Parte della terminologia geologica inglese, ritenuta più precisa della terminologia utilizzata in francese, utilizzando i termini " shale ", "slate", " mudstone ", "claystone", "mudrock" e "clayrock", sarà ampiamente utilizzata in francese dagli anni '70, poche volte prima, nei circoli dei geologi in Quebec in particolare (e nell'industria petrolifera), quando la terminologia francese usava espressioni ritenute molto sfocate come lo scisto argilloso , per descrivere rocce dall'aspetto opaco " a volte caricato con fiocchi di mica, di colore marrone, giallo, verde o nero; in quest'ultimo caso la loro colorazione è dovuta a sostanze carboniose ”; è la roccia fissile , in questo caso si chiama scisto . I termini "mudstone" e "mudrock" ruotano attorno all'espressione "fango" che ha lo stesso significato di fango in francese, ma qui designa le particelle più fini trasportate dal vento poi i fiumi e che si sedimenteranno , fino a molto lontano negli oceani (e compattato formerà mudrocks ).
I mudrocks (rocce letteralmente fanghi) sono una classe di rocce sedimentarie silicoclastiche grano scopi . I mudrock sono simili alle lutiti .
Circa il 60% delle rocce sedimentarie esposte oggi sulla superficie terrestre sono rocce fangose.
Mudrocks sono una classe di Fine- grana silicoclastiche rocce sedimentarie . I diversi tipi di mudrocks includono: siltite , claystone , fango indurito , ardesia ( ardesia ) e scisto ( scisti ) . La maggior parte delle particelle di cui è composta la pietra sono più piccole di 0,0625 mm (1/16 mm) e sono troppo piccole per essere studiate facilmente sul campo. A prima vista, i tipi di roccia sembrano abbastanza simili; tuttavia, esistono differenze importanti nella loro composizione e nomenclatura. Ci sono stati molti disaccordi sulla classificazione dei mudrocks. Esistono alcuni ostacoli significativi alla classificazione, tra cui:
Le rocce fangose costituiscono il cinquanta per cento delle rocce sedimentarie nei registri geologici e sono di gran lunga i depositi più comuni sulla Terra. I sedimenti fini sono il prodotto di erosione più abbondante e questi sedimenti contribuiscono all'ubiquità complessiva delle rocce fangose. Con un aumento della pressione nel tempo, le placche di minerali argillosi possono s ' allinearsi con l'aspetto di strati paralleli ( fissilité (en) ). Questo materiale finemente laminato che è facilmente suddiviso in strati sottili è chiamato shale ( shale ), al contrario di mudstone . La mancanza di fissilità (in francese scistosità ) o di stratificazione nei fanghi può essere dovuta sia alla tessitura originaria sia al disturbo della stratificazione da parte di organismi scavatori nel sedimento prima della litificazione .
Dall'inizio della civiltà , dove si producevano a mano ceramiche e mattoni di fango ( mattoni di fango), fino ad oggi, le rocce di fango erano importanti. Il primo libro sui mudrocks, Géologie des Argiles de Millot, non fu pubblicato fino al 1964; Tuttavia, scienziati, ingegneri e produttori di petrolio hanno compreso l'importanza dei mudrocks sin dalla scoperta del Burgess Shales e la relazione tra mudrocks e petrolio. La letteratura su questo tipo di roccia onnipresente si è moltiplicata negli ultimi anni e la tecnologia continua a consentire una migliore analisi.
I mudrock, per definizione, sono costituiti da almeno il cinquanta percento di particelle di dimensioni di fango (fango) . In particolare, il fango è composto da particelle di dimensioni limo che sono comprese tra 1/16 e 1/256 ((1/16) 2 ) di un millimetro di diametro e particelle della dimensione di 1 argilla che sono inferiori a 1/256 di millimetro.
I mudrock contengono principalmente minerali argillosi, quarzo e feldspati . Possono anche contenere le seguenti particelle fino a meno di 63 micrometri: calcite , dolomite , siderite , pirite , marcasite , minerali pesanti e persino carbonio organico.
Esistono vari sinonimi per rocce silicoclastiche a grana fine contenenti il cinquanta percento o più dei suoi costituenti meno di 1/256 di millimetro. I qualificatori mudstone , shale , lutites e mudrocks sono termini comuni o generici; tuttavia, il termine mudrock è diventato sempre più la terminologia preferita dai geologi e dagli scrittori sedimentari.
Il termine "mudrock" consente altre suddivisioni in siltstone , claystone, mudstone e shale . Ad esempio, una siltite sarebbe composta da più del 50 percento di grani che equivale a 1/16 - 1/256 di millimetro. "Shale" denota fissilità, che implica una capacità di separarsi facilmente o rompersi parallelamente alla laminazione. Siltite, mudstone e claystone coinvolgono detriti litificati o induriti senza fissilità.
Nel complesso, "rocce fangose" può essere il termine qualificante più utile, in quanto consente di dividere le rocce per la loro maggior parte di grani contribuenti e la rispettiva dimensione dei grani, sia limo, argilla (argilla) o fango (fango).
| genere | Grano minimo | Grana max |
|---|---|---|
| Claystone | 0 μm | 4 μm |
| Mudstone | 0 μm | 64 μm |
| Siltstone | 4 μm | 64 μm |
| Shale | 0 μm | 64 μm |
| Ardesia (ardesia) | n / A | n / A |
In inglese un claystone è un mudrock litificato e non scindibile. Affinché una roccia sia considerata una pietra argillosa, deve essere composta per almeno il cinquanta per cento da argilla ( fillosilicati ), la cui dimensione delle particelle è inferiore a 1/256 di millimetro. I minerali argillosi fanno parte delle rocce fangose e rappresentano il primo o il secondo costituente più abbondante in volume. Rendono il fango coeso e plastico, o capace di affondare. I minerali argillosi sono generalmente granulati molto finemente e rappresentano le particelle più piccole riconosciute nelle rocce fangose. Tuttavia, quarzo, feldspato, ossidi di ferro e carbonati possono anche crescere fino alle dimensioni dei tipici grani minerali argillosi.
Per un confronto delle dimensioni, una particella della dimensione dell'argilla è 1/1000 della dimensione di un granello di sabbia. Ciò significa che una particella di argilla viaggerà 1000 volte più lontano a una velocità dell'acqua costante, richiedendo quindi condizioni più calme per il deposito.
La formazione dell'argilla è ben compresa e può derivare dal suolo, dalla cenere vulcanica e dalle glaciazioni. Un'altra fonte sono le vecchie rocce melmose, poiché si deteriorano e si disintegrano facilmente. Feldspato, anfiboli, pirosseni e vetro vulcanico sono i principali contributori ai minerali argillosi.
Un mudstone è una roccia sedimentaria silicoclastica che contiene una miscela di particelle delle dimensioni di limo e argilla (almeno 1/3 di ciascuna).
La terminologia di "mudstone" non deve essere confusa con il sistema di classificazione di Dunham per i calcari. Nella classificazione di Dunham, un mudstone è qualsiasi pietra calcarea contenente meno del dieci percento di granuli di carbonato. Si noti che una pietra fangosa silicoclastica non elabora i granuli di carbonato. Friedman, Sanders e Kopaska-Merkel (1992) suggeriscono l'uso di "pietra di calce", pietra di calce per evitare confusione con le rocce silicoclastiche.
Siltstone è una parola inglese per roccia sedimentaria consolidata derivata dal limo . (quasi equivalenti sono i termini pelite e, poco usata, aleurolite .
Un siltstone è un mudrock litificato, non scindibile. Perché una roccia possa essere chiamata siltite, deve contenere più del cinquanta per cento di materiale delle dimensioni di limo . Il limo è una particella più piccola della sabbia, 1/16 di millimetro e più grande dell'argilla, 1/256 di millimetro. Si ritiene che il limo sia il prodotto degli agenti atmosferici fisici, che possono comportare congelamento e scongelamento, espansione termica e rilascio di pressione. Gli agenti atmosferici fisici non comportano alcun cambiamento chimico nella roccia e possono essere riassunti al meglio come la rottura fisica di una roccia.
Una delle più alte proporzioni di limo trovato sulla Terra si trova sull'Himalaya, dove le filliti sono esposte a piogge fino a cinque-dieci metri (da 16 a 33 piedi) all'anno. Il quarzo e il feldspato sono i maggiori contributori al dominio del limo e il limo tende ad essere non coesivo, non plastico, ma può facilmente liquefare.
C'è un semplice test che può essere fatto sul campo per determinare se una roccia è siltite o no, e cioè mettere la roccia sul dente. Se la roccia è "granulosa" contro i denti, è una siltite.
Lo scisto (shale) è un mudrock granuloso, duro e laminato composto da minerali argillosi e limo di quarzo e feldspato. Lo scisto è litificato e scindibile. Deve avere almeno il 50% delle sue particelle che misurano meno di 0,062 mm. Questo termine è limitato alla roccia argillosa (in) .
Esistono molte varietà di scisti, anche calcarei e ricchi di materia organica; tuttavia, lo scisto nero , o scisto ricco di sostanze organiche , merita un'ulteriore valutazione. Perché uno scisto sia nero , deve contenere più dell'1% di carbonio organico. Un buon substrato idrocarburico può contenere fino al venti percento di carbonio organico. Tipicamente, lo scisto nero riceve il suo afflusso di carbonio dalle alghe , che si decompongono e formano una melma (melma) nota come sapropel . Quando questo fango è cotto alla pressione desiderata, da tre a sei chilometri di profondità e ad una temperatura di 90-120 ° C, formerà cherogeno . Kerogen può essere riscaldato e produrre da 10 a 150 galloni USA di petrolio e gas naturale per tonnellata di roccia.
L' ardesia è una pietra fangosa dura che ha subito metamorfismo e una scollatura ben sviluppata. Ha subito metamorfismo a temperature comprese tra 200-250 ° C o deformazione estrema. Poiché l'ardesia si forma nel dominio inferiore del metamorfismo, a seconda della pressione e della temperatura, l'ardesia mantiene la sua stratificazione e può essere definita una roccia dura a grana fine.
L' ardesia è spesso utilizzata per tetti, pavimenti e muri in pietra con elementi antichi. Ha un aspetto attraente e si desidera la sua scollatura ideale e la consistenza morbida.
La maggior parte delle rocce fangose si forma negli oceani o nei laghi, poiché questi ambienti forniscono le acque calme necessarie per la deposizione. Sebbene le rocce fangose possano essere trovate in tutti gli ambienti depositari sulla Terra, la maggior parte si trova nei laghi e negli oceani.
Le forti piogge forniscono il movimento cinetico necessario per trasportare fango, argilla e limo. Il sud-est asiatico, compresi il Bangladesh e l'India, riceve grandi quantità di pioggia dai monsoni, che poi lavano i sedimenti dall'Himalaya e dalle aree circostanti all'Oceano Indiano.
I climi caldi e umidi sono i migliori per resistere agli agenti atmosferici e c'è più fango sulle piattaforme oceaniche al largo delle coste tropicali che sulle piattaforme temperate o polari. Il sistema amazzonico, ad esempio, ha il terzo più grande carico di sedimenti sulla Terra, con precipitazioni che forniscono argilla, limo e fango dalle Ande al Perù, Ecuador e Bolivia.
Fiumi, onde e correnti costiere separano fango, limo e argilla dalla sabbia e dalla ghiaia a causa della velocità di sedimentazione . I fiumi più lunghi, con basse pendenze e grandi bacini idrografici, hanno la migliore capacità di trasporto del fango. Il fiume Mississippi, un buon esempio di un fiume lungo e in leggera pendenza con una grande quantità di acqua, trasporterà il fango dalle sue sezioni più settentrionali e depositerà materiale nel suo delta dominato dal fango.
Di seguito è riportato un elenco di vari ambienti che fungono da fonti e modalità di trasporto verso gli oceani e ambienti di deposizione di rocce fangose.
Ambienti alluvionaliIl Gange in India, il Fiume Giallo in Cina e il Basso Mississippi negli Stati Uniti sono buoni esempi di valli alluvionali. Questi sistemi hanno una sorgente d'acqua continua e possono produrre fango per sedimentazione sugli argini, quando fango e limo (limo) si depositano sugli argini durante l'allagamento, e per sedimentazione di un braccio morto. Quando un ruscello abbandonato viene riempito di fango.
Perché esista una valle alluvionale, deve esserci un'area molto alta, solitamente sollevata da un movimento tettonico attivo, e un'area inferiore, che funge da condotto per l'acqua e i sedimenti verso l'oceano.
GelaterieGrandi quantità di fango e tillite vengono generate dalle glaciazioni e depositate sulla terra come tillite e nei laghi. I ghiacciai possono erodere formazioni rocciose già sensibili e questo processo migliora la produzione glaciale di argilla e limo.
L'emisfero settentrionale contiene il 90% dei laghi del mondo più grandi di 500 km e i ghiacciai hanno creato molti di questi laghi. I depositi lacustri formati dalla glaciazione, compresa la pulizia del ghiaccio profondo, sono abbondanti.
Laghi non glacialiSebbene i ghiacciai formassero il 90% dei laghi nell'emisfero settentrionale, non sono responsabili della formazione di laghi antichi. Gli antichi laghi sono i più grandi e profondi del mondo e contengono fino al venti per cento delle riserve petrolifere odierne. Sono anche la seconda fonte più abbondante di mudrocks, dietro i mudrock marini.
I laghi antichi devono la loro abbondanza di rocce fangose alla loro lunga vita e ai depositi spessi. Questi depositi erano sensibili ai cambiamenti nell'ossigeno e nelle precipitazioni e forniscono un solido resoconto della consistenza del paleoclima.
DeltaUn delta è un deposito sottomarino o sottomarino formato dove fiumi o torrenti depositano sedimenti in un corpo idrico. I delta, come quelli del Mississippi e del Congo, hanno un enorme potenziale per la deposizione di sedimenti e possono spostare i sedimenti nelle acque oceaniche profonde. Gli ambienti del delta si trovano alla foce di un fiume, dove le sue acque rallentano quando entrano nell'oceano e dove si depositano limo e argilla.
I delta a bassa energia, che depositano molto fango, si trovano in laghi, golfi, mari e piccoli oceani, dove anche le correnti costiere sono deboli. I delta ricchi di sabbia e ghiaia sono delta ad alta energia, dove dominano le onde e fango e limo vengono trasportati molto più lontano dalla foce del fiume.
LitoraleLe correnti costiere, l'apporto di fango e le onde sono un fattore chiave nella deposizione di fango sulla costa. Il Rio delle Amazzoni fornisce 500 milioni di tonnellate di sedimenti, principalmente argilla, alla regione costiera nord-orientale del Sud America. 250 tonnellate di questo sedimento si muovono lungo la costa e si depositano. Gran parte del fango accumulato qui ha uno spessore di oltre 20 metri e si estende per 30 km nell'oceano.
Gran parte del sedimento trasportato dall'Amazzonia può provenire dalle Ande e la distanza finale percorsa dal sedimento è di 6000 km .
Ambienti mariniIl 70% della superficie terrestre è coperta dall'oceano e gli ambienti marini hanno la più alta percentuale di rocce fangose al mondo. C'è una grande continuità laterale nell'oceano, a differenza dei continenti che sono confinati.
In confronto, i continenti sono custodi temporanei di fango e limo, e l'inevitabile dimora dei sedimenti di mudrock sono gli oceani.
Ci sono vari ambienti in oceani, tra trincee acque profonde, piane abissali , vulcaniche montagne sottomarine , convergenti, divergenti e margini di placca trasformate. Non solo la terra è una delle principali fonti di sedimenti oceanici, ma anche gli organismi che vivono nell'oceano contribuiscono ad essa.
I fiumi del mondo trasportano il maggior volume di carichi sospesi e disciolti di argilla e limo nel mare, dove vengono depositati sulle piattaforme oceaniche. Ai poli, ghiacciai e banchi di ghiaccio si depositano direttamente sul fondo del mare. I venti possono fornire materiale a grana fine dalle regioni aride e contribuiscono anche le eruzioni vulcaniche esplosive. Tutte queste fonti variano nella percentuale del loro contributo.
I sedimenti si spostano nelle parti più profonde degli oceani per gravità e i processi nell'oceano sono paragonabili a quelli sulla terra.
La posizione ha un grande impatto sui tipi di rocce fangose presenti negli ambienti oceanici. Ad esempio, il fiume Apalachicola , che scorre attraverso le regioni subtropicali degli Stati Uniti, trasporta fino al 60-80% di fango di caolinite , mentre il Mississippi trasporta solo il 10-20% di caolinite.
Si può immaginare la prima vita di un mudrocks come un sedimento in cima a una montagna, che potrebbe essere stato sollevato dalla tettonica delle placche o spinto in aria da un vulcano. Questo sedimento è esposto alla pioggia, al vento e alla gravità che colpisce e rompe la roccia. I prodotti degli agenti atmosferici, comprese le particelle che vanno dall'argilla al limo, i ciottoli e le rocce, vengono trasportati nel bacino a valle, dove possono solidificarsi in uno dei tanti tipi di pietra fangosa sedimentaria.
Alla fine, le rocce fangose si sposteranno miglia sotto la superficie, dove la pressione e la temperatura trasformeranno la pietra fangosa in uno gneiss metamorfizzato. Lo gneiss trasformato salirà in superficie sotto forma di roccia campestre (in) o magma in un vulcano, e l'intero processo ricomincerà.
I mudrock sono disponibili in diversi colori, tra cui rosso, viola, marrone, giallo, verde e grigio e persino nero. Le sfumature di grigio sono più comuni nelle rocce fangose e i colori più scuri del nero provengono da carboni organici. Le rocce fangose verdi si formano in condizioni riducenti, dove la materia organica si scompone insieme al ferro ferrico . Possono anche essere trovati in ambienti marini, dove specie pelagiche o galleggianti si stabiliscono fuori dall'acqua e si decompongono in rocce fangose. I mudrock rossi si formano quando il ferro nel mudrock si ossida; a seconda dell'intensità del rosso si può determinare se la roccia si è ossidata completamente.
I fossili sono ben conservati nelle formazioni di mudrock, poiché la roccia a grana fine protegge i fossili dall'erosione, dalla dissoluzione e da altri processi di erosione. I fossili sono particolarmente importanti per la registrazione degli ambienti del passato. I paleontologi possono esaminare un'area specifica e determinare la salinità, la profondità dell'acqua, la temperatura dell'acqua, la torbidità dell'acqua e i tassi di sedimentazione utilizzando il tipo e l'abbondanza di fossili presenti nelle rocce fangose.
Una delle formazioni mudrock più famose è la Burgess Shale nel Canada occidentale, che si è formata durante il Cambriano . In questo sito, creature dal corpo molle sono state preservate, alcune interamente, dall'attività del fango in un mare Gli scheletri solidi sono, generalmente, le uniche vestigia di vita antica conservate; tuttavia, Burgess Shale include parti del corpo dure come ossa, scheletri, denti e parti del corpo molli come muscoli, branchie e sistemi digestivi. Il Burgess Shale è uno dei più importanti siti fossili sulla Terra, che conserva innumerevoli esemplari di specie che hanno 500 milioni di anni e la sua conservazione è dovuta alla protezione delle rocce fangose.
Un'altra formazione notevole, la Morrison Formation , copre 1,5 milioni di miglia quadrate, che si estende dal Montana al New Mexico . È considerato uno dei cimiteri di dinosauri più importanti al mondo e i suoi numerosi fossili possono essere trovati nei musei di tutto il mondo. Questo sito include fossili di alcune specie di dinosauri, tra cui Allosaurus , Diplodocus , Stegosaurus e Brontosaurus . Sono presenti anche polmoni , molluschi d'acqua dolce, felci e conifere. Questo deposito è stato formato da un clima tropicale umido con laghi, paludi e fiumi, che hanno depositato rocce fangose. Inevitabilmente, le rocce fangose hanno conservato innumerevoli esemplari del tardo Giurassico, circa 150 milioni di anni fa.
Le rocce fangose, in particolare lo scisto nero, sono la fonte e il serbatoio di preziose fonti di petrolio in tutto il mondo. Poiché le rocce fangose e le sostanze organiche richiedono condizioni di acqua calma per stabilirsi, le rocce fangose sono la fonte più probabile per il petrolio. I mudrock hanno una bassa porosità, sono impermeabili e spesso, se il mudrock non è di scisto nero, è comunque utile per impermeabilizzare i giacimenti di petrolio e gas naturale. Nel caso del petrolio trovato in un giacimento, la roccia che circonda il petrolio non è il substrato roccioso, mentre lo scisto nero è il substrato roccioso .
Come notato in precedenza, i mudrocks costituiscono il cinquanta per cento del record geologico sedimentario della Terra. Sono diffusi sulla Terra e importanti per varie industrie.
Lo scisto metamorfizzato può contenere smeraldo e oro e le rocce fangose possono ospitare minerali come piombo e zinco . I mudrock sono importanti per preservare petrolio e gas naturale , a causa della loro bassa porosità , e sono comunemente usati dagli ingegneri per prevenire la fuoriuscita di fluidi nocivi dalle discariche.
L' arenaria (arenaria) ei carbonati registrano eventi ad alta energia nella nostra storia e sono molto più facili da studiare. Intervallate tra gli eventi di alta energia ci sono formazioni di mudrock che hanno registrato condizioni normali più calme nella storia della nostra Terra. Questi sono gli eventi più calmi e normali della nostra storia geologica che non comprendiamo ancora. Le arenarie forniscono la grande immagine tettonica e qualche indicazione della profondità dell'acqua; le rocce fangose registrano il contenuto di ossigeno, un'abbondanza e una diversità generalmente più ricche di fossili e una geochimica molto più informativa.
In riconoscimento dell'importanza a volte non riconosciuta di fanghi e rocce fangose per le scienze della terra, la Geological Society of London ha nominato il 2015 Anno del fango.