Skifer (Norsk)

Skifer er et litifisert gjørme – en sedimentær stein som hovedsakelig består av korn av leire og silt. Det er flere måter å definere skifer på. Noen definisjoner er ganske smale. Glossary of Geology utgitt av American Geological Institute definerer skifer som en laminert, indurert stein med > 67% mineraler i leirstørrelse1. Denne definisjonen skiller tydelig mellom skifer og gjørmestein. Sistnevnte er en lignende stein, men uten bemerkelsesverdig laminering. Den skiller også skifer fra siltstein, som er en gjørmestein der silt dominerer over leire.

Skifer er en finkornet sedimentær stein som viser vanligvis fin laminering. Finnmark, Norge. Bredde på prøven 9 cm.

Noen ganger behandles disse bergartene imidlertid som en stor familie av beslektede og ekstremt utbredte bergarter som kollektivt kalles skifer, gjørme eller gjørme. Disse bergartene er definitivt de vanligste sedimentære bergartene i skorpen. Det er anslått at mer enn halvparten av alle sedimentære bergarter er forskjellige typer gjørmesteiner. De blir fulgt av karbonatbergarter og sandsteiner.

Skifer er en økonomisk viktig stein. Det kan utvinnes som et fossilt brensel (oljeskifer), men enda viktigere, det er en kilde av råolje og naturgass. Skifer er også fjellet som vi utvinner hydrokarboner fra ved bruk av hydraulisk brudd (fracking).

Skifer som en typisk sedimentær bergart er klart lagdelt, og det kan brettes ved en senere orogen hendelse. Skiferutveksling fra Nord-Norge. Hammer for skala.

gjørme som dekker et tørt elveleiet i La Palma, Kanariøyene. Hovedingrediensen i skifer er leire som er her på vei fra den oppløste steinen høyere i fjellet til sjøen der den til slutt blir avsatt. Elver gjør den harde jobben med å bære hele søla til havet.

Et skiferhugg i Skottland. Hammer for skala.

Skiferstein ved kysten i Estland. Skifer er relativt lett å identifisere. Den har en tendens til å produsere flate småstein med en mørk farget matt overflate.

En kort oversikt over steinavn som brukes til å beskrive gjørmesteiner eller bergarter avledet fra dem:

Muddy rock	Beskrivelse
Skifer	En laminert og komprimert stein. Leire skal dominere over silt.
Leirestein	Som skifer, men mangler fin laminering eller sprekbarhet. Leire skal dominere over silt.
Leirstein	Et synonym for leirestein.
Argillite	En ganske svakt definert bergart. Det er en kompakt og indurert stein begravd dypere enn de fleste gjørme og kan betraktes som en svakt metamorfosert gjørmestein. Argillitt mangler spaltet spalting og er ikke laminert så godt som typisk skifer er.
Mudstone	En indurert gjørme som mangler den fine lamineringskarakteristikken til skifer. Mudstone har omtrent like store andeler leire og silt. «Mudstone» kan behandles som et generelt begrep som inkluderer alle varianter av bergarter som for det meste består av komprimert gjørme.
Siltstone	En gjørmestein der silt dominerer over leire.
Mudrock	Et synonym for mudstone.
Lutite	Et synonym for mudstone, men sjelden brukt uavhengig. Vanligvis i kombinasjon med noen modifikatorer (calcilutite er en veldig finkornet kalkstein).
Pelite	Et annet synonym for mudstone. Kan brukes til å beskrive ukonsoliderte finkornede sedimenter. Brukes også til å beskrive finkornede karbonater akkurat som lutitt.
Marl	Et kalkholdig gjørme. Det er en blanding av leire, silt og karbonatkorn i forskjellige proporsjoner. Kan konsolideres, men i dette tilfellet blir det ofte kalt marlstone.
Sarl	Lik marl, men inneholder kiselholdige biogene korn i stedet for karbonatslam.
Smarl	En blanding ture of sarl and smarl.
Svart skifer	Svart karbonholdig skifer som skylder sin farge på organisk materiale (> 5%). Den er rik på sulfidmineraler og inneholder forhøyede konsentrasjoner av flere metaller (V, U, Ni, Cu).
Oljeskifer	En rekke skifer rik på organisk materiale. Det vil gi hydrokarboner ved destillasjon.
Alunskifer	I likhet med svart skifer, men pyritt har delvis nedbrutt og dannet svovelsyre som reagerte med de bestanddelene mineralene i bergart for å danne alun (vannholdig kalium-aluminiumsulfat). Den er rik på flere metaller like svart skifer og har blitt utvunnet som kilde til uran.
Olistostrome	En kaotisk gjørmemasse og større klaster dannet under vann som et tyngdekraftsdrevet leirskred.Det mangler sengetøy.
Turbiditt	Et sediment eller en stein avsatt av en turbiditetsstrøm. Disse avsetningene dannes under vann som en blanding av leire, silt og vann som glir nedover den kontinentale skråningen (i de fleste tilfeller). Turbiditt er ofte sammensatt av vekslende siltige og leireholdige lag.
Flysch	Et gammelt begrep i dag i stor grad erstattet av turbiditt.
Diamiktitt	Rent beskrivende begrep som brukes til å beskrive enhver sedimentær bergart som inneholder større klaster i en finkornet matrise. Diamikitt kan dannes på mange måter, men det ser ut til å være en litifisert iskasse i de fleste tilfeller.
Tillite	En litifisert dårlig sortert ( større klaster i en gjørmete matrise) sediment avsatt av en isbre. Tillite er en litifisert kassett.
Skifer	En finkornet metamorf bergart som kan deles i tynne ark (har spaltete spalting). Skifer er i de aller fleste tilfeller en metamorfosert skifer / gjørmestein.
Metapelite	Enhver metamorfosert gjørmestein. Skifer, fyllitt og forskjellige lister er vanlige metapelitter.
Fyllitt	En metamorf berg som er høyere i grad enn skifer og lavere enn skifer. Den har en karakteristisk glans på spaltingsflatene som er gitt av platy glimmer og / eller grafittkrystaller.

Mudsteiner rik på grovere silt har en tendens til å være lysere i fargen og viser ikke fin laminering som er typisk for riktig skifer. Denne siltsteinen fra de spanske Pyreneene er en del av en turbiditt. Bredde på prøven 12 cm.

Diamictite er dårlig sortert berg med en gjørmete matrikk. Denne diamikitten fra Nord-Norge er av glaciogen opprinnelse (tillitt) fra varangbreen. Bredde på prøven 12 cm.

Turbidite er en sedimentær bergartenhet som inneholder mange slike siltstein-mudstone-par avsatt på havbunnen i samme episode av tyngdekraftsdrevet subakanisk skred av gjørme. Turbiditetssekvensen består vanligvis av mange vekslende lag av sil og leire. Siltet legger seg før leire, og det er derfor det er minst to karakteristiske lag som er avsatt under den samme hendelsen. Prøvene er fra et enkelt utsnitt i Spania, men de var ikke ved siden av hverandre der. Prøvenes bredde er omtrent 20 cm.

En skifer (turbiditt) utkanten i Loughshinny, Irland.

Sammensetning

Skifer er så utbredt fordi hovedbestanddelene (leirmineraler) er veldig vanlige ved overflaten. Disse mineralene dannes som et resultat av kjemisk forvitring – oppløsning av bergarter i våte / fuktige forhold. Mineralene som gir leire er forskjellige silikater som dominerer i vulkanske og metamorfe bergarter. De viktigste leirmineralene er kaolinitt, smektitt (montmorillonitt) og illitt. De to første er vanlige i yngre skifer. Illite har en tendens til å dominere i eldre (paleozoisk) skifer fordi begravelse fører til illitiseringsprosessen som konverterer smektitt til illitt.

Slam er en blanding av vann, leire og silt (sand). Derfor inneholder gjørmesteiner også forskjellige mengder silt (kornstørrelse 2-63 mikrometer) og sand i tillegg til leirmineraler. Hvis silt dominerer, blir steinen vanligvis kalt siltstein. Silt består hovedsakelig av mineralsk kvarts, men det kan også inneholde feltspatgruppmineraler og andre bergformere, inkludert tunge mineraler.

Viktige bestanddeler i gjørmesteiner kan være karbonat eller kiselholdige korn. Begge er vanligvis biogene. Slamete sedimenter som inneholder mange av disse bestanddelene heter henholdsvis marl og sarl (marlstone, sarlstone hvis litifiserte).

Pyritt er et vanlig mineral i gjørmesteiner som dannet seg under reduserte forhold. Legg merke til den grønne fargen, som også er en indikasjon på at fritt oksygen ikke var tilgjengelig under diagenesen. Elba, Italia. Bredde på prøven 22 cm. TUG 1608-6763.

Svart skifer som inneholder euhedrale terninger av pyritt og vener av kvarts. Bredde på prøven 8 cm. TUG 1608-2799.

En skifer med hvite kalsittårer. Disse venene er etter avsetning (dannet i fjellet senere). Loughshinny, Irland. Bredde på prøven 10 cm.

Organisk materiale

En veldig viktig komponent i mange skifer er karbonholdig materiale. Dette er organisk materiale som vanligvis forekommer i bergartene som kerogen (en blanding av organiske forbindelser med høy molekylvekt). Selv om kerogen ikke danner mer enn omtrent 1% av alle skifer, er det store flertallet av kerogen i gjørmesteiner. Skifer som er rike på organisk materiale (> 5%) er kjent som sorte skifer. Disse bergartene får svart farge av organisk materiale. Organisk materiale bør brytes ned under normale forhold av bakterier, men høy produktivitet, rask avsetning og nedgravning eller mangel på oksygen kan bevare det.Pyritt er et vanlig sulfidmineral i svarte skifer. Organisk materiale og pyritt forekommer sammen i samme bergart fordi begge trenger oksygenfrie forhold for dannelsen.

Noen skifer som er spesielt rike på organisk materiale er kjent som oljeskifer. De gir hydrokarboner ved destillasjon. Oljeskifer kan brukes som et fossilt brensel, selv om det er relativt «skittent» drivstoff fordi det vanligvis inneholder mange uønskede (ikke brennende) mineraler, og på grunn av den nevnte pyritten som forårsaker miljøskader etter nedbrytning til svovelsyre på overflaten.

Svart skifer er en rekke skifer som inneholder mye organisk materiale som gir den en svart farge. Disse bergarter er rike på pyritt og flere metaller som vanadium, uran osv. De har blitt utvunnet tidligere som en kilde til uran. Svart skifer i Estland.

Et utbrudd av svart skifer i Estland.

Dannelse av skifer

Leirmineraler som ble dannet ved oppløsningen av silikatmineraler, blir vanligvis ført bort fra formasjonsstedet av et rennende vann. De vil bli avgjort når flytende turbulens forårsaket av strøm og bølger ikke lenger er i stand til å motvirke tyngdekraften. Leirmineraler er små nok til å bæres i t han suspensjon i lang tid. De vil bli avgjort etter å ha dannet større aggregater enten på grunn av flokkulering eller på grunn av biologisk aktivitet (filtermatende organismer som utskiller fekal pellets som inneholder gjørme).

De fleste leirmineraler når det til slutt til havet der de endelig befinner seg avsatt på sokkelen og på den kontinentale skråningen. Disse vannrike sedimentene på den milde kontinentale skråningen er gravitasjons ustabile. Noen utløsermekanismer som et jordskjelv, tsunami eller rett og slett vekten av de overliggende sedimentene kan frigjøre store og raskt bevegelige sedimentbelastede tetthetsstrømmer som beveger seg nedover skråningen. Disse strømningene er kjent som turbiditetsstrømmer og sedimentet som er dannet som turbiditt. Turbiditt består ofte av vekslende silt- og leirike lag som dannes fordi silt har en tendens til å legge seg raskere og før leire, mens leirike lag dannes etter det og er tykkere i mer distale deler av turbiditesekvensen. Mange slike lag kan følge hverandre og danne en tykk marin sedimentær enhet.

Deponert gjørmestein inneholder desorienterte leiraggregater som skaper mye porerom som er fylt med vann. Når flere sedimenter akkumuleres, forårsaker vekten av de overliggende sedimentene komprimering – leiraggregater tar den foretrukne orienteringen vinkelrett på stressretningen, porerommet reduseres og vannet presses ut av bergartene. Når temperaturen og trykket øker, vil endringer i mineralogi starte. Dette er ikke metamorfisme. Disse endringene finner sted på relativt grunne dybder og moderate temperaturer, og prosessen kalles diagenese. Det er selvfølgelig ingen skarp grense mellom diagenese og metamorfisme. I mange tilfeller kan det være nesten umulig å vite sikkert om partikkelbergarten fremdeles er sedimentær eller allerede metamorf. Pelittiske bergarter i håndprøve blir vanligvis ansett for å være metamorfe når de viser tydelig spalting og har en mer reflekterende overflate på grunn av større glimmerflak dyrket på bekostning av tidligere leirmineraler.

Tungt foldet turbiditt i Loughshinny, Irland.

Grønn farge indikerer reduserende formasjonsforhold. Finnmark, Norge. Bredde på prøven 19 cm.

Sålemarkeringer er vanlige trekk (støp) på de nedre overflatene av skiferlag. De kan brukes til å vise veien opp og lysstrømretninger.

Brettet skiferhugg. Finnmark, Norge.

Diagenese og hydrokarboner

Illitiseringsprosessen (smektitt blir transformert til illitt) er en stor endring som skjer i gjørmesteiner under diagenesen. Illitisering forbruker kalium (vanligvis levert av detrital K-feltspat) og frigjør jern, magnesium og kalsium, som kan brukes av andre som danner mineraler som kloritt og kalsitt. Illitiseringens temperaturområde er omtrent 50-100 ° C3. Kaolinittinnholdet avtar også med økt gravdybde. Kaolinitt dannes i varmt og fuktig klima. Det tørrere tempererte klimaet har en tendens til å favorisere smektitt. Årsaken er at mye nedbør vasker oppløselige ioner ut av fjellet, mens tørrere klima ikke utfører denne oppgaven så effektivt. Kaolinitt er favorisert i fuktig klima fordi den bare inneholder aluminium i tillegg til silika og vann. Aluminium er sterkt gjenværende mens bestanddelene av smektitt (magnesium og kalsium, i tillegg til aluminium og jern) blir lettere båret bort.

En annen viktig og økonomisk veldig viktig prosess som finner sted under diagenesen (noen ganger blir dette stadiet referert til som katagenese) er modning av kerogen i hydrokarboner. Kerogen er et voksaktig stoff fanget i fjellet, men det vil modnes til lettere hydrokarboner som er i stand til å bevege seg ut av skifer og vandre oppover. Denne prosessen kan finne sted ved temperaturer mellom 50-150 ° C4 (oljevindu). Dette tilsvarer vanligvis 2-4 kilometer gravdybde. Lettere hydrokarboner frigjort under prosessene (kjent som katalytisk og termisk krakking) kan nå migrere oppover. De kan danne olje- og gassreservoarer som kan utnyttes hvis de stoppes av en slags strukturell felle som kan være en antiklin eller en feilgrense. Berglaget som stopper bevegelsen oppover er i mange tilfeller et annet lag med skifer fordi komprimert skifer er en tøff barriere for væsker og gass. Skifer kan også danne et vannområde mellom vannbærende lag av samme grunn – det tillater ikke vann å strømme lett gjennom fjellet (har lav permeabilitet).

Dette er også grunnen til at noe av det dannede hydrokarboner er ikke i stand til å migrere ut fra kildesteinene. Denne ressursen er fremdeles delvis tilgjengelig for oss hvis vi borer hull og injiserer trykkvann i fjellet som får den til å sprekke. Denne metoden er kjent som hydraulisk frakturering (fracking). Sprekker som dannes vil holdes åpne av sandkornene som er injisert med vannet, og hydrokarboner som er fanget i bergartene vil bli utvinnbare. Frakturering er faktisk en vanlig prosess i skorpen. Mineralårer og diker er sprekker i skorpen som åpnes og forsegles av en væske eller magma med høyt trykk.

En oljeskifer (variery kukersite) fra Estland blir fortsatt brukt som et fossilt drivstoff og råmateriale for skiferoljeindustrien. Bergarten er veldig rik på fossiler (bryozoans, trilobites, brachiopods). Kukersite er svakt laminert.

Kerogenrik skifer fra Russland. Bredde på prøven 10 cm.

Bilder av beslektede bergarter

Dette er skiferplater. Selv om skifer også viser fissilitet, bryter den ikke inn i slike tynne ark av hard rock, og den er tydelig mattere i utseende.

Dette er en gjørmete kalkstein der lysfargede karbonatrike lag veksler med silisiklastiske (gjørmete) lag. Biri, Oppland, Norge. Bredde på prøven 9 cm.

Sandstein trenger heller ikke å være ren kvarts. Den inneholder ofte betydelige mengder leire som kan omdannes til glimmer og kloritt under diagenesen assosiert med begravelse. Bredde på prøven 18 cm.

En metamorfosert kiselsyklisk sedimentær bergart nå sammensatt av metamorfosert sandstein (kvartsitt) med et lag metamorfosert gjørme (skifer) .

Metapelite er en metamorf berg som har en mudstone-protolit. Staurolittliste er en metapelitt. Det er en kryss-tvillet staurolitporfyrblast i forgrunnen. Tohmajärvi, Finland. Bredde på prøven 19 cm.

Skifer er en metamorfosert skifer. Den har en spaltete spalting (tendens til å bryte inn i tynne bergarter).

Glimmeskifer er en metapelitt – et metamorfosert leirrikt sediment stein. Røde krystaller er almandinporfyrblast. Narvik, Norge. Bredde på prøven 14 cm.

En metamorfosert gjørme som tydelig inneholder både leire- og kvartsrikt materiale. Bredde på prøven 14 cm.