Xisto - Shale

Xisto
Rocha sedimentar
Chattanooga Shale (Upper Devonian; Burkesville West Rt. 90 roadcut, Kentucky, EUA) 25 (40541681100) .jpg
Xisto
Composição
Minerais de argila e quartzo

O xisto é uma rocha sedimentar clástica de granulação fina formada a partir da lama que é uma mistura de flocos de minerais de argila e fragmentos minúsculos ( partículas do tamanho de silte ) de outros minerais, especialmente quartzo e calcita . O xisto é caracterizado por sua tendência a se dividir em camadas finas ( lâminas ) com menos de um centímetro de espessura. Essa propriedade é chamada de fissilidade . O xisto é a rocha sedimentar mais comum.

O termo xisto é às vezes aplicado de forma mais ampla, essencialmente como um sinônimo para mudrock , em vez de no sentido mais restrito de mudrock físsil rico em argila.

Textura

O xisto geralmente exibe vários graus de fissilidade . Por causa da orientação paralela dos flocos de argila mineral no xisto, ele se quebra em camadas finas, geralmente fragmentadas e geralmente paralelas aos planos de estratificação indistinguíveis . Rochas não físseis de composição e tamanho de partícula semelhantes (menos de 0,0625 mm) são descritas como argilitos (1/3 a 2/3 partículas de silte) ou argilas (menos de 1/3 de silte). Rochas com tamanhos de partículas semelhantes, mas com menos argila (maior que 2/3 silte) e, portanto, mais granulosas são siltitos .

Amostra de fragmentos e cascalhos de xisto durante a perfuração de um poço de petróleo na Louisiana , Estados Unidos . Grão de areia = 2 mm de diâmetro

Composição e cor

Cartela de cores para xisto com base no estado de oxidação e teor de carbono orgânico

Os xistos são tipicamente de cor cinza e são compostos de minerais de argila e grãos de quartzo. A adição de quantidades variáveis ​​de constituintes menores altera a cor da rocha. As cores vermelha, marrom e verde são indicativas de óxido férrico ( hematita - vermelhos), hidróxido de ferro ( goethita - marrons e limonita - amarelo) ou minerais micáceos ( clorita , biotita e ilita - verdes). A cor muda de avermelhada para esverdeada à medida que o ferro no estado oxidado ( férrico ) é convertido em ferro no estado reduzido ( ferroso ). O xisto preto resulta da presença de mais de um por cento de material carbonáceo e indica um ambiente redutor. Os folhelhos de azul pálido a verde-azulado são tipicamente ricos em minerais carbonáticos.

As argilas são os principais constituintes dos xistos e outros mudrocks. Os minerais de argila representados são principalmente caulinita , montmorilonita e ilita. Minerais de argila de argilitos do Tardio Terciário são esmectitas expansíveis , enquanto em rochas mais antigas (especialmente em folhelhos do Paleozóico médio e inicial ) ilites predominam. A transformação da esmectita em ilita produz sílica , sódio, cálcio, magnésio, ferro e água. Esses elementos liberados formam quartzo autigênico , cherte , calcita , dolomita , ankerita , hematita e albita , todos vestígios de minerais menores (exceto quartzo) encontrados em folhelhos e outros mudrocks. Um xisto típico é composto por cerca de 58% de minerais de argila, 28% de quartzo, 6% de feldspato, 5% de minerais de carbonato e 2% de óxidos de ferro. A maior parte do quartzo é detrital (parte dos sedimentos originais que formaram o folhelho) em vez de autigênico (cristalizado dentro do folhelho após a deposição).

Os xistos e outros mudrocks contêm cerca de 95 por cento da matéria orgânica em todas as rochas sedimentares. No entanto, isso equivale a menos de um por cento em massa em um xisto médio. Os xistos negros, que se formam em condições anóxicas, contêm carbono livre reduzido junto com ferro ferroso (Fe 2+ ) e enxofre (S 2− ). O sulfeto de ferro amorfo , junto com o carbono, produz a coloração preta. Como o sulfeto de ferro amorfo se converte gradualmente em pirita , que não é um pigmento importante, os folhelhos jovens podem ser bastante escuros devido ao seu teor de sulfeto de ferro, apesar de um teor modesto de carbono (menos de 1%), enquanto uma cor preta em um folhelho antigo indica um alto teor de carbono.

A maioria dos xistos é de origem marinha e a água subterrânea nas formações de xisto é frequentemente altamente salina. Há evidências de que o xisto atua como um meio semipermeável, permitindo a passagem da água enquanto retém os sais dissolvidos.

Formação

As partículas finas que compõem o xisto podem permanecer suspensas na água muito depois de as partículas maiores de areia terem sido depositadas. Como resultado, os xistos são normalmente depositados em águas de movimento muito lento e são frequentemente encontrados em lagos e depósitos lagunares , em deltas de rios , planícies de inundação e offshore abaixo da base das ondas . Depósitos espessos de xisto são encontrados perto de antigas margens continentais e bacias frontais. Algumas das formações de xisto mais difundidas foram depositadas por mares epicontinentais . Xistos negros são comuns em Cretáceo estratos sobre as margens do Oceano Atlântico, onde foram depositados em falha -bounded bacias silled associados com a abertura do Atlântico durante o rompimento de Pangea . Essas bacias eram anóxicas, em parte por causa da circulação restrita no estreito Atlântico, e em parte porque os mares muito quentes do Cretáceo não tinham a circulação da água fria do fundo que oxigena os oceanos profundos hoje.

A maior parte da argila deve ser depositada como agregados e flocos, uma vez que a taxa de sedimentação das partículas individuais de argila é extremamente lenta. A floculação é muito rápida, uma vez que a argila encontra água do mar altamente salina. Enquanto as partículas de argila individuais têm menos de 4 mícrons de tamanho, os aglomerados de partículas de argila produzidos pela floculação variam em tamanho de algumas dezenas de mícrons a mais de 700 mícrons de diâmetro. Os flóculos começam ricos em água, mas grande parte da água é expelida dos flóculos à medida que os minerais de argila se ligam mais fortemente com o tempo (um processo chamado sinérese ). A peletização de argila por organismos que filtram a alimentação é importante onde a floculação é inibida. Os alimentadores de filtro produzem cerca de 12 toneladas métricas de pellets de argila por quilômetro quadrado por ano ao longo da costa do Golfo dos Estados Unidos.

À medida que os sedimentos continuam a se acumular, os sedimentos mais antigos e profundamente enterrados começam a sofrer diagênese . Isso consiste principalmente na compactação e litificação das partículas de argila e silte. Os estágios iniciais da diagênese, descritos como eogênese , ocorrem em profundidades rasas (algumas dezenas de metros) e são caracterizados por bioturbação e mudanças mineralógicas nos sedimentos, com apenas ligeira compactação. A pirita pode ser formada na lama anóxica nesta fase da diagênese.

O sepultamento mais profundo é acompanhado pela mesogênese , durante a qual ocorre a maior parte da compactação e litificação. À medida que os sedimentos ficam sob pressão crescente dos sedimentos sobrejacentes, os grãos de sedimentos se movem para arranjos mais compactos, os grãos dúcteis (como os grãos de minerais de argila ) são deformados e o espaço dos poros é reduzido. Além dessa compactação física, a compactação química pode ocorrer por meio de solução de pressão . Os pontos de contato entre os grãos estão sob maior pressão, e o mineral tensionado é mais solúvel do que o resto do grão. Como resultado, os pontos de contato são dissolvidos, permitindo que os grãos entrem em contato mais próximo.

É durante a compactação que o xisto desenvolve sua fissilidade, provavelmente por meio da compactação mecânica da estrutura aberta original das partículas de argila. As partículas tornam-se fortemente orientadas em camadas paralelas que dão ao xisto seu tecido distinto. A fissilidade provavelmente se desenvolve no início do processo de compactação, em profundidade relativamente rasa, uma vez que a fissilidade não parece variar com a profundidade em formações espessas. Os flocos de caulinita têm menos tendência a se alinhar em camadas paralelas do que outras argilas, então a argila rica em caulinita tem maior probabilidade de formar lamito não-separável do que o xisto. Por outro lado, os folhelhos pretos costumam ter fissilidade muito pronunciada ( folhelhos de papel ) devido à ligação de moléculas de hidrocarbonetos às faces das partículas de argila, o que enfraquece a ligação entre as partículas.

A litificação segue de perto na compactação, à medida que o aumento das temperaturas na profundidade acelera a deposição de cimento que une os grãos. A solução de pressão contribui para a cimentação, pois o mineral dissolvido dos pontos de contato tensos é redepositado nos espaços dos poros não tensos. Os minerais de argila também podem ser alterados. Por exemplo, a esmectita é alterada para ilita em temperaturas de cerca de 55 a 200 ° C (130 a 390 ° F), liberando água no processo. Outras reações de alteração incluem a alteração de esmectita em clorita e de caulinita em ilita em temperaturas entre 120 e 150 ° C (250 e 300 ° F). Por causa dessas reações, a ilita compõe 80% dos folhelhos pré-cambrianos , contra cerca de 25% dos folhelhos jovens.

O descerramento do xisto enterrado é acompanhado pela telogênese , o terceiro e último estágio da diagênese. À medida que a erosão reduz a profundidade do soterramento, a exposição renovada à água meteórica produz mudanças adicionais no xisto, como a dissolução de parte do cimento para produzir porosidade secundária . A pirita pode ser oxidada para produzir gesso .

Os 'xistos negros' são escuros, por serem especialmente ricos em carbono não oxidado . Comum em alguns estratos do Paleozóico e do Mesozóico , os folhelhos negros foram depositados em ambientes anóxicos , redutores, como em colunas de água estagnadas. Alguns xistos pretos contêm metais pesados ​​abundantes, como molibdênio , urânio , vanádio e zinco . Os valores enriquecidos são de origem controversa, tendo sido atribuídos alternativamente à entrada de fluidos hidrotérmicos durante ou após a sedimentação ou ao acúmulo lento da água do mar durante longos períodos de sedimentação.

Fósseis , pegadas de animais ou tocas e até mesmo impressões de gotas de chuva às vezes são preservadas em superfícies de cama de xisto. Os folhelhos também podem conter concreções consistindo de pirita, apatita ou vários minerais carbonáticos.

Os folhelhos sujeitos ao calor e à pressão do metamorfismo se transformam em uma rocha dura, físsil e metamórfica conhecida como ardósia . Com o aumento contínuo do grau metamórfico, a sequência é filito , depois xisto e finalmente gnaisse .

Como rocha geradora de hidrocarbonetos

O xisto é a rocha geradora mais comum de hidrocarbonetos ( gás natural e petróleo ). A falta de sedimentos grossos na maioria dos leitos de xisto reflete a ausência de fortes correntes nas águas da bacia deposicional. Eles podem ter oxigenado as águas e destruído a matéria orgânica antes que ela pudesse se acumular. A ausência de rochas carbonáticas em leitos de folhelho reflete a ausência de organismos que podem ter segregado esqueletos carbonáticos, também provavelmente devido a um ambiente anóxico. Como resultado, cerca de 95% da matéria orgânica em rochas sedimentares é encontrada em folhelhos e outros mudrocks. Camadas de xisto individuais normalmente têm um conteúdo de matéria orgânica de cerca de 1%, mas as rochas geradoras mais ricas podem conter até 40% de matéria orgânica.

A matéria orgânica no xisto é convertida ao longo do tempo das proteínas, polissacarídeos, lipídios e outras moléculas orgânicas originais em querogênio , que nas temperaturas mais altas encontradas em maiores profundidades de sepultamento é posteriormente convertido em grafite e petróleo.

Terminologia de mineração histórica

Antes de meados do século 19, os termos ardósia , xisto e xisto não eram claramente distinguidos. No contexto da mineração subterrânea de carvão , o xisto foi freqüentemente referido como ardósia até o século XX. O xisto negro associado às camadas de carvão é denominado metal negro.

Veja também

Referências

links externos

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