Saturs
- Kas ir slāneklis?
- Slānekļa lietojumi
- Parastā nafta un dabasgāze
- Netradicionāla nafta un dabasgāze
- Slāneklis, ko izmanto māla ražošanai
- Slāneklis, ko izmanto cementa ražošanai
- Naftas slāneklis
- Slānekļa sastāvs
- Slānekļa krāsas
- Melnā un pelēkā slānekļa
- Sarkans, brūns un dzeltens slāneklis
- Zaļā slānekļa
- Slānekļa hidrauliskās īpašības
- Slānekļa augsnes inženiertehniskās īpašības
- Ekspansīvas augsnes
- Slīpuma stabilitāte
- Slānekļa nogulsnēšanās vide
Slāneklis: Slāneklis sadalās plānos gabalos ar asām malām. Tas notiek plašā krāsu diapazonā, ieskaitot sarkanu, brūnu, zaļu, pelēku un melnu. Tas ir visizplatītākais nogulumiežis un ir sastopams nogulumiežu baseinos visā pasaulē.
Kas ir slāneklis?
Slāneklis ir smalkgraudains nogulumiežis, kas veidojas, sablīvējot dūņas un māla lieluma minerālu daļiņas, kuras mēs parasti saucam par “dubļiem”. Šis sastāvs novieto slānekli nogulumiežu kategorijā, kas pazīstama kā "dubļu akmeņi". Slāneklis atšķiras no citiem dubļakmeņiem, jo tas ir skaldāms un laminēts. "Laminēts" nozīmē, ka iežu veido daudzi plāni slāņi. "Sadalāms" nozīmē, ka iezis viegli sadalās plānos gabalos gar laminēšanu.
Slānekļa lietojumi
Dažiem slānekļiem ir īpašas īpašības, kas padara tos par nozīmīgiem resursiem. Melnajos slānekļos ir organisks materiāls, kas dažreiz sadalās, veidojot dabas gāzi vai eļļu. Citas slānekļus var sasmalcināt un sajaukt ar ūdeni, lai iegūtu mālus, kurus var padarīt par dažādiem noderīgiem priekšmetiem.
Parastā naftas un dabasgāzes rezervuārs: Šis zīmējums ilustrē "pretlīniju slazdu", kas satur naftu un dabasgāzi. Pelēko iežu vienības ir necaurlaidīgas slānekļa. Šajās slānekļa vienībās veidojas nafta un dabasgāze, un pēc tam tās migrē uz augšu. Daļa naftas un gāzes nonāk slazdā dzeltenajā smilšakmenī, veidojot naftas un gāzes rezervuāru. Šis ir "parastais" rezervuārs - tas nozīmē, ka eļļa un gāze var plūst caur smilšakmens poru telpu un tikt ražota no akas.
Parastā nafta un dabasgāze
Melnie organiskie slānekļi ir avots daudzām pasaules svarīgākajām naftas un dabasgāzes atradnēm. Šie slānekļi iegūst melno krāsu no sīkām organisko vielu daļiņām, kas nogulsnējas dubļos, no kuriem izveidojās slāneklis. Tā kā dubļi tika aprakti un sasiluši zemē, daļa organisko materiālu tika pārveidoti eļļā un dabasgāzē.
Nafta un dabasgāze to zemā blīvuma dēļ migrēja no slānekļa un augšup pa nogulumu masu. Eļļa un gāze bieži tika ieslodzīti tādu klinšu vienību kā smilšakmens poru vietās (skat. Ilustrāciju). Šos naftas un gāzes atradņu veidus sauc par “parastajiem rezervuāriem”, jo šķidrumi var viegli plūst cauri klinšu porām un ieguves urbumam.
Kaut arī urbšana var iegūt lielu daudzumu naftas un dabasgāzes no rezervuāra ieža, liela daļa no tā paliek ieslodzījumā slānekļa vidē. Šo eļļu un gāzi ir ļoti grūti noņemt, jo tā ir ieslodzīta nelielās poru vietās vai adsorbēta uz māla minerālu daļiņām, kas veido slānekli.
Netradicionāla naftas un gāzes rezervuārs: Šis zīmējums ilustrē jaunās tehnoloģijas, kas ļauj attīstīt netradicionālus naftas un dabasgāzes laukus. Šajos gāzes laukos nafta un gāze tiek turēti slānekļos vai citā necaurlaidīgā iežu vienībā. Šīs naftas vai gāzes iegūšanai ir vajadzīgas īpašas tehnoloģijas. Viens no tiem ir horizontālā urbšana, kurā vertikālā urbums ir novirzīts uz horizontālo tā, lai tas varētu iekļūt lielā rezervuāra klints attālumā. Otrais ir hidrauliskā skaldīšana. Izmantojot šo paņēmienu, daļa akas tiek noslēgta un tiek iesūknēts ūdens, lai radītu pietiekami augstu spiedienu, lai sašķeltu apkārtējo iežu. Rezultāts ir ļoti saplīsis rezervuārs, kuru caururbj garš urbuma garums.
Netradicionāla nafta un dabasgāze
Deviņdesmito gadu beigās dabasgāzes urbšanas uzņēmumi izstrādāja jaunas metodes naftas un dabasgāzes atbrīvošanai, kas ieslodzīta sīkajās slānekļa poru vietās. Šis atklājums bija nozīmīgs, jo atklāja dažas no lielākajām dabasgāzes atradnēm pasaulē.
Teksasas Bārneta slāneklis bija pirmais lielākais dabasgāzes lauks, kas izveidots slānekļa rezervuāra klintī. Gāzes ražošana no Barneta slānekļa bija izaicinājums. Slānekļa poru laukumi ir tik niecīgi, ka gāzei ir grūti pārvietoties pa slānekli un urbumā. Urbēji atklāja, ka viņi var palielināt slānekļa caurlaidību, izsūknējot ūdeni zem urbuma zem spiediena, kas bija pietiekami augsts, lai slāneklis saplīst. Šie lūzumi atbrīvoja daļu gāzes no poru vietām un ļāva šai gāzei plūst uz aku. Šis paņēmiens ir pazīstams kā "hidrauliskā sašķelšana" vai "hidrofrakcionēšana".
Urbēji arī iemācījās urbt līdz slānekļa līmenim un pagriezt aku par 90 grādiem, lai urbtu horizontāli caur slānekļa iežu vienību. Tas izveidoja aku ar ļoti garu "maksas zonu" caur rezervuāra iežu (skat. Attēlu). Šī metode ir pazīstama kā "horizontālā urbšana".
Horizontālā urbšana un hidrauliskā sadalīšana radīja revolūciju urbšanas tehnoloģijai un pavēra ceļu vairāku milzu dabasgāzes lauku attīstībai. To skaitā ir Marcellus slāneklis Apalačos, Haynesville slāneklis Luiziānā un Fayetteville slāneklis Arkanzasā. Šajos milzīgajos slānekļa rezervuāros ir pietiekami daudz dabasgāzes, lai apkalpotu visas Amerikas Savienoto Valstu vajadzības divdesmit vai vairāk gadus.
Slāneklis ķieģeļos un flīzēs: Slānekli izmanto kā izejvielu daudzu veidu ķieģeļu, flīžu, cauruļu, keramikas un citu izstrādājumu ražošanai. Ķieģelis un flīzes ir vieni no visplašāk izmantotajiem un ļoti vēlamajiem materiāliem māju, sienu, ielu un komerciālo būvju celtniecībai. Attēlu autortiesības iStockphoto / Gajs Elliots.
Slāneklis, ko izmanto māla ražošanai
Ikvienam ir kontakts ar izstrādājumiem, kas izgatavoti no slānekļa. Ja jūs dzīvojat ķieģeļu mājā, braucat pa ķieģeļu ceļu, dzīvojat mājā ar dakstiņu jumtu vai glabājat augus "terra cotta" podos, jums katru dienu ir kontakts ar priekšmetiem, kas, iespējams, tika izgatavoti no slānekļa.
Pirms daudziem gadiem šie paši izstrādājumi tika izgatavoti no dabīgā māla. Tomēr intensīva izmantošana noplicināja lielāko daļu mazo māla atradņu. Vajadzīgi jauni izejvielu avoti, ražotāji drīz vien atklāja, ka, sajaucot smalki samaltu slānekli ar ūdeni, iegūst mālu, kam bieži bija līdzīgas vai augstākas īpašības. Mūsdienās lielāko daļu izstrādājumu, kas kādreiz tika ražoti no dabīgā māla, aizstāja ar gandrīz identiskiem izstrādājumiem, kas izgatavoti no māla, kas ražots, smalki samaļot slānekli ar ūdeni.
Akmens un minerālu komplekti: Iegūstiet akmeņu, minerālu vai fosiliju komplektu, lai uzzinātu vairāk par Zemes materiāliem. Labākais veids, kā uzzināt par klintīm, ir, lai būtu pieejami paraugi pārbaudei un pārbaudei.
Slāneklis, ko izmanto cementa ražošanai
Cements ir vēl viens izplatīts materiāls, ko bieži ražo ar slānekli. Lai iegūtu cementu, sasmalcināts kaļķakmens un slāneklis tiek uzkarsēts līdz temperatūrai, kas ir pietiekami augsta, lai iztvaikotu visu ūdeni un sadalītu kaļķakmeni kalcija oksīdā un oglekļa dioksīdā. Oglekļa dioksīds tiek zaudēts kā izmeši, bet no kalcija oksīda apvienojumā ar sakarsētu slānekli veidojas pulveris, kas sacietēs, ja tiks sajaukts ar ūdeni un ļauts nožūt. Cementu izmanto betona un daudzu citu izstrādājumu ražošanai būvniecības nozarē.
Degakmens: Akmens, kas satur ievērojamu daudzumu organisko materiālu cietā kolagēna formā. Līdz 1/3 iežu var būt ciets organisks materiāls. Šis paraugs ir aptuveni četru collu (desmit centimetru) šķērsgriezumā.
Naftas slāneklis
Naftas slāneklis ir iezis, kas satur ievērojamu daudzumu organisko materiālu kolagēna veidā. Līdz 1/3 iežu var būt ciets kolagēns. No naftas slānekļa var iegūt šķidros un gāzveida ogļūdeņražus, bet ieži jāuzsilda un / vai jāapstrādā ar šķīdinātājiem. Tas parasti ir daudz mazāk efektīvs nekā akmeņu urbšana, kas naftu vai gāzi ienesīs tieši akā. Ogļūdeņražu ieguve no degslānekļa rada izmešus un atkritumus, kas rada nopietnas bažas par vidi. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc pasaulē plašās degslānekļa atradnes nav agresīvi izmantotas.
Naftas slāneklis parasti atbilst "slānekļa" definīcijai, jo tas ir "laminēts iezis, kas satur vismaz 67% māla minerālu". Tomēr dažreiz tajā ir pietiekami daudz organisko materiālu un karbonātu minerālu, ka māla minerāli veido mazāk nekā 67% no ieža.
Slānekļa serdes paraugi: Kad slānekli urbj naftas, dabasgāzes vai minerālu resursu novērtēšanai, no akas bieži tiek iegūts kodols. Pēc tam kodolu iežu var pārbaudīt, lai uzzinātu par tā potenciālu un kā resurss varētu tikt vislabāk attīstīts.
Slānekļa sastāvs
Slāneklis ir iezis, kas sastāv galvenokārt no māla lieluma minerālu graudiem. Šie sīkie graudi parasti ir māla minerāli, piemēram, illīts, kaolinīts un smektīts. Slāneklis parasti satur citas māla lieluma minerālu daļiņas, piemēram, kvarcu, chert un laukšpatu. Citas sastāvdaļas varētu būt organiskās daļiņas, karbonātu minerāli, dzelzs oksīda minerāli, sulfīdu minerāli un smagie minerālu graudi. Šīs "citas sastāvdaļas" klintī bieži nosaka slānekļa vide, kurā nogulsnējas, un tās bieži nosaka klints krāsu.
Melnais slāneklis: Bioloģiski bagāts melnais slāneklis. Dabasgāze un eļļa dažreiz ir ieslodzīti mazajos šāda veida slānekļa poru laukumos.
Slānekļa krāsas
Tāpat kā vairumam iežu, slānekļa krāsu bieži nosaka īpašu materiālu klātbūtne nelielā daudzumā. Tikai daži procenti organisko materiālu vai dzelzs var ievērojami mainīt klinšu krāsu.
Slānekļa gāze spēlē: Kopš 1990. gadu beigām desmitiem iepriekš neproduktīvu melno organisko slānekļu ir veiksmīgi attīstīti vērtīgos gāzes laukos. Skatiet rakstu: "Kas ir slānekļa gāze?"
Melnā un pelēkā slānekļa
Melna krāsa nogulumiežos gandrīz vienmēr norāda uz organisko materiālu klātbūtni. Tikai viens vai divi procenti organisko materiālu klintīm var piešķirt tumši pelēku vai melnu krāsu. Turklāt šī melnā krāsa gandrīz vienmēr nozīmē, ka slāneklis, kas veidojas no nogulsnēm, kuras ir nogulsnētas vidē, kurā trūkst skābekļa. Jebkurš skābeklis, kas nonāca vidē, ātri reaģēja ar pūdošajiem organiskajiem gružiem. Ja būtu liels skābekļa daudzums, visi organiskie gruveši būtu sabrukuši. Vide, kurā trūkst skābekļa, nodrošina arī piemērotus apstākļus sulfīdu minerālu, piemēram, pirīta, veidošanai, kas ir vēl viens svarīgs minerāls, kas atrodams lielākajā daļā melno slānekļu.
Organisko gružu klātbūtne melnajos slānekļos padara tos par kandidātiem naftas un gāzes ieguvei. Ja organiskais materiāls pēc aprakšanas tiek konservēts un pareizi uzkarsēts, iespējams, ka tiks iegūta nafta un dabasgāze. Bārneta slāneklis, Marcellus slāneklis, Haynesville slāneklis, Fayetteville slāneklis un citi gāzi ražojošie ieži ir tumši pelēki vai melni slānekļi, no kuriem iegūst dabasgāzi. Ziemeļdakotas Bakken slāneklis un Teksasas Eagle Ford slāneklis ir slānekļa piemēri, no kuriem iegūst eļļu.
Pelēkie slānekļi dažreiz satur nelielu daudzumu organisko vielu. Tomēr pelēkie slānekļi var būt arī akmeņi, kas satur kaļķainus materiālus vai vienkārši māla minerāli, kas iegūst pelēku krāsu.
Utica un Marcellus slāneklis: Domājams, ka divas melnās organiskās slānekļa Apalaču baseinā satur pietiekami daudz dabasgāzes, lai vairākus gadus piegādātu Amerikas Savienotās Valstis. Tie ir Marcellus slāneklis un Utica slāneklis.
Sarkans, brūns un dzeltens slāneklis
Slānekļi, kas tiek nogulsnēti vidē, kurā ir daudz skābekļa, bieži satur sīkas dzelzs oksīda vai dzelzs hidroksīda minerālu daļiņas, piemēram, hematītu, goetītu vai limonītu. Tikai daži procenti šo minerālu, kas izplatīti caur iežu, var radīt sarkanu, brūnu vai dzeltenu krāsu, ko raksturo daudzu slānekļa veidi. Hematīta klātbūtne var radīt sarkano slānekli. Limonīta vai goetīta klātbūtne var radīt dzeltenu vai brūnu slānekli.
Zaļā slānekļa
Laiku pa laikam tiek atrasti zaļie slānekļi. Tam nevajadzētu būt pārsteigumam, jo daži no māla minerāliem un micām, kas veido lielu daļu šo iežu tilpuma, parasti ir zaļgani.
Dabasgāzes slānekļa akas: Mazāk nekā desmit gadu laikā slāneklis ir kļuvis ievērojams enerģētikas nozarē. Jaunas urbšanas un urbuma attīstības metodes, piemēram, hidrauliskā skaldīšana un horizontālā urbšana, var notekļot eļļu un dabasgāzi, kas ieslodzīta organisko slānekļu necaurlaidīgajā matricā. Attēlu autortiesības iStockphoto / Edvards Tods.
Slānekļa hidrauliskās īpašības
Hidrauliskās īpašības ir tādas klints īpašības kā caurlaidība un porainība, kas atspoguļo tās spēju noturēt un pārvadīt tādus šķidrumus kā ūdens, eļļa vai dabasgāze.
Slāneklim ir ļoti mazs daļiņu izmērs, tāpēc starpstāvu atstarpes ir ļoti mazas. Patiesībā tie ir tik mazi, ka eļļai, dabas gāzei un ūdenim ir grūti pārvietoties pa iežu.Tāpēc slāneklis var kalpot kā vāciņš naftas un dabasgāzes slazdos, un tas ir arī ūdenskritums, kas bloķē vai ierobežo gruntsūdeņu plūsmu.
Kaut arī slānekļa starpstāvu atstarpes ir ļoti mazas, tās var aizņemt ievērojamu klints tilpumu. Tas ļauj slāneklim turēt ievērojamu daudzumu ūdens, gāzes vai eļļas, bet zemas caurlaidības dēļ tos nespēj efektīvi pārvadīt. Naftas un gāzes rūpniecība pārvar šos slānekļa ierobežojumus, izmantojot horizontālo urbšanu un hidraulisko skaldīšanu, lai radītu mākslīgu porainību un caurlaidību klintī.
Daži no slānekļa māla minerāliem spēj absorbēt vai adsorbēt lielu daudzumu ūdens, dabasgāzes, jonu vai citu vielu. Šī slānekļa īpašība ļauj tai selektīvi un izturīgi noturēt vai brīvi atbrīvot šķidrumus vai jonus.
Plaša augsnes karte: Amerikas Savienoto Valstu ģeoloģijas dienests ir sagatavojis vispārēju ekspansīvas augsnes karti 48 apakšējiem štatiem.
Slānekļa augsnes inženiertehniskās īpašības
Slānekļi un no tiem iegūtās augsnes ir daži no vissarežģītākajiem materiāliem, uz kuriem balstīties. Tie ir pakļauti izmaiņām apjomā un kompetencē, kas parasti padara tos par neuzticamiem būvniecības substrātiem.
Nogruvums: Slāneklis ir zemes nogruvumiem pakļauta klints.
Ekspansīvas augsnes
Māla minerāliem dažās no slānekļa iegūtās augsnēs ir spēja absorbēt un atbrīvot lielu daudzumu ūdens. Šīs mitruma satura izmaiņas parasti papildina apjoma izmaiņas, kas var būt pat vairāki procenti. Šos materiālus sauc par "ekspansīvām augsnēm". Kad šīs augsnes kļūst mitras, tās uzbriest, un, izžūstot, tās saraujas. Ēkas, ceļus, komunikāciju līnijas vai citas struktūras, kas novietotas uz šiem materiāliem vai to iekšpusē, var novājināt vai sabojāt spēka un tilpuma maiņas kustības. Plašas augsnes ir viens no biežākajiem celtņu cēloņiem ēkām Amerikas Savienotajās Valstīs.
Slānekļa delta: Delta ir nogulšņu atradne, kas veidojas, straumei ienākot stāvošā ūdenstilpē. Ūdens straumes ātrums pēkšņi samazinās, un nogulsnes, ko pārvadā, nogulsnējas apakšā. Deltas ir vietas, kur nogulsnējas vislielākais Zemes dubļu daudzums. Augšējais attēls ir Misisipi deltas satelīta skats, parādot tā izplatīšanas kanālus un starpizdevumu noguldījumus. Spilgti zilais ūdens, kas ieskauj deltu, ir noslogots.
Slīpuma stabilitāte
Slāneklis ir iezis, kas visbiežāk saistīts ar zemes nogruvumiem. Laika apstākļu ietekmē slāneklis tiek pārveidots par māliem bagātu augsni, kurai parasti ir ļoti zema bīdes izturība - it īpaši mitrā stāvoklī. Kad šie zemas izturības materiāli ir mitri un stāvā kalna nogāzē, tie var lēnām vai ātri pārvietoties lejup pa nogāzi. Cilvēku pārslodze vai rakšana bieži izraisa neveiksmi.
Slāneklis uz Marsa: Slāneklis ir arī ļoti izplatīts iezis uz Marsa. Šis foto tika uzņemts ar Mars Curiosity Rover masta kameru. Tas parāda plānslāņainu skaldāmo slānekļu atsegumu Gale krāterī. Zinātkāre izurbusi caurumus Gēla krātera klintīs un spraudeņos identificējusi māla minerālus. NASA attēls.
Slānekļa nogulsnēšanās vide
Dūņu uzkrāšanās sākas ar iežu ķīmisku iedarbību. Šie laikapstākļi sadala akmeņus māla minerālos un citās mazās daļiņās, kas bieži kļūst par vietējās augsnes daļu. Lietus vētra var mazgāt sīkas augsnes daļiņas no zemes un strautos, piešķirot straumēm "dubļainu" izskatu. Kad straume palēninās vai nonāk stāvošā ūdenstilpē, piemēram, ezerā, purvā vai okeānā, dubļu daļiņas nosēžas apakšā. Ja netraucēti un aprakti, šī dubļu uzkrāšanās var tikt pārveidota par nogulumiežu, kas pazīstama kā “dubļakmens”. Šādi veidojas lielākā daļa slānekļu.
Slānekļa veidošanās process neaprobežojas tikai ar Zemi. Marsa rovers ir atraduši daudz atsegumu uz Marsa ar nogulumiežu vienībām, kas izskatās tāpat kā slānekļi, kas atrodami uz Zemes (skat. Fotoattēlu).