Сланец — это мелкозернистая, слоистая , однородная метаморфическая порода , полученная из исходной осадочной породы сланцевого типа , состоящей из глины или вулканического пепла в результате низкосортного регионального метаморфизма . Это мелкозернистая листоватая метаморфическая порода. [1] Слоистость может не соответствовать исходной осадочной слоистости, а находится в плоскостях, перпендикулярных направлению метаморфического сжатия. [1]
Расслоение сланца, называемое « сланцевым расколом », [1] вызвано сильным сжатием, при котором мелкозернистая глина образует хлопья, которые отрастают в плоскостях, перпендикулярных сжатию. [1] При умелой «разрезке» путем удара параллельно слоению специальным инструментом в карьере многие сланцы проявляют свойство, называемое расщепляемостью , образуя гладкие, плоские листы камня, которые издавна использовались для кровли , напольной плитки, и другие цели. [1] Сланец часто бывает серого цвета, особенно если его массово покрывать крыши. Однако даже в одном месте сланец встречается самых разных цветов; например, сланец из Северного Уэльса можно найти во многих оттенках серого, от бледного до темного, а также может быть фиолетовым , зеленым или голубым . Сланец не следует путать со сланцем , из которого он может образоваться, или сланцем .
Слово «сланец» также используется для обозначения определенных типов предметов, сделанных из сланцевого камня. Это может означать одну кровельную черепицу, сделанную из шифера, или грифельную доску , которая традиционно представляла собой небольшой гладкий кусок камня, часто обрамленный деревом, который использовался с мелом в качестве блокнота или доски объявлений, и особенно для записи расходов в пабах. и гостиницы. Фразы «чистый лист» и « чистый лист » произошли от этого употребления.
Сланец — это мелкозернистая метаморфическая порода, не имеющая явной композиционной слоистости, но легко раскалываемая на тонкие плиты и пластины. [2] [3] Обычно он образуется в результате слабого регионального метаморфизма грязевых пород . [4] [5] Эта умеренная степень метаморфизма приводит к образованию породы, в которой отдельные минеральные кристаллы остаются микроскопическими по размеру, [5] создавая характерный сланцевый раскол , в котором свежие поверхности раскола кажутся тусклыми. Это контрастирует с шелковистой расколотой поверхностью филлита , который является метаморфической породой следующего более высокого уровня, полученной из аргиллита. [6] Направление расщепления не зависит от каких-либо осадочных структур в исходной глинистой породе и вместо этого отражает направление регионального сжатия. [7]
Сланцевый спайность является непрерывной, а это означает, что отдельные плоскости спайности расположены слишком близко друг к другу, чтобы их можно было различить на ручных образцах. В текстуре сланца полностью доминируют эти всеобъемлющие плоскости спайности. Под микроскопом обнаруживается, что сланец состоит из очень тонких линз кварца и полевого шпата (QF-домены), разделенных слоями слюды (М-домены). [8] Обычно их толщина составляет менее 100 мкм (микронов). [4]
Процесс преобразования глинистой породы в сланец предполагает потерю до 50% объема глинистой породы при ее уплотнении. Зерна пластинчатых минералов, таких как глинистые минералы , вращаются, образуя параллельные слои, перпендикулярные направлению уплотнения, которые начинают придавать породе раскол. Сланцевая спайность полностью развивается по мере того, как глинистые минералы начинают превращаться в хлорит и слюду . Органический углерод в породе превращается в графит . [9]
Сланец состоит в основном из минералов кварца, иллита и хлорита, которые составляют до 95% его состава. Наиболее важными акцессорными минералами являются оксиды железа (например, гематит и магнетит ), сульфиды железа (например, пирит ) и карбонатные минералы. Полевой шпат может присутствовать в виде альбита или, реже, ортоклаза . [10] Иногда, как в фиолетовых сланцах Северного Уэльса , сферы восстановления железа (железа (II)) образуются вокруг ядер железа, оставляя светло-зеленую пятнистую текстуру. Эти сферы иногда деформируются под действием последующего приложенного поля напряжений в овоиды, которые выглядят как эллипсы, если смотреть на плоскость скола образца. Однако некоторые данные показывают, что редуцированные пятна могут также образовываться после деформации и приобретать эллиптическую форму из-за преимущественной инфильтрации вдоль направления спайности, поэтому требуется осторожность при использовании эллипсоидов редукции для оценки деформации. [11]
До середины XIX века термины «сланец», « сланец » и « сланец » не имели резкого различия. [12] В контексте подземной добычи угля в Соединенных Штатах термин «сланец» широко использовался для обозначения сланца даже в 20 веке. [13] Например, шифер крыши относится к сланцу над угольным пластом , а шифер относится к сланцу, который упал с крыши шахты при удалении угля. [14]
Британская геологическая служба рекомендует использовать термин «сланец» в научных трудах только в том случае, если о породе известно очень мало, что позволило бы провести более точную классификацию. Например, если характеристики породы определенно показывают, что она образовалась в результате метаморфоза сланца, в научных трудах ее следует описывать как метасланец. Если ее происхождение неясно, но известно, что порода богата слюдой, ее следует называть пелитом . [2]
Из шифера можно сделать кровельный шифер, разновидность черепицы или, точнее, тип черепицы , которые укладываются с помощью шифера . Сланец имеет две линии ломкости – скол и зернистость, которые позволяют расколоть камень на тонкие листы. При разрушении сланец сохраняет естественный вид, оставаясь при этом относительно плоским и его легко укладывать. Серия «сланцевых бумов» произошла в Европе с 1870-х годов до Первой мировой войны после усовершенствования систем железнодорожного, автомобильного и водного транспорта. [15]
Сланец особенно подходит в качестве кровельного материала, поскольку он имеет чрезвычайно низкий показатель водопоглощения менее 0,4%, что делает материал устойчивым к морозам. [16] Натуральный сланец, требующий лишь минимальной обработки, обладает воплощенной энергией , выгодно отличающейся от других кровельных материалов. [17] Натуральный сланец используется профессиональными строителями из-за его красоты и долговечности. Сланец невероятно прочен и может прослужить несколько сотен лет, [18] часто практически без ухода. [16] Натуральный сланец также пожаробезопасен и энергоэффективен. [19]
Сланцевую черепицу обычно фиксируют (крепят) либо гвоздями, либо крючками, как это принято у испанского шифера. [20] В Великобритании крепление обычно осуществляется двойными гвоздями к деревянным рейкам (Англия и Уэльс) [21] или прибивается непосредственно к деревянным обшивочным доскам (Шотландия и Северная Ирландия). [ нужна цитация ] Гвозди традиционно изготавливались из меди, хотя существуют современные альтернативы из сплавов и нержавеющей стали. [22] Оба этих метода, при правильном использовании, обеспечивают долговечную, водонепроницаемую крышу со сроком службы около 60–125 лет. [16]
Некоторые поставщики сланца из материковой Европы предполагают, что использование крепления крюками означает, что: [23]
Однако металлические крючки видны и могут быть непригодны для исторических объектов.
Сланцевая плитка часто используется для внутренних и наружных полов, [25] лестниц, [26] дорожек [27] и облицовки стен. [28] Плитки укладываются на раствор и затираются по краям. Химические герметики часто используются на плитке для повышения долговечности и внешнего вида, [29] повышения устойчивости к пятнам, [25] уменьшения высолов и увеличения или уменьшения гладкости поверхности. Плитка часто продается калиброванной, то есть задняя поверхность отшлифована для облегчения укладки. [29] Сланцевый пол может стать скользким при использовании на открытом воздухе под дождем. Сланцевая черепица использовалась в строительстве зданий в Великобритании в 19 веке (кроме крыш), а в районах добычи сланца, таких как Блаэнау-Фестиниог и Бетесда , Уэльс , до сих пор есть много зданий, полностью построенных из сланца. Сланец также можно встроить в стены, чтобы создать элементарную гидроизоляционную мембрану . Небольшие обрезки используются в качестве прокладок для выравнивания балок пола. В районах, где сланца много, его также используют в кусках разного размера для строительства стен и живых изгородей, иногда в сочетании с другими видами камня. В современных домах сланец часто используют в качестве подставок для столов.
Поскольку он является хорошим электрическим изолятором и пожаробезопасным , в начале 20-го века его использовали для изготовления электрических распределительных щитов и релейного управления для больших электродвигателей . [30] Из-за своей термической стабильности и химической инертности сланец использовался для изготовления столешниц лабораторных столов и столешниц бильярдных столов .
В более ранних культурах сланец использовался в качестве точильного камня для заточки ножей, [31] [32] , но в настоящее время точильные камни чаще изготавливаются из кварца. [33]
В школах 18-го и 19-го веков грифель широко использовался для изготовления классных досок и отдельных досок для письма , для чего использовались грифельные или меловые карандаши. [30]
В районах, где он доступен, высококачественный сланец используется для изготовления надгробий и памятных табличек. [34] В некоторых случаях древняя цивилизация майя использовала сланец для изготовления стел . [35]
Сланец был традиционным материалом для изготовления черных камней Го в Японии, наряду с раскладушкой для белых камней. Сейчас это считается роскошью. [36]
Сланец встречается в Арктике , инуиты использовали его для изготовления клинков для улусов .
Китай располагает огромными месторождениями сланца; в последние годы увеличился экспорт готового и необработанного шифера.
Месторождения сланца существуют по всей Австралии , причем большие запасы добываются на холмах Аделаиды в Виллунге , Канманту и на Среднем Севере в Минтаро и Спалдинге .
Большая часть сланца в Европе сегодня поставляется из Испании , крупнейшего в мире производителя и экспортера натурального сланца, и 90 процентов природного сланца в Европе, используемого для кровли, поступает из сланцевой промышленности этой страны.
Менее крупные регионы по производству сланца в современной Европе включают Уэльс (со статусом ландшафта ЮНЕСКО и музеем в Лланберисе ), Корнуолл (известная деревня Делаболе ), Камбрию (см. Сланцевые карьеры Берлингтона , Сланцевую шахту Хонистер и Сланец Скиддо ) и, ранее в Западном Хайленде Шотландии, вокруг Баллачулиша и Сланцевых островов в Соединенном Королевстве . Части Франции ( Анжу , Долина Луары , Арденны , Бретань , Савойя ) и Бельгии (Арденны), Лигурия на севере Италии , особенно между городом Лаванья (название которого унаследовано как термин, обозначающий классную доску на итальянском языке ) и долиной Фонтанабуона; Португалия, особенно вокруг Валонго на севере страны.
Немецкий регион реки Мозель , Хунсрюк (с бывшей шахтой, открытой как музей в Фелле ), Эйфель , Вестервальд , Тюрингия и северная Бавария ; и Альта, Норвегия (на самом деле сланец , а не настоящий сланец). Часть сланца из Уэльса и Камбрии окрашена в цвет (не синий): фиолетовый, ранее зеленый в Уэльсе и зеленый в Камбрии.
Сланец в изобилии встречается в Бразилии , втором по величине производителе сланца в мире, в окрестностях Папагайоса в Минас-Жерайс , где добывается 95 процентов сланца в Бразилии. Однако не вся «сланцевая» продукция из Бразилии имеет право иметь знак CE . [37]
Сланец производится в Ньюфаундленде , восточной Пенсильвании , округе Букингем, штат Вирджиния , и в регионе Сланцевой долины в Вермонте и Нью-Йорке , где цветной сланец добывается в районе Гранвилля, штат Нью-Йорк . Пенсильванский сланец широко используется при изготовлении индюшатников, используемых для охоты на индеек. Звуки, издаваемые сланцем, когда его царапают различными видами деревянных брусков, почти точно имитируют крики всех четырех видов диких индеек Северной Америки: восточной, Рио-Гранде, Оцеолы и Мерриама.
В конце 19 - начале 20 веков в Монсоне, штат Мэн , существовало крупное предприятие по производству сланца , где сланец обычно имеет цвет от темно-фиолетового до черноватого, а многие местные постройки до сих пор покрыты шиферной черепицей. Крыша собора Святого Патрика в Нью-Йорке и надгробие могилы Джона Ф. Кеннеди на Арлингтонском национальном кладбище сделаны из сланца Монсон. [38]
Поскольку сланец образовался при низкой температуре и давлении, по сравнению с рядом других метаморфических пород , в сланце можно найти некоторые окаменелости ; иногда в сланце можно обнаружить даже микроскопические остатки нежных организмов. [39] [40]
