roccia scistosa è un clastico laminato o fissile roccia sedimentaria quella composta da predominanza di limo e altro di argilla minerali , Specialmente quarzo ed calcite. Le proprietà caratteristiche dello scisto sono le rotture lungo lamine sottili o la stratificazione parallela o lettiera chiamata fissilità. È più abbondante roccia sedimentaria. La composizione (limo e argilla) di scisto in una categoria di rocce sedimentarie conosciuto come fango. Differenza tra scisto e fango, è fissile e laminato visto. Roccia scistosa prontamente in pezzi sottili lungo le laminazioni.
Origin: Detritale/Clastico
Colore: Nero, Grigio
Gruppo: Roccia sedimentaria clastica
Struttura: Clastico; Scisto limoso a grana molto fine (< 0.004 mm). Scisto di argilla. Scisto sabbioso
Composizione mineralogica: Scisto feldspatico, Scisto quarzoso, Scisto micaceo
minerali: Minerali argillosi, Quarzo
Materiali cementizi. Scisto calcareo. Scisto ferruginoso. Scisto siliceo
Ambiente deposizionale Pianura alluvionale, lago (lontano dalla riva), piattaforma medio-continentale, delta, piana di marea, laguna o acque profonde
Contenuti
Classificazione dello scisto
Gli scisti sono sedimentari clastici fissili rocce formata dal trasporto, deposizione e compattazione di materiali detritici di limo e argilla. La fissilità dell'argilla è la sua principale caratteristica distintiva rispetto alle altre rocce sedimentarie. La fissilità è definita come la proprietà di una roccia di spaccarsi facilmente lungo sottili strati paralleli ravvicinati (< 10 mm circa). Questo fattore di fissilità è evidenziato in quanto mostra la classificazione dei sedimenti e delle rocce sedimentarie in base alle dimensioni dei frammenti.
Classificazione basata sulla consistenza
Gli scisti contengono tipicamente particelle di limo e argilla a grana fine (< 0.063 mm). Sono quindi classificati come scisti limosi o scisti argillosi, a seconda che nei costituenti della roccia prevalgano limo o argille. Scisto limoso e scisto argilloso possono essere chiamati collettivamente scisti argillosi. Occasionalmente, gli scisti possono anche contenere quantità apprezzabili di sabbie, nel qual caso possono essere chiamati scisti sabbiosi o scisti arenacei.
Classificazione basata sulla composizione mineralogica
Gli scisti possono essere classificati come quarzosi, feldspatici o micacei a seconda della predominanza dei minerali quarzo, feldspato or mica, rispettivamente, nella roccia dopo opportuna analisi XRD (Pettijohn, 1957).
Classificazione in base al tipo di cementazione/materiali cementizi.
Gli scisti come altre rocce sedimentarie sono cementati da alcuni minerali o elementi dopo la deposizione e la compattazione. Il tipo dominante di materiale cementante può essere utilizzato nella classificazione dello scisto poiché ciò può influenzare le proprietà o le prestazioni dello scisto quando utilizzato come materiale tecnico. I comuni materiali cementanti sono la silice, ferro ossido e calcite o calce. Di conseguenza, gli scisti possono essere classificati rispettivamente come silicei, ferruginosi o calcarei (a volte chiamati anche calcarei).
Classificazione basata sull'ambiente deposizionale
L'ambiente sedimentario di qualsiasi roccia sedimentaria (incluso lo scisto) è un'entità geografica naturale in cui i sedimenti vengono accumulati e successivamente trasformati in roccia (Reineck e Singh, 1980). Si riconoscono tre ambienti sedimentari deposizionali, cioè continentale, di transizione o marginale e marino. Ogni ambiente deposizionale ha varie suddivisioni. Gli scisti sono generalmente depositati in ambienti deposizionali lacustri (continentali), deltizi (di transizione) e marini e possono corrispondentemente essere classificati come tali; cioè scisti lacustri, deltizi e marini (Compton, 1977; Boggs, 1995). Lacustre depositi sono caratterizzati da miscele di argilla, limo e sabbie; precipitati di carbonato inorganico; e vari organismi invertebrati d'acqua dolce inclusi bivalvi, ostracodi, gasteropodi, diatomee e vari depositi vegetali. La maggior parte dei depositi lacustri ha uno spessore inferiore a 10 m. I depositi deltaici sono generalmente paralici (costituiti da sequenze ordinate di scisti e arenarie formate come risultato di trasgressioni e regressioni marine alternate). Sono inoltre caratterizzati da una bassa profondità e concentrazione di minerali argillosi di caolinite/illite/montmorillonite. I depositi di ambiente marino sono caratterizzati da sequenze rocciose omogenee (non paraliche), grande profondità, carenza di ossigeno e concentrazione di illite/montmorillonite minerali argillosi. Gli scisti dell'ambiente deposizionale marino sono generalmente di colore più scuro e più ricchi di plancton marino fossili rispetto agli scisti depositati in ambienti lacustri e deltizi.
Classificazione basata sul contenuto di materia organica
Gli scisti possono essere classificati come carboniosi o bituminosi sulla base del loro contenuto di materia organica (Krumbein e Sloss, 1963). Il contenuto di materia organica degli scisti carboniosi e bituminosi è generalmente superiore al 10%. La materia organica induce il colore nero o grigio agli scisti. Il colore nero di alcuni scisti può anche essere dovuto alla presenza di solfuro di ferro. Quando il contenuto di materia organica dominante proviene da frammenti di piante come granuli di polline, steli e foglie, lo scisto è classificato come carbonioso e l'ambiente di deposizione è solitamente continentale (lacustre) o di transizione (deltizio o lagunare). Quando il contenuto di materia organica dominante nello scisto proviene da frammenti animali come fossili, lo scisto è classificato come bituminoso e il suo ambiente di deposizione è solitamente deltizio o marino. Sia gli scisti carboniosi che quelli bituminosi sono importanti rocce di partenza per la generazione di petrolio petrolio e gas a seconda della loro quantità / tipo di contenuto di kerogene. Kerogen è quel Mud Shale quando laminato
Composizione scistosa
Gli scisti sono composti da limo, minerali argillosi e grani di quarzo. Generalmente tipicamente color crema. In alcuni casi il colore della roccia è diverso. Un costituente minore altera il colore della roccia. Il risultato di scisto nero presenta una presenza di materiale carbonioso superiore all'XNUMX% e indica un ambiente riducente. I colori rosso, marrone e verde sono indicativi di ossido ferrico (ematite – rossi), idrossido di ferro (goethite – marroni e limonite – giallo), o minerali micacei (clorito, biotite ed illite – verdi).
I minerali argillosi sono i componenti principali dello scisto e di altre rocce simili. I minerali argillosi rappresentati sono per lo più caolinite, montmorillonite e illite. I minerali argillosi delle pietre fangose del tardo terziario sono smectiti espandibili, mentre nelle rocce più antiche, specialmente negli scisti medio-alti del Paleozoico, predominano gli illite. La trasformazione di smectite all'illite produce silice, sodio, calcio, magnesio, ferro e acqua. Questi elementi rilasciati formano quarzo autigeno, Chert, calcite, dolomite, ankerite, ematite e albite, tutte tracce di minerali minori (tranne il quarzo) trovati in scisti e altre rocce fangose
Materia organica
Materiale carbonioso componente molto importante nelle rocce scistose. Questo è il materiale organico che di solito si trova nelle rocce come kerogene (una miscela di composti organici ad alto peso molecolare). Sebbene il cherogeno non formi più dell'1% circa di tutti gli scisti, la stragrande maggioranza del cherogeno si trova nelle pietre fangose. Gli scisti ricchi di materia organica (> 5%) sono noti come scisti neri. Il colore nero è dato a queste rocce dalla materia organica. La materia organica dovrebbe essere decomposta in condizioni normali dai batteri, ma l'elevata produttività, la rapida deposizione e sepoltura o la mancanza di ossigeno possono preservarla. Pirite è un minerale di solfuro comune negli scisti neri. Materia organica e pirite si verificano insieme nella stessa roccia perché entrambi hanno bisogno di condizioni prive di ossigeno per la loro formazione.
Alcuni scisti particolarmente ricchi di materia organica. Questo tipo di nome rock è Scisto bituminoso. Lo scisto bituminoso può essere utilizzato come combustibile fossile, sebbene sia un combustibile relativamente "sporco" perché di solito contiene molti minerali indesiderati (non in combustione).
Scisti e rocce fangose contengono circa il 95 percento della materia organica in tutte le rocce sedimentarie. Tuttavia, ciò equivale a meno dell'uno percento in massa in uno scisto medio. Gli scisti neri, che si formano in condizioni anossiche, contengono carbonio libero ridotto insieme a ferro ferroso (Fe2+) e zolfo (S2−). La pirite e il solfuro di ferro amorfo insieme al carbonio producono la colorazione nera.
Formazione di scisto
La formazione di scisto è costituita da particelle fini che possono rimanere sospese nell'acqua molto tempo dopo che le particelle più grandi di sabbia si sono depositate. Gli scisti si depositano tipicamente in acque a movimento molto lento e si trovano spesso in laghi e depositi lagunari, nei delta dei fiumi, nelle pianure alluvionali e al largo delle sabbie delle spiagge. Possono anche essere depositati in bacini sedimentari e sulla piattaforma continentale, in acque relativamente profonde e tranquille.
Gli "scisti neri" sono scuri, poiché sono particolarmente ricchi di carbonio non ossidato. Comune in alcuni strati paleozoici e mesozoici, gli scisti neri sono stati depositati in ambienti anossici e riducenti, come nelle colonne d'acqua stagnanti. Alcuni scisti neri contengono abbondanti metalli pesanti come molibdeno, uranio, vanadioe zinco.
Fossili, tracce di animali/tane e persino crateri da impatto di gocce di pioggia sono talvolta conservati su superfici di lettiera di scisto. Gli scisti possono anche contenere concrezioni costituite da pirite, apatite, o vari minerali carbonatici.
Scisti che sono soggetti al calore e alla pressione del metamorfismo si trasformano in un duro, fissile, roccia metamorfica conosciuto come ardesia. Con il continuo aumento del grado metamorfico la sequenza è fillite, poi scisto e infine gneiss.
Diagenesi e idrocarburi
Il processo di illitizzazione (smectite si trasforma in illite) è un cambiamento importante che avviene nelle pietre fangose durante la diagenesi. L'illitizzazione consuma il potassio (fornito solitamente dal K-feldspato detritico) e libera ferro, magnesio e calcio, che possono essere utilizzati dagli altri minerali formanti come la clorite e la calcite. L'intervallo di temperatura di illitizzazione è di circa 50-100°C3. Anche il contenuto di caolinite diminuisce con l'aumentare della profondità di sepoltura. La caolinite si forma in climi caldi e umidi. Il clima temperato più secco tende a favorire la smectite. Il motivo è che molte precipitazioni eliminano gli ioni solubili dalla roccia, mentre il clima più secco non svolge questo compito in modo così efficace. La caolinite è favorita nei climi umidi perché contiene solo alluminio oltre a silice e acqua. L'alluminio è altamente residuale mentre i costituenti della smectite (magnesio e calcio, oltre ad alluminio e ferro) vengono portati via più facilmente.
Un altro processo importante ed economicamente molto importante che avviene durante la diagenesi (a volte questa fase è indicata come catagenesi) è la maturazione del kerogene in idrocarburi. Il kerogene è una sostanza cerosa intrappolata nella roccia, ma maturerà in idrocarburi più leggeri che sono in grado di uscire dallo scisto e migrare verso l'alto. Questo processo può avvenire a temperature comprese tra circa 50-150°C4 (finestra dell'olio). Ciò corrisponde di solito a 2-4 chilometri di profondità di sepoltura. Gli idrocarburi più leggeri liberati durante i processi (noti come cracking catalitico e termico) sono ora liberi di migrare verso l'alto. Possono formare giacimenti sfruttabili di petrolio e gas se bloccati da una sorta di trappola strutturale che può essere un'anticlinale o un guasto confine. Lo strato roccioso che arresta il movimento verso l'alto è in molti casi un altro strato di scisto perché lo scisto compatto è una dura barriera per liquidi e gas. Lo scisto può anche formare un acquiclude tra gli strati portatori d'acqua per lo stesso motivo: non consente all'acqua di scorrere facilmente attraverso la roccia (ha una bassa permeabilità).
Questo è anche il motivo per cui alcuni degli idrocarburi formati non sono in grado di migrare fuori dalle rocce madri. Questa risorsa è ancora, almeno in parte, a nostra disposizione se pratichiamo fori e iniettiamo acqua in pressione nella roccia che ne causerà la frattura. Questo metodo è noto come fratturazione idraulica (fracking). Le fessure formatesi saranno mantenute aperte dai granelli di sabbia iniettati con l'acqua e gli idrocarburi intrappolati nelle rocce diventeranno recuperabili. La frattura in realtà è un processo comune nella crosta. Le vene e le dighe minerali sono fessure nella crosta aperte e sigillate da un fluido o magma altamente pressurizzato.
Importanza degli scisti per l'industria petrolifera
Secondo Okeke (2003), l'industria petrolifera comprende l'esplorazione, la produzione, il trasporto, la lavorazione e la commercializzazione di petrolio e gas di petrolio. La generazione e l'accumulo di petrolio comportano tre fasi, vale a dire la generazione nelle rocce di origine, la migrazione attraverso le formazioni geologiche e lo stoccaggio nei serbatoi rocciosi. Le rocce di origine del petrolio sono formazioni geologiche in grado di generare petrolio Carbone, mudstone e scisto sono le rocce di origine riconosciute a causa del loro contenuto di carbonio organico. Questi contenuti organici, a seconda della loro natura, ambiente di deposizione, temperatura, pressione e profondità di sepoltura sono in grado di generare petrolio. Generalmente, il gas di petrolio viene prodotto in sedimenti organici ad alta temperatura/pressione, umici e a dominanza vegetale come il carbone, mentre il petrolio viene prodotto da scisti marini meno umici, a predominanza fossile e a temperatura/pressione moderata. Le rocce madri hanno porosità e permeabilità molto basse, e quindi il petrolio una volta formato è intrappolato nella roccia ma può spostarsi a causa delle condizioni di pressione idrodinamica in una vicina roccia porosa da dove continua a muoversi o migrare finché non viene intrappolato o immagazzinato in un adeguata formazione di giacimenti geologici. Il petrolio o il gas di petrolio intrappolati nei giacimenti possono quindi essere sfruttati perforando pozzi nei giacimenti. Tali serbatoi includono arenarie, calcari e scisti fratturati. Gli scisti in quanto rocce impermeabili sono anche importanti sigilli nelle trappole stratigrafiche e strutturali. Gli scisti sono quindi importanti come roccia madre, serbatoio e roccia foca. Secondo Roegiers (1993), circa il 90% di tutte le formazioni perforate nell'industria petrolifera sono scisti e calcari. È anche noto che gli scisti possono essere problematici nell'industria petrolifera. Roegiers (1993) sostiene che circa il 75% dei problemi di perforazione/completamento di pozzi sono legati a formazioni di scisto. Vengono ora esaminati i dettagli degli aspetti positivi e negativi dello scisto per l'industria petrolifera.
Caratteristiche e proprietà dello scisto
Qui ci sono diversi livelli di definizioni.
- roccia sedimentaria tenera e finemente stratificata che si è formata da fango o argilla consolidati e può essere facilmente spaccata in lastre fragili.
- una roccia fissile formata dal consolidamento di argilla, fango o limo, ha una struttura finemente stratificata o laminata, ed è composta da minerali sostanzialmente inalterati dalla deposizione.
- una roccia di struttura fissile o laminata formata dal consolidamento di argilla o materiale argilloso.
Nessuno di questi ha nulla a che fare con la cosiddetta produzione di petrolio e gas di scisto. I veri scisti, come sopra, sono principalmente minerali argillosi che sono anche definiti come una classe dimensionale (dimensioni dell'argilla) e sono comunemente chiamati scisti grigi. I giacimenti che producono idrocarburi contengono meno del 50% di minerali argillosi (a volte molto meno), soddisfano la definizione della dimensione delle particelle e sono ricchi di sostanza organica. Uno degli "scisti" più prolifici negli Stati Uniti è la formazione Woodford. Trasporta un livello molto elevato di sostanze organiche ed è in genere circa il 30% di minerali argillosi. Il resto è sabbioso/clastico nella maggior parte dell'area. Altri "scisti" sono più forti nei carbonati rispetto alle argille.
Usi di scisto
- Shale ha molti usi commerciali. È un materiale di base nell'industria della ceramica per produrre mattoni, piastrelle e ceramiche. Lo scisto utilizzato per produrre ceramiche e materiali da costruzione richiede poca lavorazione oltre alla frantumazione e alla miscelazione con acqua.
- Lo scisto viene frantumato e riscaldato con calcare per produrre cemento per l'edilizia. Il riscaldamento allontana l'acqua e rompe il calcare in ossido di calcio e anidride carbonica. L'anidride carbonica viene persa come gas, lasciando ossido di calcio e argilla, che si indurisce se mescolata con acqua e lasciata asciugare.
- L'industria petrolifera utilizza il fracking per estrarre petrolio e gas naturale dallo scisto bituminoso. Il fracking comporta l'iniezione di liquido ad alta pressione nella roccia per espellere le molecole organiche. In genere sono necessarie temperature elevate e solventi speciali per estrarre gli idrocarburi, portando a prodotti di scarto che sollevano preoccupazioni sull'impatto ambientale.
Punto chiave
- Lo scisto è la roccia sedimentaria più comune, che rappresenta circa il 70% della crosta terrestre.
- Lo scisto è una roccia a grana fine fatta di fango compresso e argilla.
- La caratteristica distintiva degli scisti è la sua fragilità. In altre parole, lo scisto si divide facilmente in strati sottili.
- Gli scisti neri e grigi sono comuni, ma la roccia può apparire di qualsiasi colore.
- Lo scisto è commercialmente importante. Viene utilizzato nella costruzione di mattoni, ceramica, piastrelle e cemento Portland. Il diavolo e l'olio naturali possono essere rimossi dallo scisto bituminoso.
- La roccia può trovarsi nelle spiagge, nei fiumi, nei bacini e negli oceani.
- È comune trovare calcare e arenaria sdraiato vicino allo scisto.
- Lo scisto di solito si verifica sulle foglie.
- Circa il 55% di tutte le rocce sedimentarie sono scisti.
- Alcuni scisti sono probabilmente ricchi di calcio a causa dei fossili che contengono.
- Lo scisto con alto contenuto di allumina viene utilizzato nella produzione di cemento.
- Lo scisto con un alto contenuto di gas naturale è stato recentemente utilizzato come fonte di energia.
- Il quarzo e altri minerali si trovano tipicamente nello scisto.
- Sebbene lo scisto sia normalmente grigio, potrebbe essere nero se contiene troppo materiale carbonioso.
- Circa il 95% della materia organica nella roccia sedimentaria si trova in scisto o fango.
- Shale è creato da un processo chiamato compressione.
- Lo scisto esposto a calore e pressione estremi può variare in forma di ardesia.
- Una volta formato, lo scisto viene solitamente rilasciato in laghi e fiumi con acqua a movimento lento.
- L'argilla è un componente importante nelle rocce scistose.
Una breve panoramica dei nomi delle rocce usati per descrivere le pietre fangose o le rocce da esse derivate:
| Roccia fangosa | Descrizione |
| roccia scistosa | Una roccia laminata e compattata. L'argilla dovrebbe prevalere sul limo. |
| pietra d'argilla | Come lo scisto ma privo della fine laminazione o fissilità. L'argilla dovrebbe prevalere sul limo. |
| Roccia argillosa | Sinonimo di pietra argillosa. |
| argillite | Un tipo di roccia piuttosto debolmente definito. È una roccia compatta e indurita sepolta più in profondità rispetto alla maggior parte delle rocce fangose e può essere considerata una roccia fangosa debolmente metamorfosata. L'argillite non ha la scissione ardesia e non è laminata come lo è il tipico scisto. |
| Pietra fangosa | Un fango indurito privo della fine laminazione caratteristica degli scisti. Il mudstone ha proporzioni più o meno uguali di argilla e limo. "Mudstone" può essere trattato come un termine generale che comprende tutte le varietà di rocce composte principalmente da fango compattato. |
| siltite | Una pietra fangosa in cui il limo predomina sull'argilla. |
| Mudrock | Sinonimo di mudstone. |
| Lutite | Sinonimo di mudstone anche se usato raramente in modo indipendente. Di solito in combinazione con qualche modificatore (la calcilutite è un calcare a grana molto fine). |
| Pelite | Altro sinonimo di mudstone. Può essere usato per descrivere sedimenti a grana fine non consolidati. È anche usato per descrivere i carbonati a grana fine proprio come la lutite. |
| Marna | Un fango calcareo. È una miscela di granuli di argilla, limo e carbonato in varie proporzioni. Può essere consolidato ma in questo caso viene spesso chiamato marna. |
| Sarl | Simile alla marna ma contiene granuli biogenici silicei invece del fango carbonatico. |
| Piccolo | Una miscela di sarl e smarl. |
| Scisto nero | Scisto carbonaceo nero che deve il suo colore alla sostanza organica (>5%). È ricco di minerali solforati e contiene elevate concentrazioni di diversi metalli (V, U, Ni, Cu). |
| Olio di scisto | Una varietà di scisto ricca di materia organica. Produrrà idrocarburi durante la distillazione. |
| Scisto di allume | Simile allo scisto nero, ma la pirite si è parzialmente decomposta formando acido solforico che ha reagito con i minerali costituenti della roccia per formare allume (solfato idrato di potassio-alluminio). È ricco di numerosi metalli, proprio come lo scisto nero, ed è stato estratto come fonte di uranio. |
| Olistostromo | Una massa caotica di fango e clasti più grandi si è formata sott'acqua come una colata di fango spinta dalla gravità. Manca la biancheria da letto. |
| Torbidite | Un sedimento o una roccia depositata da una corrente di torbidità. Questi depositi si formano sott'acqua come una miscela di argilla, limo e acqua che scivola lungo la scarpata continentale (nella maggior parte dei casi). La torbidite è spesso composta da strati alternati di limo e argillosi. |
| flysch | Un vecchio termine oggi in gran parte sostituito da torbidite. |
| Diamittite | Termine puramente descrittivo utilizzato per descrivere qualsiasi roccia sedimentaria contenente clasti più grandi in una matrice a grana fine. La diamittite può formarsi in molti modi, ma nella maggior parte dei casi sembra trattarsi di una cassa glaciale litificata. |
| Tillite | Sedimento litificato scarsamente classificato (clasti più grandi in una matrice fangosa) depositato da un ghiacciaio. Tillite è una cassa litificata. |
| Ardesia | Una roccia metamorfica a grana fine che può essere divisa in fogli sottili (ha una scissione ardesia). L'ardesia nella stragrande maggioranza dei casi è uno scisto/fango metamorfizzato. |
| Metapelite | Qualsiasi pietra fangosa metamorfizzata. Ardesia, fillite e vari scisti sono metapeliti comuni. |
| Fillite | Roccia metamorfica di grado superiore rispetto all'ardesia e inferiore allo scisto. Presenta una caratteristica lucentezza sulle superfici di clivaggio conferitagli dalla platymica e/o grafite cristalli. |
Riferimenti
- Bonewitz, R. (2012). Rocce e minerali. 2a ed. Londra: pubblicazione DK.
- Okeke, OC, e Okogbue, CO (2011). Shales: una revisione delle loro classificazioni, proprietà e importanza per l'industria petrolifera. Rivista globale di scienze geologiche, 9(1), 75-83.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018, 22 ottobre). Shale Rock: geologia, composizione, usi. Recuperato da https://www.thoughtco.com/shale-rock-4165848
- Collaboratori di Wikipedia. (2019, 26 aprile). Scisto. In Wikipedia, l'enciclopedia libera. Estratto 02:01, 9 maggio 2019, da https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Shale&oldid=894256126
