Сланец

Сланец ( / ˈ ʃ ɪ s t / SHIST ) — среднезернистая метаморфическая порода, проявляющая выраженную сланцеватость . Это означает, что порода состоит из минеральных с малым увеличением зерен, которые легко увидеть в ручную линзу и ориентированы таким образом, что порода легко раскалывается на тонкие чешуйки или пластинки. Эта текстура отражает высокое содержание пластинчатых минералов, таких как слюда , тальк , хлорит или графит . Они часто перемежаются более зернистыми минералами, такими как полевой шпат или кварц .
Сланец обычно образуется во время регионального метаморфизма, сопровождающего процесс горообразования ( орогении ), и обычно отражает среднюю степень метаморфизма. Сланец может образовываться из самых разных пород, включая осадочные породы, такие как аргиллиты, и магматические породы, такие как туфы . Сланец, метаморфизованный из аргиллита, особенно распространен и часто очень богат слюдой ( слюдяной сланец ). Если тип исходной породы ( протолита ) различим, сланцу обычно дают имя, отражающее его протолит, например, рассланцованный метапесчаник . В противном случае в название породы будут включены названия входящих в ее состав минералов, например, кварц-полевошпат-биотитовый сланец .
Сланцевая порода может стать проблемой для гражданского строительства из-за ее явно выраженной слабости .
Этимология
[ редактировать ]Слово «сланец» происходит от греческого слова σχίζειν ( schízein ), что означает «расщеплять». [ 1 ] что относится к легкости, с которой сланцы могут быть расколоты вдоль плоскости, в которой лежат пластинчатые минералы.
Определение
[ редактировать ]До середины XIX века термины «сланец» , «сланец» и «сланец» не различались резко среди тех, кто занимался добычей полезных ископаемых. [ 2 ] Геологи определяют сланец как среднезернистую метаморфическую породу с хорошо развитой сланцеватостью. [ 3 ] Сланцеватость — это тонкий слой породы, образовавшийся в результате метаморфизма ( расслоение ), который позволяет легко расколоть породу на чешуйки или плиты толщиной менее 5–10 миллиметров (0,2–0,4 дюйма). [ 4 ] [ 5 ] Минеральные зерна в сланце обычно имеют размер от 0,25 до 2 миллиметров (от 0,01 до 0,08 дюйма). [ 6 ] и поэтому их легко увидеть с помощью ручного объектива с увеличением 10× . [ 7 ] Обычно более половины минеральных зерен в сланце имеют предпочтительную ориентацию. Сланцы составляют одно из трех подразделений метаморфических пород по текстуре , причем два других подразделения — это гнейсы , которые имеют слабо развитую сланцеватость и более толстую слоистость, и гранофели , которые не имеют заметной сланцеватости. [ 4 ] [ 8 ]
Сланцы определяются по их текстуре безотносительно к их составу. [ 9 ] [ 4 ] и хотя большинство из них являются результатом метаморфизма средней степени, они могут сильно различаться по минеральному составу. [ 10 ] Однако сланцеватость обычно развивается только тогда, когда порода содержит обильные пластинчатые минералы, такие как слюда или хлорит . Зерна этих минералов в сланцах сильно ориентированы в предпочтительном направлении, часто образуя очень тонкие параллельные слои. Легкость, с которой порода раскалывается вдоль выровненных зерен, объясняет сланцеватость. [ 4 ] Хотя это и не является определяющей характеристикой, сланцы очень часто содержат порфиробласты (отдельные кристаллы необычного размера) характерных минералов, таких как гранат , ставролит , кианит , силлиманит или кордиерит . [ 11 ]
Поскольку сланцы представляют собой очень большой класс метаморфических пород, геологи формально описывают породу как сланец только в том случае, если исходный тип породы до метаморфизма (протолит ) неизвестен и ее минеральное содержание еще не определено. В противном случае модификатор сланец будет применяться к более точному названию типа, например, сланцеватый семипелит (когда известно, что порода содержит умеренное количество слюды) или сланцеватый метапесчаник (если известно, что протолит был песчаником ) . [ 12 ] Если известно только то, что протолит был осадочной породой, сланец будет описываться как парасланец , а если протолит был магматической породой, сланец будет описываться как ортосланец . [ 13 ] Определители минералов важны при названии сланца. Например, кварц-полевошпат-биотитовый сланец представляет собой сланец неопределенного протолита, который содержит биотитовую слюду, полевой шпат и кварц в порядке кажущегося убывания содержания. [ 14 ]
Линеоидный сланец имеет прочную линейную структуру в породе, которая в остальном имеет хорошо развитую сланцеватость. [ 10 ]
Формирование
[ редактировать ]Рассланцеватость развивается при повышенной температуре, когда порода сжимается в одном направлении сильнее, чем в других ( негидростатическое напряжение ). Негидростатическое напряжение характерно для регионального метаморфизма, где происходит горообразование ( орогенный пояс ). Сланцеватость развивается перпендикулярно направлению наибольшего сжатия, также называемому направлением укорочения, поскольку пластинчатые минералы вращаются или перекристаллизовываются в параллельные слои. [ 15 ] Хотя пластинчатые или удлиненные минералы наиболее явно переориентируются, даже кварц или кальцит могут принимать предпочтительную ориентацию. [ 16 ] На микроскопическом уровне сланцеватость делится на внутреннюю сланцеватость , при которой включения внутри порфиробластов принимают предпочтительную ориентацию, и внешнюю сланцеватость , которая представляет собой ориентацию зерен в окружающей среднезернистой породе. [ 17 ]
Состав породы должен допускать образование обильных пластинчатых минералов. Например, глинистые минералы в аргиллите метаморфизуются в слюду, образуя слюдяной сланец. [ 18 ] Ранние стадии метаморфизма превращают аргиллит в очень мелкозернистую метаморфическую породу, называемую сланцем , которая при дальнейшем метаморфизме становится мелкозернистым филлитом . Дальнейшая перекристаллизация приводит к образованию среднезернистого слюдяного сланца. Если метаморфизм продолжается дальше, в слюдяном сланце происходят реакции дегидратации , которые превращают пластинчатые минералы в зернистые минералы, такие как полевые шпаты, уменьшая сланцеватость и превращая породу в гнейс. [ 11 ]
Другие пластинчатые минералы, обнаруженные в сланцах, включают хлорит, тальк и графит. Хлоритовый сланец обычно образуется в результате метаморфизма ультраосновных магматических пород. [ 19 ] [ 20 ] как и тальк-сланец. [ 21 ] Тальковый сланец также образуется в результате метаморфоза талькосодержащих карбонатных пород, образовавшихся в результате гидротермальных изменений . [ 22 ] Графитовый сланец встречается редко, но может образоваться в результате метаморфоза осадочных пластов, содержащих большое количество органического углерода . [ 23 ] Это может быть водорослевое происхождение. [ 24 ] Известно, что графитовые сланцы подверглись метаморфизму зеленосланцевой фации , например, в северных Андах . [ 25 ]
Метаморфоза кислых вулканических пород , таких как туф, может привести к образованию кварц- мусковитового сланца. [ 26 ]
-
Микроскопический вид гранат-слюдяного сланца в тонком срезе в поляризованном свете с большим кристаллом граната (черного) в матрице из кварца и полевого шпата (белые и серые зерна) и параллельными нитями слюды (красного, фиолетового и коричневого).
-
Вид огранки гранат-слюдяной сланец
-
Манхэттенский сланец на юго-востоке штата Нью-Йорк
-
Талькист из Сен-Марселя, Валле д'Аоста, Италия.
-
Амфиболовый эпидотовый сланец со скользящими сторонами из Бенгета , Филиппины, с линзой эпидота.
Инженерные соображения
[ редактировать ]В геотехнической инженерии плоскость сланцеватости часто образует разрыв , который может иметь большое влияние на механическое поведение (прочность, деформацию и т. д.) массивов горных пород, например, при строительстве туннелей , фундаментов или откосов . [ 27 ] Опасность может существовать даже на нетронутой местности. 17 августа 1959 года землетрясение магнитудой 7,2 дестабилизировало горный склон возле озера Хебген , штат Монтана, состоящий из сланца. Это вызвало массовый оползень, в результате которого погибли 26 человек, разбивших лагерь в этом районе. [ 28 ]
См. также
[ редактировать ]- Голубой сланец - тип метавулканической породы.
- Зеленый сланец – метаморфическая порода.
- Список текстур горных пород - Список текстурных и морфологических терминов горных пород.
- Пелит – метаморфическая горная порода.
- Белый сланец - тип метаморфической породы.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «сланец» . Lexico Британский словарь английского языка . Издательство Оксфордского университета . Архивировано из оригинала 27 января 2020 г.
- ^ Раймонд, RW (1881). «Сланец» . Словарь горнодобывающих и металлургических терминов . Американский институт горных инженеров. п. 78.
- ^ Британская геологическая служба 1999 , стр. 3.
- ^ Перейти обратно: а б с д Шмид, Р.; Феттс, Д.; Харт, Б.; Дэвис, Э.; Десмонс, Дж. (2007). «Как назвать метаморфическую горную породу». Метаморфические породы: Классификация и словарь терминов: Рекомендации Подкомиссии Международного союза геологических наук по систематике метаморфических пород (PDF) . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. п. 7. Архивировано (PDF) из оригинала 24 июня 2021 г. Проверено 28 февраля 2021 г.
- ^ Робертсон, С. (1999). «Схема классификации горных пород BGS, Том 2: Классификация метаморфических пород» (PDF) . Отчет об исследованиях Британской геологической службы . RR 99-02: 5. Архивировано (PDF) из оригинала 03 апреля 2018 г. Проверено 27 февраля 2021 г.
- ^ Британская геологическая служба 1999 , стр. 24.
- ^ Блатт, Харви; Трейси, Роберт Дж. (1996). Петрология: магматические, осадочные и метаморфические (2-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. п. 360. ИСБН 0716724383 .
- ^ Британская геологическая служба 1999 , стр. 5–6.
- ^ Джексон, Джулия А., изд. (1997). "сланец". Глоссарий геологии (Четвертое изд.). Александрия, Вирджиния: Американский геологический институт. ISBN 0922152349 .
- ^ Перейти обратно: а б Британская геологическая служба, 1999 г. , с. 5.
- ^ Перейти обратно: а б Блатт и Трейси 1996 , с. 365.
- ^ Британская геологическая служба 1999 , стр. 3–4.
- ^ Британская геологическая служба, 1999 , стр. 5–7.
- ^ Британская геологическая служба 1999 , стр. 8.
- ^ Блатт и Трейси 1996 , с. 359.
- ^ Ярдли, BWD (1989). Введение в метаморфическую петрологию . Харлоу, Эссекс, Англия: Longman Scientific & Technical. стр. 168–169. ISBN 0582300967 .
- ^ Ярдли 1989 , с. 171.
- ^ Поттер, Пол Эдвин; Мейнард, Дж. Барри; Прайор, Уэйн А. (1980). Седиментология сланцев: учебное пособие и справочный источник . Нью-Йорк: Springer-Verlag. п. 17. ISBN 0387904301 .
- ^ Ноклеберг, Уоррен Дж.; Джонс, Дэвид Л.; Силберлинг, Норман Дж. (1 октября 1985 г.). «Происхождение и тектоническая эволюция террейнов Макларен и Врангеллия, восточная часть Аляскинского хребта, Аляска». Бюллетень ГСА . 96 (10): 1251–1270. Бибкод : 1985GSAB...96.1251N . doi : 10.1130/0016-7606(1985)96<1251:OATEOT>2.0.CO;2 .
- ^ Эстебан, Джей-Джей; Куэвас, Дж.; Тубиа, Х.М.; Лиати, А.; Сьюард, Д.; Гебауэр, Д. (ноябрь 2007 г.). «Время и происхождение цирконсодержащих хлоритовых сланцев в перидотитах Ронда (Бетические Кордильеры, Южная Испания)». Литос . 99 (1–2): 121–135. Бибкод : 2007Litho..99..121E . дои : 10.1016/j.lithos.2007.06.006 .
- ^ Вогия, Д.Л.; Фагель, Н.; Пирар, Э.; Гурфи, А.; Нго Биджек, LM; Эль Уахаби, М. (июнь 2021 г.). «Отложения тальковых сланцев из центрального Камеруна: минералогическая и физико-химическая характеристика». Журнал африканских наук о Земле . 178 : 104182. Бибкод : 2021JAfES.17804182W . doi : 10.1016/j.jafrearsci.2021.104182 . hdl : 2268/258382 . S2CID 233704877 .
- ^ Прочаска, В. (сентябрь 1989 г.). «Геохимия и генезис австрийских месторождений талька». Прикладная геохимия . 4 (5): 511–525. Бибкод : 1989ApGC....4..511P . дои : 10.1016/0883-2927(89)90008-5 .
- ^ Укар, Э.; Клоос, М. (апрель 2016 г.). «Графитово-сланцевые блоки во францисканском Меланже, Сан-Симеон, Калифорния: свидетельства метаморфизма с высоким содержанием P». Журнал метаморфической геологии . 34 (3): 191–208. Бибкод : 2016JMetG..34..191U . дои : 10.1111/jmg.12174 . S2CID 131721852 .
- ^ Лампкин, Б.; Стоддард, Э.; Блейк, Д. (1994). «Графитовый сланец Роли». Путеводитель по геологии и экскурсиям, западный фланг метаморфического пояса Роли, Северная Каролина. Путеводитель по экскурсии геологического общества Каролины (PDF) . Роли, Северная Каролина: Геологическая служба Северной Каролины. стр. 19–24. Архивировано (PDF) из оригинала 23 января 2021 г. Проверено 22 июля 2021 г.
- ^ Бустаманте, К.; Кардона, А. «Являются ли Центральные Кордильеры Колумбии потенциальным источником графита?: Последствия для энергетического перехода в Колумбии» . Андская геология . 51 (2): 413–420. дои : 10.5027/andgeoV51n2-3728 .
- ^ Бауэр, Пол В. (2004). «Протерозойские породы скал Пилар, горы Пикурис, Нью-Мексико» (PDF) . Серия полевых конференций Геологического общества Нью-Мексико . 55 : 193–205. Архивировано (PDF) из оригинала 22 июля 2021 г. Проверено 15 апреля 2020 г.
- ^ Чжан, Сяо-Пин; Вонг, Луи Нгай Юэнь; Ван, Си-Цзин; Хан, Гэн-Ю (август 2011 г.). «Инженерные свойства кварц-слюдяного сланца». Инженерная геология . 121 (3–4): 135–149. дои : 10.1016/j.enggeo.2011.04.020 .
- ^ «Озеро Хебген, Монтана, землетрясение 17 августа 1959 года» . Профессиональный документ Геологической службы США . Профессиональная бумага. 435 . 1964. дои : 10.3133/стр.435 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Сэмюэлс, Андреа (ноябрь 2008 г.). «Исследование слюды Шист» . Журнал Микскейп . Фотографии Манхэттенского сланца.
- «Геологические единицы, содержащие сланцы» . Геологическая служба США.