Сланец — это мелкозернистая, слоистая , однородная метаморфическая порода, полученная из исходной осадочной породы сланцевого типа , состоящей из глины или вулканического пепла , посредством низкосортного регионального метаморфизма . Это наиболее мелкозернистая слоистая метаморфическая порода. [1] Слоистость может не соответствовать исходной осадочной слоистости, а вместо этого находится в плоскостях, перпендикулярных направлению метаморфического сжатия. [1]
Слоистость сланца, называемая « сланцевым расщеплением », [1] вызвана сильным сжатием, при котором мелкозернистая глина образует хлопья, которые снова нарастают в плоскостях, перпендикулярных сжатию. [1] При умелом «разрезании» путем удара параллельно слоистости специализированным инструментом в карьере многие сланцы проявляют свойство, называемое трещиноватостью , образуя гладкие, плоские листы камня, которые долгое время использовались для кровли , напольной плитки и других целей. [1] Сланец часто имеет серый цвет, особенно когда его видят в большом количестве на крышах. Однако сланец встречается в различных цветах даже из одной местности; 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 быть образован, или аспидным кристаллом .
Слово «сланец» также используется для определенных типов предметов, сделанных из сланцевой породы. Оно может означать отдельную кровельную плитку из сланца или грифельную доску для письма , которая традиционно представляла собой небольшой гладкий кусок камня, часто оправленный в деревянную рамку, использовавшийся с мелом в качестве блокнота или доски для объявлений, и особенно для записи расходов в пабах и гостиницах. Фразы «чистый сланец» и « пустой сланец » происходят от этого использования.
Сланец — это мелкозернистая метаморфическая порода, которая не показывает очевидной слоистости состава, но может быть легко разделена на тонкие пластины и плиты. [2] [3] Обычно она образуется в результате низкосортного регионального метаморфизма грязевой породы . [ 4] [5] Эта мягкая степень метаморфизма создает породу, в которой отдельные минеральные кристаллы остаются микроскопическими по размеру, [5] создавая характерный сланцевый скол , в котором свежие поверхности скола кажутся тусклыми. Это контрастирует с шелковистыми сколотыми поверхностями филлита , который является следующим по уровню метаморфическим породой, полученным из аргиллита. [6] Направление скола не зависит от каких-либо осадочных структур в исходной грязевой породе, а отражает направление регионального сжатия. [7]
Сланцевый кливаж непрерывен, что означает, что отдельные плоскости расщепления расположены слишком близко друг к другу, чтобы быть различимыми в ручных образцах. Текстура сланца полностью определяется этими всепроникающими плоскостями расщепления. Под микроскопом обнаруживается, что сланец состоит из очень тонких линз кварца и полевого шпата (QF-домены), разделенных слоями слюды (M-домены). [8] Обычно они имеют толщину менее 100 мкм (микрон). [4] Поскольку сланец образовался при низкой температуре и давлении, по сравнению с большинством других метаморфических пород, в сланце можно найти некоторые окаменелости ; иногда в сланце можно найти даже микроскопические останки хрупких организмов. [9] [10]
Процесс преобразования глинистой породы в сланец включает в себя потерю до 50% объема глинистой породы по мере ее уплотнения. Зерна пластинчатых минералов, таких как глинистые минералы , вращаются, образуя параллельные слои, перпендикулярные направлению уплотнения, которые начинают придавать скале расщепление. Сланцевое расщепление полностью развивается, когда глинистые минералы начинают преобразовываться в хлорит и слюду. Органический углерод в скале преобразуется в графит . [11]
Сланец в основном состоит из минералов кварца, иллита и хлорита, которые составляют до 95% его состава. Наиболее важными дополнительными минералами являются оксиды железа (такие как гематит и магнетит ), сульфиды железа (такие как пирит ) и карбонатные минералы. Полевой шпат может присутствовать в виде альбита или, реже, ортоклаза . [12] Иногда, как в фиолетовых сланцах Северного Уэльса , вокруг ядер железа образуются железистые ( железо(II) ) сферы восстановления, оставляя светло-зеленую пятнистую текстуру. Эти сферы иногда деформируются последующим приложенным полем напряжения в овоиды, которые выглядят как эллипсы при просмотре на плоскости спайности образца. Однако некоторые данные показывают, что восстановленные пятна могут также образовываться после деформации и приобретать эллиптическую форму из-за преимущественной инфильтрации вдоль направления спайности, поэтому требуется осторожность при использовании эллипсоидов восстановления для оценки деформации. [13]
До середины XIX века термины «сланец», « сланец » и « аспидный сланец » не были четко разграничены. [14] В контексте подземной добычи угля в Соединенных Штатах термин «сланец» широко использовался для обозначения сланца вплоть до XX века. [15] Например, термин «кровельный сланец» относился к сланцу над угольным пластом , а термин «чернильный сланец» относился к сланцу, который падал с крыши шахты при извлечении угля. [16]
Британская геологическая служба рекомендует использовать термин «сланец» в научных работах только тогда, когда о породе известно очень мало, что позволило бы провести более определенную классификацию. Например, если характеристики породы определенно показывают, что она образовалась путем метаморфоза сланца, в научных работах ее следует описывать как метасланец. Если ее происхождение неясно, но известно, что порода богата слюдой, ее следует описывать как пелит . [2]
Сланец может быть изготовлен из кровельного сланца, типа черепицы , которую устанавливает кровельщик . Сланец имеет две линии разрушения — раскол и зерно — которые позволяют разделить камень на тонкие листы. При разрушении сланец сохраняет естественный вид, оставаясь относительно плоским и удобным для штабелирования. Серия «сланцевых бумов» произошла в Европе с 1870-х годов до Первой мировой войны после усовершенствований в железнодорожных, автомобильных и водных транспортных системах. [17]
Сланец особенно подходит в качестве кровельного материала, поскольку он имеет чрезвычайно низкий индекс водопоглощения, менее 0,4%, что делает материал устойчивым к повреждениям от мороза. [18] Натуральный сланец, который требует лишь минимальной обработки, имеет воплощенную энергию , которая выгодно отличается от других кровельных материалов. [19] Натуральный сланец используется профессиональными строителями из-за его красоты и долговечности. Сланец невероятно долговечен и может прослужить несколько сотен лет, [20] часто практически без обслуживания. [18] Натуральный сланец также огнестойкий и энергоэффективный. [21]
Сланцевая черепица обычно крепится (скрепляется) либо гвоздями, либо крючками (как это принято с испанским сланцем). [22] В Великобритании крепление обычно осуществляется двойными гвоздями на деревянные рейки (Англия и Уэльс) [23] или прибивается непосредственно на деревянные доски обрешетки (Шотландия и Северная Ирландия). [ требуется ссылка ] Гвозди традиционно изготавливались из меди, хотя существуют современные альтернативы из сплава и нержавеющей стали. [24] Оба эти метода, при правильном использовании, обеспечивают долговечную, водонепроницаемую крышу со сроком службы около 60–125 лет. [18]
Некоторые поставщики сланца из континентальной Европы предполагают, что использование крючкового крепления означает, что: [25]
Однако металлические крючки видны и могут быть непригодны для исторических объектов.
Сланцевая плитка часто используется для внутренних и внешних напольных покрытий, [27] лестниц, [28] дорожек [29] и облицовки стен. [30] Плитка устанавливается и устанавливается на раствор и затирается по краям. Химические герметики часто используются на плитке для улучшения долговечности и внешнего вида, [31] повышения устойчивости к пятнам, [27] уменьшения высолов и увеличения или уменьшения гладкости поверхности. Плитка часто продается калиброванной, что означает, что задняя поверхность отшлифована для простоты установки. [31] Сланцевый пол может быть скользким при использовании на внешних площадках, подверженных дождю.
Сланцевые плитки использовались в строительстве зданий в Великобритании в 19 веке (кроме крыш), а в районах добычи сланца, таких как Блайнай-Фестиниог и Бетесда , Уэльс, до сих пор есть много зданий, полностью построенных из сланца. Сланец также можно вставлять в стены, чтобы обеспечить элементарную гидроизоляционную мембрану . Небольшие обрезки используются в качестве прокладок для выравнивания балок пола. В районах, где сланец в изобилии, его также используют кусками разных размеров для строительства стен и изгородей, иногда в сочетании с другими видами камня.
Поскольку он является хорошим электроизолятором и огнестойким, его использовали для создания электрических распределительных щитов и релейных устройств управления для больших электродвигателей в начале 20-го века . [32] Благодаря своей термической стабильности и химической инертности сланец использовался для изготовления столешниц лабораторных столов и бильярдных столов .
Сланец использовался в более ранних культурах в качестве точильного камня для заточки ножей, [33] [34], но в настоящее время точильные камни чаще изготавливаются из кварца. [35] В школах 18-го и 19-го веков сланец широко использовался для изготовления классных досок и индивидуальных грифельных досок , для которых использовались грифельные доски или меловые карандаши. [32] В современных домах сланец часто используется в качестве подставок под стол.
В районах, где он доступен, высококачественный сланец используется для надгробий и мемориальных табличек. [36] В некоторых случаях сланец использовался древней цивилизацией майя для создания стел . [37] Сланец был традиционным материалом для черных камней Го в Японии, наряду с ракушкой для белых камней. Теперь он считается роскошью. [38]
Пенсильванский сланец широко используется в производстве манков для охоты на индеек. Тоны, издаваемые сланцем, при царапании различными видами деревянных ударников, почти точно имитируют крики всех четырех видов диких индеек в Северной Америке: восточных, рио-грандских, оцеол и мерриамских.
Сланец добывают в Арктике , и инуиты использовали его для изготовления лезвий для улусов . У Китая есть огромные месторождения сланца; в последние годы экспорт готового и неготового сланца увеличился. Месторождения сланца существуют по всей Австралии, большие запасы добываются в Аделаидских холмах в Виллунге , Канманту и на Среднем Севере в Минтаро и Сполдинге . Сланец в изобилии имеется в Бразилии , втором по величине производителе сланца в мире, вокруг Папагайоса в Минас-Жерайс , который добывает 95 процентов бразильского сланца. Однако не все «сланцевые» продукты из Бразилии имеют право на маркировку CE . [39]
Большая часть сланца в Европе сегодня поступает из Испании , крупнейшего в мире производителя и экспортера натурального сланца, и 90 процентов натурального сланца в Европе, используемого для кровли, поступает из сланцевой промышленности. Менее крупные регионы по производству сланца в современной Европе включают Уэльс (имеющий статус ландшафта ЮНЕСКО и музей в Лланберисе ), Корнуолл (знаменитая деревня Делаболь ), Камбрию (см. Сланцевые карьеры Берлингтона , сланцевую шахту Хонистер и сланец Скидоу ) и, ранее, в Западном нагорье 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 (чье название унаследовано как термин для классной доски в итальянском языке ) и долиной Фонтанабуона; Португалия, особенно вокруг Валонгу на севере страны. Регион реки Мозель в Германии , Хунсрюк (с бывшей шахтой, открытой как музей в Фелле ), Айфель , Вестервальд , Тюрингия и северная Бавария ; и Альта , Норвегия (на самом деле сланец , а не настоящий сланец). Часть сланца из Уэльса и Камбрии — это цветной сланец (не синий): фиолетовый и ранее зеленый в Уэльсе и зеленый в Камбрии.
В Северной Америке сланец добывают в Ньюфаундленде , восточной Пенсильвании , округе Бакингем, Вирджиния , и регионе Слейт-Вэлли в Вермонте и Нью-Йорке , где цветной сланец добывают в районе Грэнвилл, Нью-Йорк . Крупная сланцевая операция существовала в Монсоне, штат Мэн , в конце 19-го и начале 20-го веков, где сланец обычно был темно-фиолетового или черноватого цвета, и многие местные сооружения были покрыты сланцевой черепицей. Крыша собора Святого Патрика в Нью-Йорке и надгробие могилы Джона Ф. Кеннеди на Арлингтонском национальном кладбище сделаны из сланца Монсона. [40]
