема этих пород, обычно имеют зеленоватый цвет.

Скважина для природного газа: Менее чем за десять лет сланцы стали популярными в энергетическом секторе. Новые методы бурения и разработки скважин, такие как гидравлический разрыв пласта и горизонтальное бурение, могут выявить нефть и природный газ, заключенные в плотной матрице органических сланцев.Правообладатель иллюстрации iStockphoto / Эдвард Тодд.

Гидравлические свойства сланца

Гидравлические свойства – это характеристики породы, такие как проницаемость и пористость, которые отражают ее способность удерживать и передавать жидкости, такие как вода, нефть или природный газ.

Сланец имеет очень маленький размер частиц, поэтому промежутки между ними очень малы. На самом деле они настолько малы, что нефть, природный газ и вода с трудом перемещаются через породу.Таким образом, сланцы могут служить в качестве покрывающей породы для ловушек для нефти и природного газа, а также являются водоупорами, которые блокируют или ограничивают поток грунтовых вод.

Хотя интерстициальные пространства в сланце очень малы, они могут занимать значительный объем породы. Это позволяет сланцу удерживать значительные количества воды, газа или нефти, но не может эффективно передавать их из-за низкой проницаемости. Нефтегазовая промышленность преодолевает эти ограничения, связанные с сланцами, с помощью горизонтального бурения и гидроразрыва пласта для создания искусственной пористости и проницаемости в породе.

Некоторые глинистые минералы, встречающиеся в сланцах, обладают способностью поглощать или адсорбировать большие количества воды, природного газа, ионов или других веществ. Это свойство сланца может позволить ему избирательно и прочно удерживать или свободно выделять жидкости или ионы.

Карта обширных почв: Геологическая служба США подготовила обобщенную карту обширных почв для нижних 48 штатов.

Инженерные свойства сланцевых почв

Сланцы и полученные из них почвы – одни из самых сложных материалов для строительства.Они подвержены изменениям в объеме и компетенции, что обычно делает их ненадежным строительным основанием.

Оползень: Сланец представляет собой склонную к оползням скалу.

Просторные почвы

Глинистые минералы некоторых сланцевых почв обладают способностью поглощать и выделять большое количество воды. Это изменение содержания влаги обычно сопровождается изменением объема, который может достигать нескольких процентов. Эти материалы называют «экспансивными грунтами».«Когда эти почвы становятся влажными, они набухают, а когда они высыхают, они сжимаются. Здания, дороги, инженерные сети или другие сооружения, расположенные на этих материалах или внутри них, могут быть ослаблены или повреждены силами и движением изменения объема. Расширяющиеся грунты являются одна из наиболее частых причин повреждения фундамента зданий в США.

Дельта сланцев: Дельта – это осадочные отложения, которые образуются, когда поток входит в стоячий водоем. Скорость потока воды внезапно уменьшается, и выносимые осадки оседают на дно.Дельты – это место, где откладывается самый большой объем земной грязи. На изображении выше показан спутниковый снимок дельты Миссисипи, на котором показаны ее распределительные каналы и междистрибуционные отложения. Ярко-голубая вода, окружающая дельту, покрыта осадками.

Устойчивость на склоне

Сланец – это порода, которая чаще всего ассоциируется с оползнями. Выветривание превращает сланец в богатую глиной почву, которая обычно имеет очень низкую прочность на сдвиг, особенно во влажном состоянии.Когда эти низкопрочные материалы мокрые и находятся на крутом склоне холма, они могут медленно или быстро двигаться вниз по склону. Перегрузка или раскопки людьми часто приводят к отказу.

Сланцы на Марсе: Сланцы также очень распространены на Марсе. Это фото было сделано мачтой марсохода Mars Curiosity. На нем видны тонкослоистые делящиеся сланцы, выходящие на поверхность в кратере Гейла. Curiosity просверлил отверстия в породах кратера Гейла и обнаружил в них глинистые минералы.Изображение НАСА.

Среды залегания сланцев

Накопление ила начинается с химического выветривания горных пород. Это выветривание разрушает породы на глинистые минералы и другие мелкие частицы, которые часто становятся частью местной почвы. Ливень может смыть крошечные частицы почвы с земли и превратиться в ручьи, придав им «мутный» вид. Когда поток замедляется или входит в стоячий водоем, такой как озеро, болото или океан, частицы грязи оседают на дно.Если его не трогать и закопать, это скопление грязи может превратиться в осадочную породу, известную как «аргиллит». Так образуется большинство сланцев.

Процесс образования сланцев не ограничивается Землей. Марсоходы обнаружили множество обнажений на Марсе с отложениями осадочных пород, которые выглядят так же, как глинистые сланцы, найденные на Земле (см. Фото).


Найдите другие темы на Geology.com:


Породы: Галереи фотографий вулканических, осадочных и метаморфических пород с описаниями.
Минералы: Информация о рудных минералах, драгоценных камнях и породообразующих минералах.
Вулканы: Статьи о вулканах, вулканических опасностях и извержениях в прошлом и настоящем.
Драгоценные камни: Цветные изображения и статьи об алмазах и цветных камнях.
Общая геология: Статьи о гейзерах, маарах, дельтах, перекатах, соляных куполах, воде и многом другом!
Geology Store: Молотки, полевые сумки, ручные линзы, карты, книги, кирки твердости, золотые кастрюли.
Алмазы: Узнайте о свойствах алмаза, его разнообразных применениях и открытиях.

Сланец | рок | Britannica

Сланец , любой из группы мелкозернистых слоистых осадочных пород, состоящих из частиц размером с ил и глину. Сланец – самая распространенная из осадочных пород, составляющая примерно 70 процентов этого типа горной породы в земной коре.

сланец

Горючий сланец, карьер Мессель, недалеко от Дармштадта, Германия.

Фриц Геллер-Гримм

Подробнее по этой теме

Осадочная порода: Общие свойства сланцев

Свойства сланцев в значительной степени определяются размером мелких зерен составляющих минералов.Накопление мелкого обломочного детрита …

Сланцы часто встречаются со слоями песчаника или известняка. Обычно они образуются в средах, где ил, ил и другие отложения откладывались слабыми транспортными течениями и уплотнялись, как, например, на глубоководном дне океана, в бассейнах мелководных морей, в поймах рек и на пляжах. Большинство сланцев встречается в виде обширных пластов толщиной несколько метров, хотя некоторые образуются линзовидными образованиями.

Сланцы обычно состоят не менее чем на 30 процентов из глинистых минералов и значительного количества кварца.Они также содержат меньшее количество карбонатов, полевого шпата, оксидов железа, окаменелостей и органических веществ. Некоторые богатые органическими веществами сланцы, называемые горючими сланцами, содержат кероген (химически сложную смесь твердых углеводородов, полученных из растительных и животных веществ) в достаточно больших количествах, чтобы получить нефть при воздействии сильной жары.

Сланцы обычно имеют слоистую структуру и являются делящимися; , то есть , они проявляют тенденцию к разделению на тонкие слои, которые обычно параллельны поверхности плоскости напластования. Такие физические свойства, как проницаемость и пластичность, в значительной степени зависят от размера зерен составляющих минералов. Цвет сланцев определяется в первую очередь составом. Как правило, чем выше содержание органических веществ в сланце, тем темнее его цвет. Присутствие гематита и лимонита (гидратированного оксида железа) приводит к красноватой и пурпурной окраске, а минеральные компоненты, богатые двухвалентным железом, придают синий, зеленый и черный оттенки. С другой стороны, известковые сланцы (имеющие большой процент кальцита) имеют светло-серый или желтоватый цвет.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Сланцы имеют коммерческое значение, особенно в керамической промышленности. Они являются ценным сырьем для изготовления плитки, кирпича и керамики и являются основным источником глинозема для портландцемента. Кроме того, успехи в методах добычи могут однажды превратить горючие сланцы в практический источник жидкой нефти.

Сланцевые породы: геология, состав, использование

Сланец является наиболее распространенной осадочной породой, составляющей около 70 процентов породы, обнаруженной в земной коре.Это мелкозернистая обломочная осадочная порода, состоящая из уплотненного ила, состоящего из глины и крошечных частиц кварца, кальцита, слюды, пирита, других минералов и органических соединений. Сланец встречается повсюду, где есть вода или когда-то текла вода.

Ключевые выводы: сланец

  • Сланец – это наиболее распространенная осадочная порода, на которую приходится около 70 процентов породы в земной коре.
  • Сланец – это мелкозернистая порода, состоящая из уплотненного ила и глины.
  • Определяющая характеристика сланца – его способность расслаиваться или хрупкость.
  • Обычны черный и серый сланцы, но порода может иметь любой цвет.
  • Сланец имеет коммерческое значение. Из него делают кирпич, керамику, плитку и портландцемент. Из горючего сланца можно добывать природный газ и нефть.

Как образуется сланец

Сиур / Getty Images

Сланец образуется в результате уплотнения из частиц в медленной или спокойной воде, такой как дельты рек, озера, болота или дно океана. Более тяжелые частицы оседают и образуют песчаник и известняк, в то время как глина и мелкий ил остаются взвешенными в воде.Со временем сжатый песчаник и известняк становятся сланцами. Сланец обычно встречается в виде широких пластов толщиной в несколько метров. В зависимости от географии также могут образовываться линзовидные образования. Иногда следы животных, окаменелости или даже отпечатки капель дождя сохраняются в слоях сланца.

Состав и свойства

Кристин Пильджай / Getty Images

Глины обломки или частицы в сланце имеют диаметр менее 0,004 миллиметра, поэтому структура породы становится видимой только при увеличении.Глина получается при разложении полевого шпата. Сланец состоит не менее чем на 30 процентов из глины с различным количеством кварца, полевого шпата, карбонатов, оксидов железа и органических веществ. Горючие сланцы или битуминозные породы также содержат кероген , смесь углеводородов от умерших растений и животных. Сланцы классифицируются по минеральному составу. Это кремнистый сланец (кремнезем), известковый сланец (кальцит или доломит), лимонитовый или гематитовый сланец (минералы железа), углеродистый или битумный сланец (соединения углерода) и фосфатный сланец (фосфат).

Цвет сланца зависит от его состава. Сланец с более высоким содержанием органических веществ (углерода) имеет тенденцию быть более темным по цвету и может быть черным или серым. Присутствие соединений трехвалентного железа дает красный, коричневый или пурпурный сланец. Двухвалентное железо дает черный, синий и зеленый сланцы. Сланцы, содержащие много кальцита, имеют тенденцию быть бледно-серыми или желтыми.

Размер зерна и состав минералов в сланце определяют его проницаемость, твердость и пластичность. Обычно сланец делящийся и легко разделяется на слои, параллельные плоскости напластования, которая является плоскостью отложения глинистых чешуек. Сланец – , ламинированный , что означает, что порода состоит из множества тонких слоев, связанных вместе.

Коммерческое использование

grandriver / Getty Images

Сланец имеет множество коммерческих применений. Это исходный материал в керамической промышленности для изготовления кирпича, плитки и гончарных изделий. Сланец, используемый для изготовления керамики и строительных материалов, требует небольшой обработки, кроме измельчения и смешивания с водой.

Измельчение сланца и нагрев его известняком позволяет получить цемент для строительной отрасли.Тепло отгоняет воду и расщепляет известняк на оксид кальция и диоксид углерода. Углекислый газ теряется в виде газа, оставляя оксид кальция и глину, которые затвердевают при смешивании с водой и сушке.

Нефтяная промышленность использует гидроразрыв для извлечения нефти и природного газа из горючего сланца. Фрекинг включает закачку жидкости под высоким давлением в породу для вытеснения органических молекул. Высокие температуры и специальные растворители извлекают углеводороды, что приводит к образованию отходов, вызывающих опасения по поводу воздействия на окружающую среду.

Сланцы, сланцы и сланцы

верш / Getty Images

Вплоть до середины 19 века термин «сланец» часто относился к сланцу, сланцу, сланцу и . Подземные угольщики по традиции могут по-прежнему называть сланец сланцем. Эти осадочные породы имеют одинаковый химический состав и могут встречаться вместе. При первоначальном осаждении частиц образуются песчаники и аргиллиты. Сланец образуется, когда аргиллит становится слоистым и расщепляющимся. Если сланец подвергается воздействию тепла и давления, он может превратиться в сланец.Сланец может превратиться в филлит, затем в сланец и, в конечном итоге, в гнейс.

Источники

  • Блатт, Харви и Роберт Дж. Трейси (1996) Петрология: магматические, осадочные и метаморфические (2-е изд.). Фримен, стр. 281–292.
  • H. D. Голландия (1979). «Металлы в черных сланцах – переоценка». Экономическая геология. 70 (7): 1676–1680.
  • J.D. Vine и E.B. Туртело (1970). «Геохимия черных сланцевых месторождений – Сводный отчет». Экономическая геология.65 (3): 253–273.
  • Р. В. Раймонд (1881) «Сланец» в . Глоссарий горных и металлургических терминов Американский институт горных инженеров.

Сланец | Коалиция по образованию в области полезных ископаемых