셰일

Shale
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셰일
퇴적암
Chattanooga Shale (Upper Devonian; Burkesville West Rt. 90 roadcut, Kentucky, USA) 25 (40541681100).jpg
셰일
구성.
점토광물 및 석영

셰일은 진흙 광물과 다른 광물, 특히 석영과 석영과 석회암 등의 [1]작은 조각들이 섞인 진흙으로 이루어진 미세한 쇄설 퇴적암입니다.셰일은 두께가 1cm 미만인 얇은 층(층)으로 쪼개지는 경향이 있다.이 성질을 [1]분열성이라고 합니다.셰일은 가장 흔한 퇴적암이다.[2]

셰일이라는 용어는 점토가 풍부한 핵분열성 진흙 [3]바위의 좁은 의미보다는 근본적으로 진흙 바위와 동의어로 더 폭넓게 적용될 수 있다.

식감

셰일은 전형적으로 다양한 분열 정도를 보인다.셰일 내 점토 미네랄 플레이크의 평행한 방향 때문에, 그것은 얇은 층으로 나뉘고, 종종 갈라지고, 그렇지 않으면 구별할 수 없는 층 [4]평면에 보통 평행합니다.유사한 성분과 입자 크기(0.0625mm 미만)의 비분열성 암석은 진흙석(1/3 ~ 2/3 실트 입자) 또는 점토석(1/3 실트 미만)으로 표현된다.입자 크기는 비슷하지만 점토가 적기 때문에 (2/3 실트보다 크다) 더 단단한 암석은 [4][5]실트석입니다.

미국 루이지애나주에서 유정을 시추하는 동안 셰일 시추 샘플.모래알 = 직경 2mm

구성 및 색상

산화상태 및 유기탄소함유량 기준 셰일 색상표

셰일즈는 전형적으로 회색이며 점토 광물과 석영 알갱이로 구성되어 있습니다.다양한 양의 작은 성분들이 추가되면 바위의 색이 변한다.빨간색, 갈색 및 녹색은 산화철(헤마타이트 – 빨간색), 수산화철(고에타이트 – 갈색 및 리모나이트 – 노란색) 또는 미량 광물(염소산염, 비오타이트 및 일라이트 – 녹색)[4]을 나타냅니다.산화(철) 상태의 철이 환원([6]철) 상태의 철로 변환됨에 따라 색이 붉은색에서 녹색으로 바뀝니다.흑색 셰일은 1% 이상의 탄소질 물질이 존재하기 때문에 발생하며 감소 [4]환경을 나타냅니다.옅은 파란색에서 청록색 셰일즈는 전형적으로 탄산염 [7]광물이 풍부합니다.

클레이는 셰일즈와 다른 진흙돌의 주요 성분이다.대표되는 점토광물은 주로 카올리나이트, 몬모릴로나이트, 일라이트로 구성되어 있다.후기 제3차 진흙석의 점토 광물은 확장 가능한 스멕타이트인 반면, 오래된 암석(특히 고생대 중기와 초기 셰일즈)에서는 악암이 우세하다.스멕타이트가 일라이트로 변환되면 실리카, 나트륨, 칼슘, 마그네슘, 철분, 물이 생성됩니다.이 방출된 원소들은 자생성 석영, 샤트, 칼사이트, 돌로마이트, 앵커라이트, 헤마이트, 알바이트를 형성하며, 모두 셰일즈 및 기타 [4]진흙암에서 발견되는 사소한(석영 제외) 광물로 거슬러 올라간다.전형적인 셰일은 약 58%의 점토 광물, 28%의 석영, 6%의 장석, 5%의 탄산염 광물, 2%의 [8]산화철로 구성되어 있습니다.대부분의 석영은 [9]자생성(증착 후 셰일 내에서 결정화됨)이 아니라 유해물(셰일을 형성한 원래 퇴적물의 일부)이다.

셰일즈와 다른 진흙 바위들은 모든 퇴적암에 유기물의 약 95%를 포함하고 있다.그러나 이는 평균적인 셰일 질량의 1% 미만이다.무독성 상태에서 형성되는 블랙 셰일즈는 철(Fe2+) 및 황(S2−)과 함께 환원된 유리 탄소를 함유하고 있습니다.비정질 황화철은 탄소와 함께 검은 [4]색을 만든다.비정질 황화철은 점차 황철광으로 바뀌어 중요한 색소가 아니기 때문에 어린 셰일즈는 약간의 탄소 함유량(1% 미만)에도 불구하고 황화철 함량에서 상당히 어두운 반면 고대 셰일에서의 검은 색상은 탄소 [7]함유량이 높다는 것을 나타냅니다.

대부분의 셰일즈는 [10]해양성이고, 셰일 형성의 지하수는 종종 고염수이다.셰일이 반투과성 매체로 작용하여 용해된 [11][12]소금을 유지하면서 물이 통과할 수 있게 한다는 증거가 있다.

형성

셰일을 구성하는 미세 입자는 더 큰 모래 입자가 퇴적된 후에도 오랫동안 물에 떠 있을 수 있다.그 결과 셰일즈는 일반적으로 매우 느리게 이동하는 물에 퇴적되며, 종종 호수나 석호 퇴적물, 강 삼각주, 범람원 및 파도 [13]기반 아래 앞바다에서 발견된다.두터운 셰일 퇴적물이 고대 대륙의[13] 가장자리와 전토 [14]분지 근처에서 발견됩니다.가장 널리 퍼져있는 셰일층 중 일부는 육지 바다에 의해 퇴적되었다.검은 셰일즈는[8] 판게아가 해체되는 동안 대서양 개방과 관련된 단층 경계 침전지에 퇴적된 대서양 변두리의 백악기 지층에서 흔히 볼 수 있다.이 분지들은 부분적으로 좁은 대서양에서의 제한된 순환 때문이기도 하고, 부분적으로 매우 따뜻한 백악기의 바다에는 오늘날 [15]심해에 산소를 공급하는 차가운 바닥수의 순환이 부족했기 때문이기도 하다.

개별 점토 입자의 [16]침전 속도가 매우 느리기 때문에 대부분의 점토는 골재와 응집체로 퇴적되어야 한다.점토가 고염수 [17]바닷물과 접촉하면 응집 속도가 매우 빠르다.개별 점토 입자는 크기가 4미크론 미만인 반면, 응집으로 생성된 점토 입자의 덩어리는 크기가 수십미크론에서 직경이 700미크론 이상까지 다양합니다.응집체는 물이 풍부하게 시작하지만, 점토 광물이 시간이 지나면서 더 단단하게 결합되면서 많은 물이 응집체로부터 배출됩니다.[18]응집이 억제되는 곳에서는 사료를 여과하는 유기체에 의한 점토 펠릿화가 중요하다.필터 공급기는 미국 걸프 [19]해안을 따라 평방 킬로미터 당 약 12 미터 톤의 점토 알갱이를 생산한다.

퇴적물이 계속 축적됨에 따라, 더 오래되고 더 깊이 묻힌 퇴적물은 디아제네시스를 겪기 시작합니다.이것은 대부분 점토와 실트 [20][21]입자의 압축과 석화로 구성됩니다.발생으로 묘사되는 디아제네시스의 초기 단계는 얕은 깊이(수십 미터)에서 일어나며,[22] 약간의 압축만으로 퇴적물의 생물 동요와 광물학적 변화를 특징으로 합니다.황철광은 이 디아제네시스 [8][23]단계에서 무독성 진흙에서 형성될 수 있다.

깊은 매몰은 대부분의 압축과 석화가 이루어지는 중간생성을 수반한다.퇴적물이 쌓이는 퇴적물로부터 압력이 증가함에 따라 퇴적물 입자가 보다 콤팩트한 배열로 이동하고 연성 입자(점토 광물 입자 등)가 변형되어 기공 공간이 [24]감소합니다.이러한 물리적 압축 외에 압력 용액을 통해 화학적 압축이 발생할 수 있습니다.곡류 사이의 접촉점은 가장 큰 압력을 받고 있으며, 변형된 광물은 곡류의 나머지 부분보다 용해성이 더 높습니다.그 결과 접점이 용해되어 입자가 [21]밀착할 수 있다.

셰일은 압축 과정에서 균열이 생기는데, 아마도 점토 입자의 원래 열린 골격의 기계적 압축에 의한 것일 것이다.그 입자들은 셰일 특유의 [25]직물을 만드는 평행한 층으로 강하게 방향을 잡게 된다.균열성은 두꺼운 [26]포메이션에서 깊이에 따라 달라지지 않기 때문에 압축 프로세스 초기에 비교적 얕은 깊이에서 발생할 수 있다.카올리나이트 플레이크는 다른 점토에 비해 평행층으로 정렬하는 경향이 적기 때문에, 카올리나이트가 풍부한 점토는 셰일보다 비분열성 토석을 형성할 가능성이 높다.반면 검은 셰일즈는 탄화수소 분자가 점토 입자의 표면에 결합하기 때문에 종종 매우 뚜렷한 분열성(종이 셰일즈)을 가지고 있으며,[27] 이는 입자 간의 결합을 약화시킨다.

석화는 깊이의 온도가 상승하면 곡물을 결합하는 시멘트의 퇴적을 촉진하기 때문에 압축과 밀접하게 뒤따릅니다.압력용액은 변형된 접촉점에서 용해된 광물이 변형되지 않은 모공 공간에 재증착되기 때문에 시멘트에 기여한다.점토광물도 변경될 수 있다.예를 들어, 스멕타이트는 약 55~200°C(130~390°F)의 온도에서 일라이트(Illite)로 변경되어 이 과정에서 [8]물이 방출됩니다.다른 변화 반응으로는 120~150°C(250~300°F)[8]의 온도에서 스멕타이트에서 아염소산염으로, 카올리네이트에서 일라이트로의 변화가 있다.이러한 반응으로 인해 일라이트는 선캄브리아 셰일즈의 80%를 구성하고 젊은 [28]셰일즈의 약 25%를 구성합니다.

매몰된 셰일의 지붕은 디아제네시스의 세 번째이자 마지막 단계인 텔로제네시스(telogenesis)[22]를 수반한다.침식이 매장 깊이를 감소시키므로 운석수에 대한 새로운 노출은 2차 다공성을 만들기 위해 시멘트 일부를 용해시키는 것과 같은 셰일에 추가적인 변화를 일으킨다.황철광은 석고를 [21]생성하기 위해 산화되어도 된다.

검은 셰일즈는 특히 산화되지 않은 탄소가 풍부하기 때문에 어둡다.일부 고생대 및 중생대 지층에서 흔히 볼 수 있는 검은 셰일즈는 정체된 [8]물기둥과 같은 무독성 감소 환경에 퇴적되었다.일부 검은 셰일즈는 몰리브덴, 우라늄, 바나듐, 아연과 [8][29][30][31]같은 풍부한 중금속을 함유하고 있다.농축된 값은 침전 중 또는 침전 후 열수성 유체로부터의 투입 또는 오랜 [30][32][33]침전 기간 동안 바닷물로부터의 축적을 느리게 하는 것으로 알려져 논란의 여지가 있다.

화석, 동물의 흔적 또는 굴 그리고 심지어 빗방울 흔적들은 때때로 셰일 층 표면에 보존된다.셰일즈는 황철광, 아파타이트 또는 다양한 탄산염 [34]광물로 구성된 응고물을 포함할 수도 있다.

변성 작용의 열과 압력에 영향을 받기 쉬운 셰일즈는 슬레이트라고 알려진 단단하고 분열성 있는 변성암으로 변성된다.변성 경사가 계속 증가하면 필라이트, 편마암,[35] 편마암 순으로 배열됩니다.

탄화수소원암으로서

셰일은 탄화수소의 가장 흔한 원천 [8]암석입니다.대부분의 셰일층에 거친 퇴적물이 없다는 것은 퇴적분지의 물속에 강한 전류가 없다는 것을 반영한다.이것들은 물을 산소화하고 유기물이 축적되기 전에 파괴했을지도 모른다.셰일층의 탄산염 암석의 부재는 탄산염 골격을 분비했을 수 있는 유기체의 부재를 반영하며, 또한 무산소 환경 때문일 수 있다.그 결과 퇴적암에 있는 유기물의 약 95%가 셰일즈와 다른 진흙암에서 발견됩니다.개별 셰일층은 일반적으로 약 1%의 유기물 함량을 가지고 있지만, 가장 풍부한 원천암은 40%의 유기물을 [36]함유하고 있을 수 있다.

셰일의 유기물은 시간이 지남에 따라 원래의 단백질, 다당류, 지질, 그리고 다른 유기 분자에서 케로겐으로 전환되고, 더 높은 매장 깊이에서 발견되는 더 높은 온도에서 흑연과 [37]석유로 변환됩니다.

과거 채굴 용어

19세기 중반 이전에는 슬레이트, 셰일, 편암이라는 용어가 뚜렷하게 [38]구분되지 않았다.지하 탄광의 맥락에서, 셰일은 [39]20세기까지 종종 슬레이트라고 불렸다.석탄층과 관련된 검은 셰일은 검은 [40]금속이라고 불린다.

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Wikimedia Commons는 Shale과 관련된 미디어를 가지고 있다.
  • 바켄층 – 원유 생산으로 알려진 지질암층
  • Barnett Shale – 미국 텍사스의 지질 형성
  • 베어포 형성 – 북미의 지질 형성
  • 버지스 셰일 – 화석의 부드러운 부분이 보존된 캐나다 록키 산맥의 암석 형성
  • 마르셀루스 형성 – 퇴적암 중기의 데본기 시대 단위
  • 마존크릭 화석층– 일리노이주 국립 사적 등록 보존 라거슈테트
  • 오일 셰일 – 케로겐을 함유한 유기 고립자 퇴적암
  • 셰일 가스 – 셰일 형성에 갇힌 천연가스
  • 휠러 셰일 – 3엽충 화석으로 유명한 유타주의 지질층
  • 비아나마타 셰일

레퍼런스

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외부 링크

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