Сланец ( / ˈ ʃ ɪ s t / SHIST ) — среднезернистая метаморфическая порода , проявляющая выраженную сланцеватость . Это означает, что порода состоит из минеральных зерен, которые легко увидеть в ручную линзу с малым увеличением 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 представлять собой проблему для гражданского строительства из-за ее явно выраженной слабости .
Слово « сланец» происходит от греческого слова σχίζειν ( schízein ), означающего «раскалывать», [1] которое указывает на легкость, с которой сланцы могут быть расколоты вдоль плоскости, в которой лежат пластинчатые минералы.
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 хлопья 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] , поэтому их легко увидеть с помощью ручной линзы 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 плохо развитую сланцеватость и более толстую слоистость, и гранофели , которые не имеют заметной сланцеватости. [4] [8]
Сланцы определяются их текстурой 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) 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 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 все, что известно, это то, что протолит был осадочной породой, сланец будет описываться как парасланец , а если протолит был магматической породой, сланец будет описываться как ортосланец . [13] Минеральные характеристики 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]
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 тальковый 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]
Метаморфоза кислых вулканических пород , таких как туф, может привести к образованию кварц- мусковитового сланца. [25]
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 . [26] 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. [27]
