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 .
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.
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 является определяющей характеристикой, 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]
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]
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]
