Mudrock - Mudrock

Red mudrock in the Ragged Reef Formation ( Pennsylvanian ), Cumberland Basin, Nova Scotia

Mudrocks jsou třídou jemnozrnných siliciclastic sedimentárních hornin . Mezi různé typy mudrocks patří prachovce , jílovce , mudstone , břidlice a břidlice . Většina částic, z nichž je kámen tvoří, jsou menší než 1 / 16  mm (0,0625 mm, 0,00246 palce) a jsou příliš malé pro studium snadno v této oblasti. Na první pohled se typy hornin zdají docela podobné; existují však významné rozdíly ve složení a nomenklatuře.

Došlo k velké neshodě týkající se klasifikace mudrocks. Několik důležitých překážek jejich klasifikace zahrnuje následující:

  1. Mudrocks jsou nejméně doposud chápané a patří k dosud nejuznávanějším sedimentárním horninám.
  2. Studium složek mudrocku je obtížné kvůli jejich maličkosti a náchylnosti k povětrnostním podmínkám na výchozech .
  3. A co je nejdůležitější, vědci akceptují více než jedno klasifikační schéma.

Mudrocks tvoří 50% sedimentárních hornin v geologickém záznamu a jsou snadno nejrozšířenějšími ložisky na Zemi. Jemný sediment je nejhojnějším produktem eroze a tyto sedimenty přispívají k celkové všudypřítomnosti mudrocků. Se zvýšeným tlakem v průběhu času mohou být deskové jílovité minerály zarovnány, což se projeví paralelním vrstvením ( štěpitelností ). Tento jemně uložený materiál, který se snadno rozdělí na tenké vrstvy, se nazývá břidlice , na rozdíl od mudstone . Nedostatek štěpnosti nebo vrstvení v mudstone může být způsoben buď původní strukturou, nebo narušením vrstvení hrabáním organismů v sedimentu před litifikací .

Od počátku civilizace, kdy se hrnčířství a mudbricky vyráběly ručně, až do současnosti byly mudrocks důležité. První kniha o mudrocích, Geologie des Argils od Millota , byla vydána až v roce 1964; vědci, inženýři a producenti ropy však pochopili význam mudrocks od objevení Burgess Shale a příbuznosti mudrocks a ropy. Literatura o tomto všudypřítomném skalním typu v posledních letech roste a technologie i nadále umožňují lepší analýzu.

Nomenklatura

Mudrocks, podle definice, sestávají z nejméně padesáti procent částic bahna . Konkrétně se bahno skládá z bahnitých částic, které mají průměr mezi 1/16 - 1/256 ((1/16) 2 ) milimetru, a částic o velikosti jílu, které jsou menší než 1/256 milimetru.

Mudrocks obsahují většinou jílové minerály a křemen a živce . Mohou také obsahovat následující částice menší než 63 mikrometrů: kalcit , dolomit , siderit , pyrit , markazit , těžké minerály a dokonce i organický uhlík.

Existují různá synonyma pro jemnozrnné siliciclastické horniny obsahující padesát procent nebo více jeho složek méně než 1/256 milimetru. Jílovce , břidlice , lutites a argillites jsou společné kvalifikační, nebo deštníku termíny; termín mudrock se však stále více stává terminologií volby sedimentárních geologů a autorů.

Termín „mudrock“ umožňuje další dělení prachovce , jílovce , mudstone a břidlice . Například by byl prachovec vyroben z více než 50 procent zrn, což odpovídá 1/16 - 1/256 milimetru. „Břidlice“ označuje štěpnost, což znamená schopnost snadno se rozloučit nebo rozbít paralelně se stratifikací. Siltstone, mudstone a claystone znamená litifikovaný nebo tvrzený detritus bez štěpnosti.

Celkově mohou být „mudrocks“ nejužitečnějším kvalifikačním termínem, protože umožňuje, aby byly horniny rozděleny podle jejich největší části přispívajících zrn a jejich příslušné velikosti zrna, ať už bahna, jílu nebo bahna.

Typ Min. Zrno Maximální zrno
Claystone 0 μm 4 μm
Bláto 0 μm 64 μm
Siltstone 4 μm 64 μm
Břidlice 0 μm 64 μm
Břidlice na na

Claystone

Claystone na Slovensku

Cílový kámen je litifikovaný a nerozštěpitelný mudrock. Aby mohla být skála považována za jílovec, musí se skládat z nejméně padesáti procent jílu ( fylosilikáty ), jehož částice měří méně než 1/256 milimetru. Hliněné minerály jsou nedílnou součástí mudrocks a představují objemově první nebo druhou nejhojnější složku. Dělají bláto soudržné a plastické nebo schopné proudit. Jílové minerály jsou obvykle velmi jemně zrnité a představují nejmenší částice rozpoznané v mudrocks. Křemen, živce, oxidy železa a uhličitany však mohou také zvětrávat na velikost typických jílových minerálních zrn.

Pro srovnání velikosti je částice o velikosti jílu 1/1 000 velikosti pískového zrna. To znamená, že jílovitá částice bude cestovat 1000krát dále při konstantní rychlosti vody, což vyžaduje klidnější podmínky pro osídlení.

Tvorba jílu je dobře známa a může pocházet z půdy, sopečného popela a zalednění. Starověké mudrocks jsou dalším zdrojem, protože zvětrávají a snadno se rozpadají. Živce, amfiboly, pyroxeny a vulkanické sklo jsou hlavními dárci jílovitých minerálů.

Bláto

Mudstone je siliciclastická sedimentární hornina, která obsahuje směs částic bahna a jílu (alespoň 1/3 každé).

Terminologii „mudstone“ nelze zaměňovat s Dunhamovým klasifikačním schématem pro vápence. V Dunhamově klasifikaci je mudstone jakýkoli vápenec obsahující méně než deset procent uhličitanových zrn. Všimněte si, že siliciclastický mudstone se nezabývá uhličitanovými zrny. Friedman, Sanders a Kopaska-Merkelová (1992) navrhují použití „vápenného mudstone“, aby nedošlo k záměně se siliciclastickými horninami.

Siltstone

Siltstone na UAT, Estonsko

Siltstone je litifikovaný, neodštěpitelný mudrock. Aby mohla být skála pojmenována jako prachovec, musí obsahovat přes padesát procent bahna. Silt je jakákoli částice menší než písek, 1/16 milimetru a větší než hlína, 1/256 milimetru. Silt je považován za produkt fyzického zvětrávání, které může zahrnovat zmrazení a rozmrazení, tepelnou roztažnost a uvolnění tlaku. Fyzické zvětrávání nezahrnuje žádné chemické změny ve skále a lze jej nejlépe shrnout jako fyzické rozpadnutí skály.

Jeden z nejvyšších podílů bahna na Zemi je v Himalájích, kde jsou fylity vystaveny dešťovým srážkám dosahujícím až pěti až deseti metrů (16 až 33 stop) ročně. Křemen a živce jsou největšími přispěvateli do bahnité říše a bahno má tendenci být nekohezní, neplastické, ale může snadno zkapalnit.

V terénu lze provést jednoduchý test, který určí, zda je hornina bahenní kámen, či nikoli, a to je přiložit horninu k zubům. Pokud se skála cítí na zubech „drsná“, pak je to prachový kámen.

Břidlice

Marcellus Shale, New York
Černá břidlice s pyritem

Břidlice je jemnozrnný, tvrdý, laminovaný mudrock, sestávající z jílových minerálů a křemenného a živcového bahna. Břidlice je litifikovaná a štěpitelná. Musí mít alespoň 50 procent jeho částic měřících méně než 0,062 mm. Tento termín je omezen na jílovité nebo jílovité horniny.

Existuje mnoho druhů břidlic, včetně vápnitých a organicky bohatých; černá břidlice nebo organicky bohatá břidlice si však zaslouží další hodnocení. Aby břidlice byla černou břidlicí, musí obsahovat více než jedno procento organického uhlíku. Dobrá zdrojová hornina pro uhlovodíky může obsahovat až dvacet procent organického uhlíku. Obecně platí, že černá břidlice přijímá svůj příliv uhlíku z řas , které se rozpadají a tvoří bláto známé jako sapropel . Když se tento mok vaří při požadovaném tlaku, hloubce tři až šest kilometrů (1,8 až 3,7 mil) a teplotě 90–120 ° C (194–248 ° F), vytvoří kerogen . Kerogen může být zahříván a poskytuje až 10–150 amerických galonů (0,038–0,568 m 3 ) přírodního ropného a plynového produktu na tunu horniny.

Břidlice

Břidlicová střecha

Břidlice je tvrdý mudstone, který prošel metamorfózou a má dobře vyvinutý štěpení. Prošla metamorfózy při teplotách mezi 200-250 ° C (392-482 ° F), nebo extrémní deformace. Vzhledem k tomu, že břidlice se tvoří v nižší říši metamorfózy, na základě tlaku a teploty si břidlice zachovává stratifikaci a lze ji definovat jako tvrdou, jemnozrnnou horninu.

Břidlice se často používá jako střešní krytina, podlaha nebo staromódní kamenné zdi. Má atraktivní vzhled a je žádoucí ideální štěpení a hladká struktura.

Tvorba bahna a mudrocků

Většina mudrocks se tvoří v oceánech nebo jezerech, protože tato prostředí poskytují klidné vody nezbytné pro depozici. Ačkoli mudrocks lze nalézt v každém depozičním prostředí na Zemi, většina se nachází v jezerech a oceánech.

Doprava a dodávky bahna

Silné srážky zajišťují kinetický pohyb nezbytný pro transport bahna, hlíny a bahna. Jihovýchodní Asie, včetně Bangladéše a Indie, dostává velké množství deště od monzunů, které pak odplavují sediment z Himálaje a okolních oblastí do Indického oceánu.

Teplé a vlhké podnebí je nejlepší pro zvětrávání skal a na oceánských šelfech u tropických pobřeží je více bláta než na mírných nebo polárních šelfech. Například systém Amazon má třetí největší zatížení sedimentů na Zemi, přičemž srážky dodávají jíl, bahno a bahno z And v Peru, Ekvádoru a Bolívii.

Řeky, vlny a příbřežní proudy oddělují bahno, bahno a jíl od písku a štěrku kvůli rychlosti pádu. Delší řeky s nízkým sklonem a velkými povodími mají nejlepší nosnost bahna. Řeka Mississippi, dobrý příklad dlouhé řeky s nízkým spádem a velkým množstvím vody, bude nést bahno ze svých nejsevernějších částí a ukládat materiál do své delty ovládané bahnem.

Mudrocková depoziční prostředí

Níže je uveden seznam různých prostředí, která fungují jako zdroje, způsoby dopravy do oceánů a prostředí depozice pro mudrocks.

Lužní prostředí

Ganga v Indii, žlutá v Číně a dolní Mississippi ve Spojených státech jsou dobrým příkladem naplavených údolí. Tyto systémy mají kontinuální zdroj vody a mohou přispívat bahnem přes sedimentaci přes břeh, když se během záplav ukládá přes břeh bahno a bahno, a sedimentaci ramen, kde je opuštěný proud naplněn bahnem.

Aby aluviální údolí existovalo, musí existovat vysoce vyvýšená zóna, obvykle pozvednutá aktivním tektonickým pohybem, a spodní zóna, která funguje jako potrubí pro vodu a sediment do oceánu.

Ledovce

Obrovské množství bahna a pokladny se vytváří zaledněním a ukládá se na pevninu jako pokladnice a v jezerech. Ledovce mohou erodovat již náchylné bahnité útvary a tento proces zvyšuje ledovou produkci jílu a bahna.

Severní polokoule obsahuje 90 procent světových jezer větších než 500 km (310 mi) a mnoho z nich vytvořily ledovce. Vklady jezer vytvořené zaledněním, včetně hlubokého ledovcového odmašťování, jsou hojné.

Ne ledovcová jezera

Ačkoli ledovce tvořily 90 procent jezer na severní polokouli, nejsou zodpovědné za vznik starověkých jezer. Starověká jezera jsou největší a nejhlubší na světě a pojmou až dvacet procent dnešních ropných nádrží. Jsou také druhým nejhojnějším zdrojem mudrocks, za mořskými mudrocks.

Starodávná jezera vděčí za své množství mudrocků svému dlouhému životu a hustým usazeninám. Tato ložiska byla náchylná ke změnám kyslíku a dešťových srážek a nabízejí spolehlivou zprávu o konzistenci paleoklimatu.

Delty

Mississippi Delta

Delta je subaeriální nebo podvodní ložisko vytvořené tam, kde řeky nebo potoky ukládají sediment do vodního útvaru. Delty, jako Mississippi a Kongo, mají obrovský potenciál pro ukládání sedimentů a mohou přesouvat sedimenty do hlubokých oceánských vod. Prostředí delty se nachází v ústí řeky, kde se její vody zpomalují při vstupu do oceánu a ukládají se bahno a jíl.

Nízkoenergetické delty, které ukládají velké množství bahna, se nacházejí v jezerech, zálivech, mořích a malých oceánech, kde jsou také nízké pobřežní proudy. Delty bohaté na písek a štěrk jsou vysokoenergetické delty, kde dominují vlny a bláto a bahno se přenáší mnohem dále od ústí řeky.

Pobřežní čáry

Pobřežní proudy, zásoby bahna a vlny jsou klíčovým faktorem při ukládání bahna na pobřeží. Řeka Amazonka dodává do pobřežní oblasti severovýchodní Jižní Ameriky 500 milionů tun sedimentu, který je většinou jíl. 250 tun tohoto sedimentu se pohybuje podél pobřeží a je uloženo. Velká část nahromaděného bahna je tlustá více než 20 metrů a zasahuje 30 kilometrů do oceánu.

Velká část sedimentu neseného Amazonkou může pocházet z Andských hor a konečná vzdálenost urazená sedimentem je 6000 km (3700 mi).

Mořské prostředí

70 procent zemského povrchu pokrývá oceán a v mořském prostředí najdeme nejvyšší podíl mudrocků na světě. V oceánu se nachází velká část boční kontinuity, na rozdíl od kontinentů, které jsou uzavřeny.

Ve srovnání s tím jsou kontinenty dočasnými správci bahna a bahna a nevyhnutelným domovem mudrockových sedimentů jsou oceány. Níže se podívejte na mudrockový cyklus, abyste pochopili pohřeb a oživení různých částic

V oceánech existují různá prostředí, včetně hlubinných příkopů, hlubinných plání, vulkanických podmořských hor, konvergentních, divergentních a transformačních okrajů desek. Nejen, že je země hlavním zdrojem oceánských sedimentů, ale přispívají také organismy žijící v oceánu.

Světové řeky přepravují největší objem suspendovaných a rozpuštěných břemen a bahna do moře, kde jsou uloženy na oceánských šelfech. Na pólech se ledovce a plovoucí kapky ledu ukládají přímo na mořské dno. Větry mohou poskytnout jemnozrnný materiál ze suchých oblastí a přispívají také výbušné sopečné erupce. Všechny tyto zdroje se liší mírou svého příspěvku.

Sediment se pohybuje do hlubších částí oceánů gravitací a procesy v oceánu jsou srovnatelné s těmi na souši.

Poloha má velký dopad na typy mudrocks nalezených v oceánském prostředí. Například řeka Apalachicola , která se vypouští v subtropech Spojených států, nese až šedesát až osmdesát procent kaolinitového bahna, zatímco Mississippi nese pouze deset až dvacet procent kaolinitu.

Mudrockový cyklus

Začátek života mudrocku si můžeme představit jako sediment na vrcholu hory, který mohl být povznesen deskovou tektonikou nebo vystřelen do vzduchu ze sopky. Tento sediment je vystaven dešti, větru a gravitaci, která poškozuje a rozpadá skálu povětrnostními vlivy. Produkty zvětrávání, včetně částic od hlíny po bahno, oblázky a balvany, jsou transportovány do níže uvedené pánve, kde může ztuhnout do jedné, pokud má mnoho sedimentárních typů kamenů.

Mudrock se nakonec bude pohybovat v kilometrech pod podpovrchem, kde tlak a teplota uvaří mudstone do metamorfované ruly. Metamorfovaná rula se dostane na povrch znovu jako country rock nebo jako magma v sopce a celý proces začne znovu.

Důležité vlastnosti

Barva

Mudrocks se tvoří v různých barvách, včetně: červené, fialové, hnědé, žluté, zelené a šedé a dokonce i černé. Šedé odstíny jsou nejčastější v mudrocks a tmavší barvy černé pocházejí z organických uhlíků. Zelené mudrocks se tvoří za redukčních podmínek, kde se organická hmota rozkládá spolu s železitým železem. Mohou se také vyskytovat v mořském prostředí, kde se pelagické nebo volně plovoucí druhy usazují z vody a rozkládají se v bahně. Červené mudrocks se tvoří, když se železo v mudrocku oxiduje, a v závislosti na intenzitě červené barvy lze určit, zda je hornina plně oxidována.

Fosílie

Burgess Shale

Fosílie jsou dobře zachovány v mudrockových formacích, protože jemnozrnná hornina chrání fosilie před erozí, rozpuštěním a dalšími procesy eroze. Fosílie jsou zvláště důležité pro záznam minulých prostředí. Paleontologové se mohou podívat na konkrétní oblast a určit druh a množství fosilií v mudrocku a určit slanost, hloubku vody, teplotu vody, zákal vody a rychlost sedimentace.

Jedním z nejznámějších mudrockových útvarů je Burgess Shale v západní Kanadě, který vznikl během kambriu. Na tomto místě byla měkká tělesná stvoření zachována, částečně jako celek, působením bahna v moři. Pevné kostry jsou obecně jediné zbytky starověkého života zachovány; Burgess Shale však zahrnuje tvrdé části těla, jako jsou kosti, kostry, zuby, a také měkké části těla, jako jsou svaly, žábry a zažívací ústrojí. Burgessova břidlice je jedním z nejvýznamnějších fosilních míst na Zemi a uchovává nesčetné exempláře 500 milionů let starých druhů a k její ochraně dochází díky ochraně mudrocku.

Další pozoruhodnou formací je Morrisonská formace . Tato oblast pokrývá 1,5 milionu čtverečních mil a táhne se od Montany po Nové Mexiko ve Spojených státech. Je považován za jedno z nejvýznamnějších světových pohřebišť dinosaurů a jeho mnoho fosilií lze nalézt v muzeích po celém světě. Tato stránka obsahuje fosilie dinosaurů z několika druhů dinosaurů, včetně Allosaurus , Diplodocus , Stegosaurus a Brontosaurus . Tam jsou také lungfish, sladkovodní měkkýši, kapradiny a jehličnany. Toto ložisko bylo tvořeno vlhkým tropickým podnebím s jezery, bažinami a řekami, které ukládaly mudrock. Mudrock nevyhnutelně uchoval nespočet vzorků z pozdní jury před zhruba 150 miliony let.

Ropa a zemní plyn

Mudrocks, zejména černá břidlice, jsou zdrojem a kontejnery vzácných ropných zdrojů po celém světě. Protože mudrocks a organický materiál vyžadují klidné vodní podmínky pro depozici, mudrocks jsou nejpravděpodobnějším zdrojem pro ropu. Mudrocks mají nízkou pórovitost, jsou nepropustné, a často, pokud mudrock není černá břidlice, to zůstane užitečné jako těsnění pro ropné a zemní plynové nádrže. V případě ropy nacházející se v nádrži není hornina obklopující ropu zdrojovou horninou, zatímco černá břidlice je zdrojovou horninou.

Důležitost

Jak bylo uvedeno výše, mudrocks tvoří padesát procent sedimentárního geologického záznamu Země. Jsou na Zemi velmi rozšířené a důležité pro různá průmyslová odvětví.

Metamorfovaná břidlice může obsahovat smaragd a zlato a mudrocks může hostit rudné kovy, jako je olovo a zinek. Mudrocks jsou důležité pro uchování ropy a zemního plynu, kvůli jejich nízké pórovitosti, a jsou běžně používány inženýry k zabránění úniku škodlivých tekutin ze skládek.

Pískovce a uhličitany zaznamenávají vysokoenergetické události v naší historii a jejich studium je mnohem snazší. Mezi vysokoenergetickými událostmi jsou vsunuty mudrockové útvary, které v historii naší Země zaznamenaly klidnější, normální podmínky. Jedná se o klidnější, normální události naší geologické historie, kterým dosud nerozumíme. Pískovce poskytují velký tektonický obraz a některé náznaky hloubky vody; mudrocks zaznamenávají obsah kyslíku, obecně bohatší fosilní hojnost a rozmanitost a mnohem informativní geochemii.

Jako uznání někdy nedoceněného významu bahna a mudrocků pro vědy o Zemi pojmenovala londýnská geologická společnost rok 2015 jako „Rok bahna“.

Reference