stringtranslate.com

Сланец

Сланец с характерной чешуйчатой ​​сланцевой текстурой, вызванной пластинчатыми слюдами.

Сланец ( / ˈ ʃ ɪ s t / SHIST ) — среднезернистая метаморфическая порода, демонстрирующая выраженную сланцеватость (названную по имени породы). Это означает, что порода состоит из минеральных зерен, легко различимых с помощью маломощной ручной лупы , ориентированных 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 с более зернистыми минералами, такими как полевой шпат или кварц .

Сланец обычно образуется во время регионального метаморфизма , сопровождающего процесс горообразования ( орогенез ), и обычно отражает среднюю степень метаморфизма. Сланец может образовываться из многих различных видов 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 ( протолит ) различим, сланцу обычно дается название, отражающее его протолит, например, сланцевый метапесчаник . В противном случае названия составляющих минералов будут включены в название породы, например, кварц-полевошпат-биотитовый сланец .

Сланцевая коренная порода может представлять собой проблему для гражданского строительства из-за выраженных слабых плоскостей .

Этимология

Слово «сланец» в конечном итоге происходит от греческого слова σχίζειν ( schízein ), означающего «раскалывать» [1] , что указывает на легкость, с которой сланцы можно расколоть вдоль плоскости, в которой лежат пластинчатые минералы.

Определение

До середины XIX века термины «сланец» , «сланец» и «сланец» не были четко разграничены теми, кто занимался добычей полезных ископаемых. [2] Геологи определяют сланец как среднезернистую метаморфическую породу , которая показывает хорошо развитую сланцеватость. [3] Сланцеватость — это тонкая слоистость породы, образованная метаморфизмом ( расслоением ), которая позволяет породе легко разделяться 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 (0,01–0,08 дюйма) [6] и поэтому их легко увидеть с помощью 10-кратной ручной лупы . [7] Обычно более половины минеральных зерен в сланце показывают предпочтительную ориентацию. Сланцы составляют одно из трех подразделений метаморфических пород по текстуре , а два других подразделения — это гнейс , который имеет слабо развитую сланцеватость и более толстую слоистость, и гранофельс , который не имеет заметной сланцеватости. [4] [8]

Сланцы определяются по своей 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 строго ориентированы в предпочтительном направлении в сланце, часто также образуя очень тонкие параллельные слои. Легкость, с которой порода раскалывается вдоль выровненных зерен, объясняет сланцеватость. [4] Хотя это и не определяющая характеристика, сланцы очень часто содержат порфиробласты (отдельные кристаллы необычного размера) отличительных 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, а ее минеральное содержание еще не определено. В противном случае модификатор сланцевый будет применяться к более точному названию типа, например, сланцевый полупелит (когда известно, что порода содержит умеренное количество слюды) или сланцевый метапесчаник (если известно, что протолит был песчаником ) . [12] Если известно только, что протолит был осадочной породой, сланец будет описан как парасланец , в то время как если протолит был магматической породой, сланец будет описан как ортосланец . [13] Минеральные квалификаторы важны при наименовании сланца. Например, кварц-полевошпат-биотитовый сланец представляет собой сланец неопределенного протолита, содержащий биотитовую слюду, полевой шпат и кварц в порядке кажущегося убывания распространенности. [14]

Линейчатый сланец имеет прочную линейную структуру в породе, которая в противном случае имеет хорошо развитую сланцеватость. [10]

Формирование

Сланцеватость развивается при повышенной температуре, когда порода сильнее сжата в одном направлении, чем в других направлениях ( негидростатическое напряжение ). Негидростатическое напряжение характерно для регионального метаморфизма, где происходит горообразование ( орогенический пояс ). Сланцеватость развивается перпендикулярно направлению наибольшего сжатия, также называемому направлением укорочения, поскольку пластинчатые минералы вращаются или перекристаллизовываются в параллельные слои. [15] В то время как пластинчатые или удлиненные минералы наиболее очевидно переориентированы, даже кварц или кальцит могут принимать предпочтительные ориентации. [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 преобразуют аргиллиты в очень мелкозернистую метаморфическую породу, называемую сланцем , которая при дальнейшем метаморфизме становится мелкозернистым филлитом . Дальнейшая перекристаллизация производит среднезернистый слюдяной сланец. Если метаморфизм продолжается дальше, слюдяной сланец испытывает реакции дегидратации , которые преобразуют пластинчатые минералы в гранулированные 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 тальковый сланец. [21] Тальковый сланец также образуется в результате метаморфоза талькосодержащих карбонатных пород, образованных гидротермальным изменением . [22] Графитовый сланец встречается редко, но может образовываться в результате метаморфоза осадочных пластов, содержащих обильный органический углерод . [23] Он может иметь водорослевое происхождение. [24] Известно, что графитовый сланец испытал метаморфизм фации зеленых сланцев , например, в северных Андах . [25]

Метаморфоз кислых вулканических пород , таких как туф, может привести к образованию кварцево- мусковитового сланца. [26]

Инженерные соображения

В геотехнической инженерии плоскость сланцеватости часто образует разрыв , который может иметь большое влияние на механическое поведение (прочность, деформация и т. д.) скальных массивов, например, при строительстве туннелей , фундаментов или склонов . [27] Опасность может существовать даже на нетронутой местности. 17 августа 1959 года землетрясение магнитудой 7,2 балла дестабилизировало горный склон около озера Хебген , штат Монтана, состоящий из сланца. Это вызвало огромный оползень, в результате которого погибло 26 человек, разбивших лагерь в этом районе. [28]

Дорожный разрез в мусковитовом сланце группы Вадито . Разрез был наклонен так, чтобы почти совпадать с плоскостью сланцеватости, что снижает камнепад на дороге. Это также создает видимость блестящей металлической стены из-за отражения солнечного света от мусковита. Дорога и дорожный разрез почти прямые; изогнутый вид является артефактом панорамной фотографии.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "schist". Словарь английского языка Lexico UK . Oxford University Press . Архивировано из оригинала 27.01.2020.
  2. ^ Raymond, RW (1881). «Сланец». Глоссарий горных и металлургических терминов . Американский институт горных инженеров. стр. 78.
  3. Британская геологическая служба, 1999, стр. 3.
  4. ^ abcd Schmid, R.; Fettes, D.; Harte, B.; Davis, E.; Desmons, J. (2007). "Как назвать метаморфическую породу". Метаморфические породы: классификация и словарь терминов: рекомендации Подкомиссии Международного союза геологических наук по систематике метаморфических пород (PDF) . Кембридж: Cambridge University Press. стр. 7. Архивировано (PDF) из оригинала 24-06-2021 . Получено 28 февраля 2021 г. .
  5. ^ Робертсон, С. (1999). "Схема классификации пород BGS, том 2: Классификация метаморфических пород" (PDF) . Отчет об исследованиях Британской геологической службы . RR 99-02: 5. Архивировано (PDF) из оригинала 2018-04-03 . Получено 27 февраля 2021 .
  6. Британская геологическая служба, 1999, стр. 24.
  7. ^ Блатт, Харви; Трейси, Роберт Дж. (1996). Петрология: магматические, осадочные и метаморфические (2-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. стр. 360. ISBN 0716724383.
  8. Британская геологическая служба, 1999, стр. 5–6.
  9. ^ Джексон, Джулия А., ред. (1997). "сланец". Глоссарий геологии (Четвертое изд.). Александрия, Вирджиния: Американский геологический институт. ISBN 0922152349.
  10. ^ ab Британская геологическая служба 1999, стр. 5.
  11. ^ ab Blatt & Tracy 1996, стр. 365.
  12. Британская геологическая служба, 1999, стр. 3–4.
  13. Британская геологическая служба, 1999, стр. 5–7.
  14. Британская геологическая служба, 1999, стр. 8.
  15. ^ Блатт и Трейси 1996, стр. 359.
  16. ^ Ярдли, Б. В. Д. (1989). Введение в метаморфическую петрологию . Харлоу, Эссекс, Англия: Longman Scientific & Technical. стр. 168–169. ISBN 0582300967.
  17. ^ Ярдли 1989, стр. 171.
  18. ^ Поттер, Пол Эдвин; Мейнард, Дж. Барри; Прайор, Уэйн А. (1980). Седиментология сланцев: учебное пособие и справочный источник . Нью-Йорк: Springer-Verlag. стр. 17. ISBN 0387904301.
  19. ^ Ноклеберг, Уоррен Дж.; Джонс, Дэвид Л.; Силберлинг, Норман Дж. (1 октября 1985 г.). «Происхождение и тектоническая эволюция террейнов Макларена и Врангелия, восточная часть Аляскинского хребта, Аляска». Бюллетень GSA . 96 (10): 1251–1270. Bibcode : 1985GSAB...96.1251N. doi : 10.1130/0016-7606(1985)96<1251:OATEOT>2.0.CO;2.
  20. ^ 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. doi :10.1016/j.lithos.2007.06.006.
  21. ^ Вогия, DL; 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.
  22. ^ Prochaska, W. (сентябрь 1989 г.). «Геохимия и генезис австрийских месторождений талька». Applied Geochemistry . 4 (5): 511–525. Bibcode : 1989ApGC....4..511P. doi : 10.1016/0883-2927(89)90008-5.
  23. ^ Ukar, E.; Cloos, M. (апрель 2016 г.). «Графитовые сланцевые блоки в францисканском меланже, Сан-Симеон, Калифорния: свидетельства метаморфизма с высоким содержанием фосфора». Журнал метаморфической геологии . 34 (3): 191–208. Bibcode : 2016JMetG..34..191U. doi : 10.1111/jmg.12174. S2CID  131721852.
  24. ^ Lumpkin, B.; Stoddard, E.; Blake, D. (1994). "The Raleigh graphite chist". Geology and Field Trip Guide, Western Flank of the Raleigh Metamorphic Belt, North Carolina. Carolina Geological Society Field Trip Guide (PDF) . Raleigh, NC: North Carolina Geological Survey. стр. 19–24. Архивировано (PDF) из оригинала 23.01.2021 . Получено 22 июля 2021 .
  25. ^ Бустаманте, К.; Кардона, А. «Являются ли Центральные Кордильеры Колумбии потенциальным источником графита?: Последствия для энергетического перехода в Колумбии». Andean Geology . 51 (2): 413–420. doi : 10.5027/andgeoV51n2-3728 .
  26. ^ Bauer, Paul W. (2004). «Протерозойские породы скал Пилар, горы Пикурис, Нью-Мексико» (PDF) . Серия полевых конференций Геологического общества Нью-Мексико . 55 : 193–205. Архивировано (PDF) из оригинала 2021-07-22 . Получено 15 апреля 2020 .
  27. ^ Чжан, Сяо-Пин; Вонг, Луис Нгай Юэнь; Ван, Си-Цзин; Хан, Гэн-Ю (август 2011 г.). «Инженерные свойства кварцевого слюдяного сланца». Инженерная геология . 121 (3–4): 135–149. doi :10.1016/j.enggeo.2011.04.020.
  28. ^ "Озеро Хебген, Монтана, землетрясение 17 августа 1959 года". Профессиональная статья Геологической службы США . Профессиональная статья. 435. 1964. doi : 10.3133/pp435 .

Внешние ссылки