Kaljud

Kilda



Põlevkivi on kõige arvukam settekivim ja settebasseinides kogu maailmas.


Põlevkivi: Põlevkivi puruneb teravate servadega õhukesteks tükkideks. See on saadaval laias värvivalikus, sealhulgas punane, pruun, roheline, hall ja must. See on kõige tavalisem settekivim ja seda leidub settebasseinides kogu maailmas.

Mis on põlevkivi?

Põlevkivi on peeneteraline settekivim, mis moodustub muda ja savimõõduga mineraalosakeste kokkusurumisel, mida me tavaliselt nimetame "mudaks". See kompositsioon paigutab põlevkivi settekivimite kategooriasse, mida nimetatakse "mudakivideks". Põlevkivi eristub teistest mudakividest seetõttu, et see on lõhustuv ja lamineeritud. "Lamineeritud" tähendab, et kivim koosneb paljudest õhukestest kihtidest. "Lõhustuv" tähendab, et kivim jaguneb piki lamineerimist hõlpsalt õhukesteks tükkideks.

Põlevkivi kasutus

Mõnel kildel on spetsiaalsed omadused, mis muudavad need oluliseks ressursiks. Mustad kildad sisaldavad orgaanilisi aineid, mis mõnikord lagunevad maagaasi või õli moodustamiseks. Teisi kilde saab purustada ja veega segada, et saada savid, millest saab mitmesuguseid kasulikke esemeid.

Tavaline nafta- ja maagaasimahuti: See joonis illustreerib "antikliinide lõksu", mis sisaldab naftat ja maagaasi. Halli kiviüksused on veekindlad. Nendes kildaplokkides moodustub nafta ja maagaas ning need liiguvad seejärel ülespoole. Osa naftast ja gaasist jääb lõksu kollasesse liivakivi, moodustades õli- ja gaasimahuti. See on "tavapärane" reservuaar - see tähendab, et õli ja gaas võivad voolata läbi liivakivi pooriruumi ja toota kaevust.

Tavaline nafta ja maagaas

Mustad orgaanilised põlevkivid on paljude maailma tähtsamate nafta- ja maagaasimaardlate lähtekivim. Need kildad omandavad musta värvi orgaaniliste ainete pisikestest osakestest, mis ladestuvad mudaga, millest kilda moodustas. Kuna muda maeti ja soojenes maa sisse, muudeti osa orgaanilisest materjalist õliks ja maagaasiks.

Nafta ja maagaas liikusid madala tiheduse tõttu settekoguse kaudu põlevkivist välja ja ülespoole. Nafta ja gaas jäid sageli kinni kivimikihi, näiteks liivakivi, pooriruumidesse (vt illustratsiooni). Seda tüüpi nafta- ja gaasimaardlaid nimetatakse "tavalisteks reservuaarideks", kuna vedelikud võivad hõlpsalt voolata läbi kivimi pooride ja kaevandamiskaevu.

Ehkki puurimine võib reservuaarikivist eraldada suures koguses naftat ja maagaasi, jääb suur osa sellest põlevkivi lõksu. Seda õli ja gaasi on väga raske eemaldada, kuna see on kinni väikestes poorides või adsorbeerunud põlevkivi moodustavate savi mineraalosakeste külge.

Tavatu nafta- ja gaasimahuti: See joonis illustreerib uusi tehnoloogiaid, mis võimaldavad arendada ebatraditsioonilisi nafta- ja maagaasivälju. Nendes gaasiväljades hoitakse naftat ja gaasi kildades või muus läbitungimatus kivimisõlmes. Selle õli või gaasi tootmiseks on vaja spetsiaalseid tehnoloogiaid. Üks neist on horisontaalne puurimine, milles vertikaalne kaev kaldub horisontaalselt nii, et see tungib läbi reservuaari kivimi pika vahemaa. Teine on hüdrauliline purustamine. Selle tehnika abil suletakse osa kaevust ja vesi pumbatakse sisse, et tekitada ümbritseva kivimi purustamiseks piisavalt kõrge rõhk. Tulemuseks on väga pragunenud reservuaar, mida läbib pikk puurauk.

Tavatu nafta ja maagaas

1990ndate lõpus töötasid maagaasi puurivad ettevõtted välja põlevkivi pisikestesse pooridesse kinni jäänud nafta ja maagaasi vabastamiseks uued meetodid. See avastus oli märkimisväärne, kuna see avas mõned suurimad maagaasimaardlad maailmas.

Texase Barnetti põlevkivi oli esimene suurem maagaasiväli, mis arendati välja põlevkivimahuti kivimites. Gaasi tootmine Barnetti põlevkivist oli väljakutse. Kilda pooride vahed on nii väikesed, et gaasil on raske liikuda läbi põlevkivi ja kaevu. Puurijad avastasid, et nad võivad põlevkivi läbilaskvust suurendada, pumbates kaevu vett madala rõhu all, mis on põlevkivi murdmiseks. Need murrud vabastasid osa gaasist pooriruumidest ja lasid sellel gaasil voolata kaevu. Seda tehnikat nimetatakse "hüdrauliliseks purustamiseks" või "hüdrofraktimiseks".

Puurijad õppisid ka seda, kuidas puurida kuni põlevkivi tasemeni ja keerata kaevu 90 kraadi, et puurida horisontaalselt läbi põlevkivimooduli. Nii saadi kaevu, mille reservuaari kalju kaudu oli väga pikk "tasuline tsoon" (vt illustratsiooni). Seda meetodit nimetatakse horisontaalseks puurimiseks.

Horisontaalne puurimine ja hüdrauliline purustamine pani pöörde puurimistehnoloogiale ja sillutas teed mitmete hiiglaslike maagaasiväljade arendamiseks. Nende hulka kuuluvad Marcelluse kilt Apalachianus, Haynesville'i kilt Louisianas ja Fayetteville'i kilt Arkansases. Nendes tohututes põlevkivimahutites on piisavalt maagaasi, et teenida Ameerika Ühendriikide kõiki vajadusi vähemalt kakskümmend aastat.

Kilda tellis ja plaat: Põlevkivi kasutatakse toorainena mitmesuguste telliste, plaatide, torude, keraamika ja muude valmistatud toodete valmistamiseks. Telliskivi ja plaat on ühed kõige laialdasemalt kasutatavad ja väga soovitud materjalid kodude, seinte, tänavate ja kaubanduslike ehitiste ehitamiseks.

Savi tootmiseks kasutatav põlevkivi

Kõigil on kokkupuude põlevkivist toodetega. Kui elate telliskivimajas, sõidate telliskiviteel, elate kivikatusega majas või hoiate taimi "terra cotta" pottides, on igapäevane kokkupuude esemetega, mis olid tõenäoliselt tehtud kildadest.

Aastaid tagasi olid need samad esemed valmistatud looduslikust savist. Kuid intensiivne kasutamine kahandas enamiku väikestest savimaardlatest. Uut tooraineallikat vajades avastasid tootjad peagi, et peeneks jahvatatud põlevkivi segamisel veega saadakse savi, millel on sageli sarnased või paremad omadused. Tänapäeval on enamus looduslikust savist toodetud esemeid asendatud peaaegu identsete savist valmistatud esemetega, mis on valmistatud peeneks jahvatatud põlevkivi segamisel veega.

Kivi- ja mineraalikomplektid: Maa materjalide kohta lisateabe saamiseks hankige kivi-, mineraal- või fossiilikomplekt. Parim viis kivimite tundmaõppimiseks on proovide ja uurimise jaoks proovide olemasolu.

Tsemendi tootmiseks kasutatav põlevkivi

Tsement on veel üks levinud materjal, mida valmistatakse sageli põlevkiviga. Tsemendi valmistamiseks kuumutatakse purustatud lubjakivi ja põlevkivi temperatuurini, mis on piisavalt kõrge, et kogu vesi aurustuda ja lubjakivi lagundada kaltsiumoksiidiks ja süsinikdioksiidiks. Süsinikdioksiid kaotatakse emissioonina, kuid kaltsiumoksiidist koos kuumutatud põlevkiviga saadakse pulber, mis veega segades ja kuivaks kuivades kõvastub. Tsementi kasutatakse betooni ja paljude teiste ehituses kasutatavate toodete valmistamiseks.

Põlevkivi: Kivim, mis sisaldab märkimisväärses koguses orgaanilist materjali tahke kerogeeni kujul. Kuni 1/3 kivimist võib olla tahke orgaaniline materjal. Selle näidise läbimõõt on umbes neli tolli (kümme sentimeetrit).

Põlevkivi

Põlevkivi on kivim, mis sisaldab märkimisväärses koguses orgaanilist ainet kerogeeni kujul. Kuni 1/3 kivimist võib olla tahke kerogeen. Põlevkivist saab kaevandada vedelaid ja gaasilisi süsivesinikke, kuid kivimit tuleb kuumutada ja / või töödelda lahustitega. See on tavaliselt palju vähem efektiivne kui kivide puurimine, mis annavad õli või gaasi otse kaevu. Süsivesinike kaevandamisel põlevkivist tekivad heitkogused ja jäätmed, mis põhjustavad olulist keskkonnaprobleemi. See on üks põhjus, miks maailma ulatuslikke põlevkivimaardlaid pole agressiivselt ära kasutatud.

Põlevkivi vastab tavaliselt "põlevkivi" määratlusele, kuna see on "lamineeritud kivim, mis koosneb vähemalt 67% savimineraalidest". Kuid see sisaldab mõnikord piisavalt orgaanilisi materjale ja karbonaatseid mineraale, savi savimineraalid moodustavad kivimist vähem kui 67%.

Põlevkivisüdamiku proovid: Kui põlevkivi puuritakse nafta, maagaasi või maavarade hindamiseks, kogutakse kaevust sageli südamik. Seejärel saab proovida südamiku kivimit, et saada teada selle potentsiaalist ja sellest, kuidas ressurssi kõige paremini arendada.

Põlevkivi koostis

Põlevkivi on kivim, mis koosneb peamiselt savimõõtmelistest mineraalidest. Need pisikesed terad on tavaliselt savimineraalid, nagu illiit, kaoliniit ja smektiit. Põlevkivi sisaldab tavaliselt muid savi suuruseid mineraalseid osakesi nagu kvarts, tšart ja päevakivi. Muud koostisosad võivad sisaldada orgaanilisi osakesi, karbonaatmineraale, raudoksiidi mineraale, sulfiidmineraale ja raskeid mineraaliterasid. Need kivimi muud koostisosad määratakse sageli kilda sadestumise keskkonna järgi ja need määravad sageli kivimi värvi.

Must põlevkivi: Orgaaniliselt rikas must põlevkivi. Seda tüüpi põlevkivi väikestesse pooridesse jäävad mõnikord maagaas ja õli.

Põlevkivi värvid

Nagu enamiku kivimite puhul, määrab põlevkivi värvi sageli konkreetsete materjalide sisaldus väikestes kogustes. Vaid mõni protsent orgaanilisi materjale või rauda võib kivimi värvi oluliselt muuta.

Põlevkivigaasi mängib: Alates 1990ndate lõpust on kümneid varem mitteproduktiivseid mustaid orgaanilisi kilde edukalt arendatud väärtuslikeks gaasiväljadeks. Vaadake artiklit: "Mis on põlevkivigaas?"

Must ja hall kiltkivi

Must värv settekivimites viitab peaaegu alati orgaaniliste ainete olemasolule. Vaid üks või kaks protsenti orgaanilisi materjale võib kivimile anda tumehalli või musta värvi. Lisaks tähendab see must värv peaaegu alati, et hapnikupuuduses keskkonda ladestunud setetest moodustatud kilda. Igasugune keskkonda sattunud hapnik reageeris kiiresti laguneva orgaanilise prahiga. Kui seal oleks palju hapnikku, oleks orgaaniline praht kõik lagunenud. Hapnikuvaene keskkond loob ka sobivad tingimused sulfiidmineraalide, nagu püriidi, moodustamiseks, mis on veel üks oluline mineraal, mida leidub enamikus mustas põlevkivides.

Orgaanilise prahi olemasolu mustas kildades muudab nad nafta ja gaasi tootmiseks kandidaatideks. Kui orgaaniline materjal pärast matmist säilib ja korralikult kuumutatakse, võib sellest saada õli ja maagaasi. Barnetti põlevkivi, Marcelluse põlevkivi, Haynesville'i põlevkivi, Fayetteville'i põlevkivi ja muud gaasi tootvad kivimid on kõik tumehallid või mustad põlevkivid, mis annavad maagaasi. Naftat tootvate kildade näited on Põhja-Dakota Bakkeni põlevkivi ja Texase Eagle Fordi põlevkivi.

Hallikad kilud sisaldavad mõnikord vähesel määral orgaanilisi aineid. Halli kilda võivad aga olla ka kivimid, mis sisaldavad lubjarikkaid materjale või lihtsalt savi mineraale, mille tulemuseks on hall värvus.

Utica ja Marcellus põlevkivi: Arvatakse, et kaks musta orgaanilist põlevkivi Appalachia basseinis sisaldavad piisavalt maagaasi, et varustada USA-d mitme aasta jooksul. Need on Marcelluse ja Utica kilda.

Punane, pruun ja kollane põlevkivi

Hapnikurikkas keskkonnas ladestunud põlevkivi sisaldab sageli pisikesi raudoksiidi või raudhüdroksiidi mineraalide osakesi nagu hematiit, goetiit või limoniit. Vaid mõni protsent nendest kivimi kaudu levitatavatest mineraalidest võib saada punast, pruuni või kollast värvi, mida esindavad mitut tüüpi põlevkivi. Hematiidi olemasolu võib tekitada punase kilda. Limoniidi või goetiidi olemasolu võib anda kollase või pruuni põlevkivi.

Roheline kiltkivi

Aeg-ajalt leidub rohelisi kilde. See ei tohiks olla üllatav, kuna mõned savi mineraalid ja mikad, mis moodustavad suure osa nende kivimite mahust, on tavaliselt rohekat värvi.

Maagaasi kaevukaev: Vähem kui kümne aasta jooksul on põlevkivi tõusnud energeetikasektoris silmapaistvale kohale. Uued puurimis- ja kaevuarendusmeetodid, näiteks hüdrauliline purustamine ja horisontaalne puurimine, võivad õlidest ja maagaasist kinni hoida orgaaniliste põlevkivide tihedas maatriksis.

Põlevkivi hüdraulilised omadused

Hüdraulilised omadused on kivimi omadused, näiteks läbilaskvus ja poorsus, mis kajastavad selle võimet hoida ja edastada selliseid vedelikke nagu vesi, õli või maagaas.

Põlevkivi osakeste suurus on väga väike, seetõttu on vaheruumid väga väikesed. Tegelikult on nad nii väikesed, et naftal, maagaasil ja veel on raskusi kivimi kaudu liikumisega. Seetõttu võib põlevkivi toimida nafta- ja maagaasipüüdurite korgkivimina ning see on ka vesikliim, mis blokeerib või piirab põhjavee voolu.

Ehkki kilda vaheruumid on väga väikesed, võivad need hõivata kivimi märkimisväärses mahus. See võimaldab põlevkivil hoida märkimisväärses koguses vett, gaasi või õli, kuid ei suuda madala läbilaskvuse tõttu neid tõhusalt üle kanda. Nafta- ja gaasitööstus ületab need kildapiirangud horisontaalse puurimise ja hüdraulilise purustamise abil, et tekitada kivimis kunstlikku poorsust ja läbilaskvust.

Mõnedel põlevkivis esinevatel savimineraalidel on võime absorbeerida või adsorbeerida suures koguses vett, maagaasi, ioone või muid aineid. See põlevkivi omadus võimaldab tal vedelikke või ioone valikuliselt ja kindlalt hoida või vabalt vabastada.

Laia mullakaart: Ameerika Ühendriikide geoloogiakeskus on 48 madalama osariigi jaoks koostanud üldise ekspansiivse muldade kaardi.

Põlevkivimulla tehnilised omadused

Põlevkivi ja nendest saadud pinnas on mõned kõige tülikamad materjalid, millele tugineda. Nende muutused mahus ja pädevuses muudavad nad üldiselt ebausaldusväärseteks aluspindadeks.

Maalihke: Põlevkivi on maalihke ohtlik kivim.

Laiad mullad

Mõnedes kildadest tuletatud pinnastes sisalduvatel savimineraalidel on võime imada ja vabastada suures koguses vett. Selle niiskusesisalduse muutusega kaasneb tavaliselt mahu muutus, mis võib olla mitu protsenti. Neid materjale nimetatakse "ekspansiivseks mullaks". Kui need mullad märjaks saavad, paisuvad ja kuivades kahanevad. Nendele materjalidele või nende sisse asetatud ehitised, teed, tehnorajad või muud ehitised võivad ruumala muutuse jõudude ja liikumisega nõrgendada või kahjustada. Laialdased mullad on Ameerika Ühendriikides ehitiste vundamentide kahjustamise üks levinumaid põhjuseid.

Põlevkivi delta: Delta on setteladestus, mis moodustub, kui oja siseneb seisvasse veekogusse. Oja veekiirus väheneb järsult ja kanduvad setted settivad põhja. Deltad on need, kuhu ladestub kõige suurem kogus Maa muda. Ülalolev pilt on Mississippi delta satelliitvaade, mis näitab selle levikanalid ja jaotustevahelised hoiused. Deltat ümbritsev helesinine vesi on setetega koormatud.

Kalle stabiilsus

Põlevkivi on maalihkega kõige sagedamini seotud kivim. Ilmastikukindlus muudab põlevkivi savirikkaks pinnaseks, millel on tavaliselt väga madal nihketugevus - eriti niiske. Kui need madala tugevusega materjalid on märjad ja järsul nõlval, saavad nad aeglaselt või kiiresti liikuda nõlvast allapoole. Inimeste ülekoormamine või kaevamine põhjustab sageli tõrkeid.

Kilda Marsil: Kilk on ka Marsil väga levinud kivim. See foto on tehtud Mars Curiosity Roveri mastikaamera abil. See näitab õhukese kihiga lõhustuvaid kilde Gale'i kraatris. Uudishimu puuris Gale kraatri kivimitesse augud ja tuvastas pistikute savimineraalid. NASA pilt.

Põlevkivi ladestumise keskkonnad

Muda kogunemine algab kivimite keemilisest ilmastikutingimusest. See ilmastik eraldab kivimid savimineraalideks ja muudeks väikesteks osakesteks, mis sageli muutuvad kohaliku pinnase osaks. Vihmasadu võib pesta pisikesed mullaosakesed maalt ojadesse, andes ojadele mudase ilme. Kui oja aeglustub või siseneb seisvasse veekogusse, näiteks järve, sohu või ookeani, settuvad mudaosakesed põhja. Kui see on häirimata ja maetud, võib see muda kuhjumine muutuda settekivimiks, mida nimetatakse "mudakiviks". Nii moodustub enamik kilda.

Põlevkivi moodustamise protsess ei piirdu ainult Maaga. Marsi roverid on leidnud Marsilt palju paljandit settekivimite ühikutega, mis näevad välja täpselt nagu Maalt leitud kildad (vt fotot).


Vaata videot: St Kilda Island Scotland - Exploring Remote Places - A Remote Island That Time Forgot (Juuni 2021).