السجيل: الصخور الرسوبية - الصور ، التعريف والمزيد

المحتوى

• ما هو السجيل؟
• استخدامات السجيل
• النفط التقليدي والغاز الطبيعي
• النفط غير التقليدي والغاز الطبيعي
• يستخدم الصخر الزيتي لإنتاج الصلصال
• يستخدم الصخر الزيتي لإنتاج الأسمنت
• الصخر الزيتي
• تكوين الصخر الزيتي
• ألوان الصخر الزيتي
• الأسود والرمادي السجيل
• الأحمر والبني والأصفر السجيل
• الأخضر الحجري
• الخواص الهيدروليكية للسجيل
• الخواص الهندسية للتربة الصخرية
• التربة الموسعة
• استقرار المنحدر
• بيئات ترسيب الصخر الزيتي

الصخري: ينقسم الصخر الزيتي إلى أجزاء رقيقة ذات حواف حادة. يحدث في مجموعة واسعة من الألوان التي تشمل الأحمر والبني والأخضر والرمادي والأسود. إنه الصخور الرسوبية الأكثر شيوعًا ويوجد في الأحواض الرسوبية في جميع أنحاء العالم.

ما هو السجيل؟

الصخر الزيتي عبارة عن صخرة رسوبية ذات حبيبات دقيقة تتشكل من انضغاط جزيئات الطمي والمعادن الطينية بحجم الطين والتي نسميها عادةً "الطين". يضع هذا التكوين الصخر الزيتي في فئة من الصخور الرسوبية المعروفة باسم "الأحجار الطينية". يتميز الصخر الزيتي عن الأحجار الطينية الأخرى لأنه انشطاري ومغلف. "مغلفة" تعني أن الصخر يتكون من العديد من الطبقات الرقيقة. "الانشطار" يعني أن الصخور تنقسم بسهولة إلى قطع رقيقة على طول التصفيح.

استخدامات السجيل

بعض الصفوف لها خصائص خاصة تجعلها موارد مهمة. تحتوي الصخور السوداء على مواد عضوية تتكسر أحيانًا لتكوين غاز طبيعي أو زيت. يمكن سحق الصخور الأخرى وخلطها بالماء لإنتاج طين يمكن تحويله إلى مجموعة متنوعة من الأشياء المفيدة.

خزان النفط والغاز الطبيعي التقليدي: يوضح هذا الرسم "فخًا مضادًا" يحتوي على النفط والغاز الطبيعي. وحدات الصخور الرمادية هي الصخر الزيتي. يتشكل الزيت والغاز الطبيعي داخل هذه الوحدات الصخرية ثم يهاجر إلى الأعلى. يصبح بعض النفط والغاز محاصرين في الحجر الرملي الأصفر لتشكيل خزان للنفط والغاز. هذا خزان "تقليدي" - بمعنى أنه يمكن أن يتدفق النفط والغاز عبر مساحة مسام الحجر الرملي ويتم إنتاجه من البئر.

النفط التقليدي والغاز الطبيعي

تعد الصخور العضوية السوداء المصدر الرئيسي لكثير من رواسب النفط والغاز الطبيعي في العالم. تحصل هذه الصخر الزيتي على لونها الأسود من جزيئات صغيرة من المادة العضوية ترسبت في الوحل الذي تشكل منه الصخر الزيتي. عندما تم دفن الوحل وتسخينه داخل الأرض ، تحولت بعض المواد العضوية إلى زيت وغاز طبيعي.

هاجر النفط والغاز الطبيعي من الصخر الزيتي وصعودا خلال كتلة الرواسب بسبب كثافتهما المنخفضة. غالبًا ما كان النفط والغاز محاصرين داخل مسام المسام بوحدة الصخور العلوية مثل الحجر الرملي (انظر الشكل). تُعرف هذه الأنواع من رواسب النفط والغاز باسم "الخزانات التقليدية" لأن السوائل يمكن أن تتدفق بسهولة عبر مسام الصخر وفي بئر الاستخراج.

على الرغم من أن الحفر يمكن أن يستخرج كميات كبيرة من النفط والغاز الطبيعي من صخرة الخزان ، فإن الكثير منه لا يزال محاصراً داخل الصخر الزيتي. يصعب للغاية إزالة هذا الزيت والغاز لأنه محصور داخل مسام صغيرة جدًا أو ممتص على جزيئات طينية معدنية تشكل الصخر الزيتي.

خزان النفط والغاز غير التقليدي: يوضح هذا الرسم التقنيات الحديثة التي تمكن من تطوير حقول النفط والغاز الطبيعي غير التقليدية. في حقول الغاز هذه ، يتم الاحتفاظ بالنفط والغاز في الصخر الزيتي أو في وحدة صخرية أخرى غير منفذة. لإنتاج هذا النفط أو الغاز ، هناك حاجة إلى تقنيات خاصة. إحداها هي الحفر الأفقي ، حيث تنحرف البئر العمودية إلى أفقي بحيث تخترق مسافة طويلة من صخور الخزان. والثاني هو التكسير الهيدروليكي. باستخدام هذه التقنية ، يتم إغلاق جزء من البئر ويتم ضخ المياه لإنتاج ضغط مرتفع بما يكفي لكسر الصخور المحيطة. والنتيجة هي خزان عالي التصدع اخترقه طول البئر الطويل.

النفط غير التقليدي والغاز الطبيعي

في أواخر التسعينيات من القرن الماضي ، طورت شركات التنقيب عن الغاز الطبيعي طرقًا جديدة لتحرير النفط والغاز الطبيعي المحاصرين داخل المسام الصخرية الصغيرة من الصخر الزيتي. كان هذا الاكتشاف مهمًا لأنه فتح بعضًا من أكبر رواسب الغاز الطبيعي في العالم.

كان Barnett Shale of Texas أول حقل رئيسي للغاز الطبيعي تم تطويره في صخرة خزان الصخر الزيتي. كان إنتاج الغاز من بارنيت شال تحديا. تكون مسام المسام في الصخر صغيرة جدًا بحيث يصعب على الغاز التحرك من خلال الصخر الزيتي وفي البئر. اكتشف الباحثون أنهم يمكن أن يزيدوا من نفاذية الصخر الزيتي عن طريق ضخ المياه أسفل البئر تحت ضغط مرتفع بما يكفي لكسر الصخر الزيتي. هذه الكسور حررت بعض الغاز من مسام المسام وسمحت لهذا الغاز بالتدفق إلى البئر. تُعرف هذه التقنية باسم "التكسير الهيدروليكي" أو "التكسير المائي".

تعلمت الحفارات أيضًا كيفية الحفر وصولًا إلى مستوى الصخر الزيتي وتحويل البئر 90 درجة للحفر أفقياً عبر وحدة الصخر الزيتي. أنتج هذا بئر مع "منطقة الدفع" طويلة جدا من خلال الصخور الخزان (انظر الشكل). تُعرف هذه الطريقة باسم "الحفر الأفقي".

أحدث الحفر الأفقي والتكسير الهيدروليكي ثورة في تكنولوجيا الحفر ومهدت الطريق لتطوير العديد من حقول الغاز الطبيعي العملاقة. وتشمل هذه Marcellus Shale في جبال Appalachians ، و Haynesville Shale في لويزيانا ، و Fayetteville Shale في أركنساس. تحتوي هذه الخزانات الصخرية الهائلة على ما يكفي من الغاز الطبيعي لتلبية جميع احتياجات الولايات المتحدة لمدة عشرين عامًا أو أكثر.

السجيل في الطوب والبلاط: يستخدم الصخر الزيتي كمادة خام لصنع أنواع كثيرة من الطوب والبلاط والأنابيب والفخار وغيرها من المنتجات المصنعة. يعتبر الطوب والبلاط من أكثر المواد المستخدمة على نطاق واسع والمطلوب للغاية لبناء المنازل والجدران والشوارع والهياكل التجارية. حقوق الطبع والنشر صورة iStockphoto / غي إليوت.

يستخدم الصخر الزيتي لإنتاج الصلصال

كل شخص لديه اتصال مع المنتجات المصنوعة من الصخر الزيتي. إذا كنت تعيش في منزل من الطوب ، أو تسير على طريق من الطوب ، أو تعيش في منزل بسقف من البلاط ، أو تحتفظ بالنباتات في أواني "تيرا كوتا" ، لديك اتصال يومي بالعناصر التي ربما تكون مصنوعة من الصخر الزيتي.

منذ سنوات عديدة ، كانت هذه العناصر نفسها مصنوعة من الطين الطبيعي. ومع ذلك ، استنفد الاستخدام الكثيف معظم رواسب الطين الصغيرة. بحاجة إلى مصدر جديد للمواد الخام ، اكتشف المصنعون قريبًا أن خلط الصخر الزيتي مع الماء سيؤدي إلى طين غالبًا ما يكون له خصائص متشابهة أو متفوقة. اليوم ، تم استبدال معظم العناصر التي تم إنتاجها ذات مرة من الطين الطبيعي بعناصر متطابقة تقريبًا مصنوعة من الطين المصنعة بخلط الصخر الزيتي المطحون بالماء.

مجموعات الصخور والمعادن: احصل على مجموعة صخرية أو معدنية أو أحفورية لمعرفة المزيد عن مواد الأرض. أفضل طريقة للتعرف على الصخور هي إتاحة عينات للاختبار والفحص.

يستخدم الصخر الزيتي لإنتاج الأسمنت

الأسمنت هو مادة شائعة أخرى غالباً ما تصنع من الصخر الزيتي. لتصنيع الأسمنت ، يتم تسخين الحجر الجيري والسحق الصخري إلى درجة حرارة مرتفعة بما يكفي لتبخر جميع المياه وتفتيت الحجر الجيري إلى أكسيد الكالسيوم وثاني أكسيد الكربون. يُفقد ثاني أكسيد الكربون كانبعاث ، لكن أكسيد الكالسيوم المقترن بالصخر الزيتي المسخن يصنع مسحوقًا يتصلب إذا تم خلطه بالماء ويسمح للجفاف. يستخدم الأسمنت لصنع الخرسانة والعديد من المنتجات الأخرى لصناعة البناء والتشييد.

الصخر الزيتي: صخرة تحتوي على كمية كبيرة من المواد العضوية في شكل الكيروجين الصلب. يمكن أن يكون ما يصل إلى ثلث الصخور مادة عضوية صلبة. هذه العينة حوالي أربع بوصات (عشرة سنتيمترات) عبر.

الصخر الزيتي

الصخر الزيتي هو صخر يحتوي على كميات كبيرة من المواد العضوية في شكل الكيروجين. ما يصل إلى 1/3 من الصخور يمكن أن يكون الكيروجين الصلب. يمكن استخراج الهيدروكربونات السائلة والغازية من الصخر الزيتي ، ولكن يجب تسخين الصخور و / أو معالجتها بالمذيبات. هذا عادة ما يكون أقل كفاءة من حفر الصخور التي ستنتج النفط أو الغاز مباشرة في البئر. يؤدي استخراج الهيدروكربونات من الصخر الزيتي إلى إنتاج الانبعاثات والنفايات التي تسبب شواغل بيئية كبيرة. هذا هو أحد الأسباب وراء عدم استخدام رواسب الزيت الصخري الواسعة في العالم بقوة.

يلبي الصخر الزيتي عادةً تعريف "الصخر الزيتي" من حيث أنه "صخرة مغلفة تتكون من 67٪ على الأقل من معادن الطين". ومع ذلك ، فإنه يحتوي في بعض الأحيان على ما يكفي من المواد العضوية والمعادن الكربونية التي تمثل المعادن الطينية أقل من 67 ٪ من الصخور.

عينات الصخر الزيتي: عندما يتم حفر الصخر الزيتي من أجل تقييم النفط أو الغاز الطبيعي أو تقييم الموارد المعدنية ، غالبًا ما يتم استرداد اللب من البئر. يمكن بعد ذلك اختبار الصخور الموجودة في القلب للتعرف على إمكاناتها وكيفية تطوير المورد بشكل أفضل.

تكوين الصخر الزيتي

الصخر الزيتي عبارة عن صخرة مكونة أساسًا من حبيبات الطين المعدنية. هذه الحبوب الصغيرة عادةً ما تكون معادن طينية مثل illite و kaolinite و smectite. يحتوي الصخر عادةً على جزيئات معدنية أخرى بحجم الطين مثل الكوارتز والشرت والفلسبار. قد تشمل المكونات الأخرى الجزيئات العضوية ومعادن الكربونات ومعادن أكسيد الحديد ومعادن الكبريتيد والحبوب المعدنية الثقيلة. غالبًا ما يتم تحديد هذه "المكونات الأخرى" الموجودة في الصخر بواسطة البيئة الصخرية للترسب ، وغالبًا ما تحدد لون الصخرة.

السجيل الأسود: العضوية الصخر الزيتي الأسود. الغاز الطبيعي والنفط في بعض الأحيان محاصرين في مسام المسام الصغيرة من هذا النوع من الصخر الزيتي.

ألوان الصخر الزيتي

مثل معظم الصخور ، غالبًا ما يتم تحديد لون الصخر الزيتي من خلال وجود مواد محددة بكميات صغيرة. فقط عدد قليل من المواد العضوية أو الحديد يمكن أن يغير بشكل كبير لون الصخرة.

مسرحيات الغاز الصخري: منذ أواخر التسعينيات ، تم تطوير العشرات من الصخر الزيتي الأسود غير المنتج مسبقًا بنجاح إلى حقول غاز قيمة. راجع المقال: "ما هو الغاز الصخري؟"

الأسود والرمادي السجيل

يشير اللون الأسود في الصخور الرسوبية دائمًا إلى وجود مواد عضوية. فقط واحد أو اثنين في المئة من المواد العضوية يمكن أن تنقل اللون الرمادي الداكن أو الأسود إلى الصخور. بالإضافة إلى ذلك ، يشير هذا اللون الأسود دائمًا إلى أن الصخر الزيتي يتكون من رواسب تترسب في بيئة تعاني من نقص الأكسجين. أي الأكسجين الذي دخل البيئة تفاعل بسرعة مع الحطام العضوي المتحلل. إذا كانت كمية كبيرة من الأكسجين موجودة ، فإن الحطام العضوي قد تلاشى. توفر البيئة التي تفتقر إلى الأكسجين أيضًا الظروف المناسبة لتكوين معادن الكبريتيد مثل البايرايت ، وهو معدن مهم آخر موجود في معظم الصخور السوداء.

وجود حطام عضوي في الصخر الزيتي يجعلهم المرشحين لتوليد النفط والغاز. إذا تم الحفاظ على المادة العضوية وتسخينها بشكل صحيح بعد الدفن ، فقد يتم إنتاج النفط والغاز الطبيعي. كل من Barnett Shale و Marcellus Shale و Haynesville Shale و Fayetteville Shale وغيرها من الصخور المنتجة للغاز كلها صخور رمادية داكنة أو سوداء تنتج الغاز الطبيعي. يعد Bakken Shale of North Dakota و Eagle Ford Shale of Texas مثالين على الصخر الزيتي الذي ينتج النفط.

تحتوي الصخور الرمادية أحيانًا على كمية صغيرة من المادة العضوية. ومع ذلك ، يمكن أن تكون الصخور الرمادية أيضًا صخور تحتوي على مواد جيرية أو معادن طينية ببساطة تؤدي إلى اللون الرمادي.

يوتيكا ومارسيلوس شيل: ويعتقد أن اثنين من الصخر الزيتي الأسود في حوض الأبلاش تحتويان على ما يكفي من الغاز الطبيعي لتزويد الولايات المتحدة لعدة سنوات. هذه هي Marcellus Shale و Utica Shale.

الأحمر والبني والأصفر السجيل

غالبًا ما تحتوي الصخور المودعة في بيئات غنية بالأكسجين على جزيئات صغيرة من أكسيد الحديد أو معادن هيدروكسيد الحديد مثل الهيماتيت أو الجيثيت أو الليمونيت. يمكن لبضعة في المئة فقط من هذه المعادن الموزعة من خلال الصخر إنتاج ألوان حمراء أو بنية أو صفراء معروضة في أنواع كثيرة من الصخر الزيتي. وجود الهيماتيت يمكن أن تنتج الصخر الأحمر. وجود ليمونيت أو غوثيت يمكن أن ينتج صخرًا أصفر أو بني.

الأخضر الحجري

تم العثور على الصخور الخضراء في بعض الأحيان. لا ينبغي أن يكون هذا مفاجئًا لأن بعض المعادن الطينية والميكا التي تشكل جزءًا كبيرًا من حجم هذه الصخور تكون عادةً بلون أخضر.

الغاز الصخري جيدا جيدا: في أقل من عشر سنوات ، ارتفعت الصخر الزيتي إلى الصدارة في قطاع الطاقة. يمكن لطرق الحفر وتطوير الآبار الجديدة مثل التكسير الهيدروليكي والحفر الأفقي الاستفادة من النفط والغاز الطبيعي المحاصرين داخل المصفوفة الضيقة من الصخور العضوية. حقوق الطبع والنشر للصور iStockphoto / Edward Todd.

الخواص الهيدروليكية للسجيل

الخواص الهيدروليكية هي خصائص صخر مثل النفاذية والمسامية التي تعكس قدرتها على احتجاز ونقل السوائل مثل الماء أو الزيت أو الغاز الطبيعي.

حجم الصخر الزيتي صغير جدًا ، لذا فإن المساحات الخلالية صغيرة جدًا. في الحقيقة أنها صغيرة جدًا بحيث يصعب على النفط والغاز الطبيعي والماء التنقل عبر الصخر.يمكن أن يكون الصخر الزيتي صخرة كأغطية لصيد النفط والغاز الطبيعي ، وهو أيضًا مائي يمنع أو يحد من تدفق المياه الجوفية.

على الرغم من أن المساحات الخلالية في الصخر صغيرة جدًا ، إلا أنها قد تستهلك كمية كبيرة من الصخر. يتيح هذا للسجيل الاحتفاظ بكميات كبيرة من الماء أو الغاز أو الزيت ولكن لا يمكن نقله بشكل فعال بسبب النفاذية المنخفضة. تتغلب صناعة النفط والغاز على هذه القيود من الصخر الزيتي باستخدام الحفر الأفقي والتكسير الهيدروليكي لإنشاء مسامية صناعية ونفاذية داخل الصخر.

بعض المعادن الطينية التي تحدث في الصخر الزيتي لديها القدرة على امتصاص أو امتصاص كميات كبيرة من الماء أو الغاز الطبيعي أو الأيونات أو مواد أخرى. يمكن لخاصية الصخر الزيتي أن تمكنها من الاحتفاظ بالسوائل أو الأيونات بطريقة انتقائية وعنيفة.

خريطة التربة الواسعة: أعدت هيئة المسح الجيولوجي بالولايات المتحدة خريطة تربة موسعة معممة لولاية 48 ولاية.

الخواص الهندسية للتربة الصخرية

الصخور والتربة المستمدة منها هي بعض من أكثر المواد إثارة للقلق التي يجب البناء عليها. فهي عرضة للتغييرات في الحجم والكفاءة التي تجعلها بشكل عام ركائز البناء غير موثوق بها.

انهيار أرضي: الصخر الزيتي هو الصخور المعرضة للانهيارات الأرضية.

التربة الموسعة

المعادن الطينية في بعض التربة المشتقة من الصخر الزيتي لديها القدرة على امتصاص وإطلاق كميات كبيرة من الماء. عادة ما يكون هذا التغيير في محتوى الرطوبة مصحوبًا بتغيير في الحجم يمكن أن يصل إلى عدة بالمائة. وتسمى هذه المواد "التربة الواسعة". عندما تصبح هذه التربة مبللة ، فإنها تتضخم ، وعندما تجف فإنها تتقلص. المباني أو الطرق أو خطوط المرافق أو غيرها من الهياكل الموضوعة على هذه المواد أو بداخلها يمكن إضعافها أو إتلافها بواسطة قوى وحركة تغيير الحجم. التربة الواسعة هي واحدة من أكثر الأسباب شيوعًا للتلف الذي لحق بالمباني في الولايات المتحدة.

دلتا الصخر الزيتي: الدلتا هي رواسب رواسب تتشكل عندما يدخل مجرى مائي ثابت من الماء. تتناقص سرعة الماء في التيار فجأة وتستقر الرواسب التي يتم حملها في القاع. Deltas هي حيث يتم إيداع أكبر حجم من طين الأرض. الصورة أعلاه عبارة عن عرض عبر الأقمار الصناعية لدلتا المسيسيبي ، تعرض قنوات التوزيع والودائع المشتركة بين الوزارات. المياه الزرقاء الزاهية المحيطة بالدلتا مليئة بالرواسب.

استقرار المنحدر

الصخر الزيتي هو الصخور المرتبطة غالبًا بالانهيارات الأرضية. يحول التجوية الصخر الزيتي إلى تربة غنية بالطين والتي عادة ما تكون لها قوة قص منخفضة للغاية - خاصة عندما تكون رطبة. عندما تكون هذه المواد منخفضة القوة رطبة وعلى سفح تل شديد الانحدار ، فإنها يمكن أن تتحرك ببطء أو بسرعة إلى أسفل المنحدر. التحميل الزائد أو التنقيب من قبل البشر غالبا ما يؤدي الفشل.

السجيل على المريخ: الصخر الزيتي هو أيضًا صخرة شائعة جدًا على المريخ. التقطت هذه الصورة بواسطة الكاميرا الصارية لمريخ كوريوسيتي روفر. إنه يظهر صخور انشطارية ذات طبقات رقيقة تبرز في حفرة الحفرة. فضول حفر الثقوب في صخور غيل كريتر وتحديد المعادن الطينية في قصاصات. صورة ناسا.

بيئات ترسيب الصخر الزيتي

يبدأ تراكم الطين بالتجوية الكيميائية للصخور. يعمل هذا التجوية على تكسير الصخور إلى معادن طينية وجزيئات صغيرة أخرى غالبًا ما تصبح جزءًا من التربة المحلية. قد تغسل العاصفة الممطرة جزيئات صغيرة من التربة من الأرض إلى تيارات ، مما يعطي الجداول مظهرًا "طينًا". عندما يتباطأ التيار أو يدخل جسمًا ثابتًا من المياه مثل البحيرة أو المستنقعات أو المحيطات ، فإن جزيئات الطين تستقر في القاع. إذا لم يتم إزعاجه ودفنه ، فقد يتحول تراكم الطين هذا إلى صخرة رسوبية تعرف باسم "الحجر الطيني". هذه هي الطريقة التي تتشكل معظم الصخر الزيتي.

لا تقتصر عملية تشكيل الصخر الزيتي على الأرض. عثر روفرز المريخ على الكثير من النتوءات على سطح المريخ بوحدات صخرية رسوبية تشبه الصخور الموجودة على الأرض (انظر الصورة).