Skalūnai: apibrėžtis, sudėtis, formavimasis ir rūšys
Skalūnai yra smulkiagrūdė nuosėdinė uoliena, susidariusi iš dumblo. Dumblas - tai molio mineralų dribsnių ir kitų mineralų, ypač kvarco ir kalcito, smulkių fragmentų (dumblo dydžio dalelių) mišinys. Molio ir kitų mineralų santykis yra įvairus. Skalūnams būdingi lūžiai išilgai plonų plokštelių arba lygiagrečių sluoksnių ar klodo, kurių storis mažesnis nei vienas centimetras, vadinamieji "skalūnai" (= ~skaldymas). Kita vertus, purvo akmenys yra panašios sudėties, tačiau jiems nebūdingas skeldėjimas.
Skalūnų ir dumblo uolienose yra maždaug 95 proc. visų nuosėdinių uolienų organinių medžiagų. Tačiau vidutiniuose skalūnuose ji sudaro mažiau nei vieną procentą masės. Juodieji skalūnai susidaro anoksinėmis (be deguonies) sąlygomis. Juose yra laisvosios anglies ir geležies sulfidų, pavyzdžiui, pirito. Tai lemia juodą spalvą.
Sudėtis ir mineralogija
Skalūnai daugiausia sudaryti iš molio mineralų (pvz., illito, smektito, kaolinite), smulkių kvarco ir fliso fragmentų bei įvairaus kiekio kalcito ar kitų karbonatų. Organinė medžiaga (kerogenas) gali būti nedidelė arba susikaupusi didesniais kiekiais, ypač juoduosiuose skalūnuose. Dėl to skalūnų spalva gali būti nuo pilkai rudos iki intensyviai juodos; žalią atspalvį duoda chlorito ar glaukonito buvimas, o raudonus – geležies oksidai.
Formavimasis
Skalūnai susidaro mažos energijos nuosėdų aplinkose, pavyzdžiui, ramiuose jūros dugnuose, ežeruose, lagūnose arba giliajame vandenyne, kur smulkios dalelės nusėda ir kaupiasi. Nusėdimas, kompakcija ir diagenetiniai procesai (cheminės transformacijos po nusėdėjimo) sutankina masę, nustato molio mineralų plokštelinę orientaciją ir lemia skalūniškumą (fissility) — gebėjimą lupti plonais plokštelėmis. Esant intensyvesnei metamorfizacijai, skalūnai gali transformuotis į šiferį (slate), filitą ar net askalą.
Rūšys
- Juodieji skalūnai – organiškai turtingi, susidarę anoksinėmis sąlygomis; svarbūs kaip naftos ir dujų šaltiniai (šaltinio uolienos).
- Pilkieji skalūnai – mažiau organikos, dažni daugelyje sedimentų sekų.
- Žalieji skalūnai – turintys chlorito ar glaukonito, susidaro mažiau oksidaciniuose vandenyse.
- Raudonieji skalūnai – praturtinti geležies oksidais, rodo oksidacinę deponavimo aplinką.
- Karbonatiniai skalūnai – su didesniu karbonatų kiekiu (kalcitas), linkę kietėti ir santykinai mažiau luptis.
- Purviniai akmenys (mudstone) – arti skalūnų pagal sudėtį, bet be ryškaus skeldėjimo bruožo.
Fizikinės ir cheminės savybės
Skalūnai paprastai yra smulkiai sluoksniuoti, turi didelį paviršiaus plotą ir mažą poringumą, tačiau gali turėti didelį ploną porų kiekį, todėl organinė medžiaga ir kai kurios dujos gali būti „įkalintos“ uolienoje. Mechaniškai jie yra trapūs išilgai plokštelių, o statyboje dažnai nevartojami kaip laikančios konstrukcijos medžiaga dėl skeldėjimo savybės.
Geologinė ir ekonominė reikšmė
Juodieji organiškai turtingi skalūnai yra svarbios naftos ir gamtinių dujų šaltinio uolienos. Taip pat yra skalūnų, kuriuose yra daug organinės medžiagos (kerogeno) — jas galima išgauti ir perdirbti į skalūnų naftą (oil shale) arba išgauti suspaustus gamtinius dujas (shale gas) naudojant hidraulinį ardymą (fracking). Be to, kai kurios pramonės šakos naudoja skalūnus plytų, cemento ar keraminių žaliavų gamyboje.
Aplinkos ir eksploatacijos iššūkiai
Skalūnų išgavimas (ypač frakingu) kelia aplinkos problemas: galimas gruntinio vandens užteršimas, chemikalų patekimai, didesnė žemės paviršiaus apkrova, nuotekų tvarkymo problemos ir kartais sukelti seismiškumo pokyčiai. Dėl to eksploatacija reikalauja griežtos aplinkos apsaugos, monitoringo ir technologijų, mažinančių poveikį.
Santrauka
Skalūnai yra plačiai paplitusi smulkiagrūdė nuosėdinė uoliena, turinti didelę geologinę ir ekonominę reikšmę. Jų savybės (skeldėjimas, sudėtis, organikos kiekis) priklauso nuo nusėdimo aplinkos ir vėlesnių diagenetinių bei metamorfinių sąlygų. Dėl tų savybių skalūnai yra svarbūs tiek geologiniams tyrimams, tiek energijos išteklių paieškai, tačiau jų išgavimas turi būti atliekamas atsargiai, saugant aplinką.
Bedfordo skalūnai
Skalūnų fragmentai iš Grube Messel fosilijų duobės
Skalūnų susidarymas
Skalūnai paprastai nusėda labai lėtai judančiame vandenyje, todėl dažnai aptinkami ežeruose ir marių sąnašose, upių deltose, užliejamose lygumose ir paplūdimių smėlynuose jūroje. Jie taip pat gali būti nusėdę žemyniniame šelfe, palyginti giliame, ramiame vandenyje. Šis procesas galėjo užtrukti milijonus metų.
Juodieji skalūnai yra tamsūs, nes juose ypač daug neoksiduotos anglies. Juodieji skalūnai nusėda anoksinėje arba mažai deguonies turinčioje aplinkoje, pavyzdžiui, stovinčio vandens kolonose. Jie paplitę kai kuriuose paleozojaus ir mezozojaus sluoksniuose. Kai kuriuose juoduosiuose skalūnuose gausu sunkiųjų metalų, pavyzdžiui, molibdeno, urano, vanadžio ir cinko. Sunkieji metalai į juos galėjo patekti lėtai kaupdamiesi.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra skalūnai?
A: Skalūnai yra smulkiasluoksnės nuosėdinės uolienos, susidariusios iš dumblo, sudaryto iš molio mineralų ir smulkių kitų mineralų fragmentų.
K: Koks yra molio ir kitų mineralų santykis skalūnuose?
A.: Skalūnų molio ir kitų mineralų santykis skiriasi.
K: Kokia yra skalūnams būdinga savybė?
A.: Skalūnams būdingas skalūnų lūžinėjimas, t. y. lūžiai išilgai plonų plokštelių arba lygiagrečių sluoksnių, kurių storis mažesnis nei vienas centimetras.
K: Kuo skiriasi skalūnai nuo dumblo akmenų?
A. Purvo akmenys savo sudėtimi panašūs į skalūnus, tačiau jiems nebūdingas susiskaidymas.
K: Kiek organinių medžiagų yra skalūnuose ir dumblo uolienose, palyginti su kitomis nuosėdinėmis uolienomis?
A: Skalūnų ir dumblo uolienose yra maždaug 95 proc. organinių medžiagų, esančių visose nuosėdinėse uolienose.
K: Kas lemia juodųjų skalūnų susidarymą?
A.: Juodieji skalūnai susidaro anoksinėmis sąlygomis be deguonies, juose yra laisvos anglies ir geležies sulfidų, pavyzdžiui, pirito, kurie suteikia jiems juodą spalvą.
K: Kiek vidutiniškai juodųjų skalūnų masėje yra organinių medžiagų?
A: Nors juoduosiuose skalūnuose yra didelė dalis nuosėdinėse uolienose esančių organinių medžiagų, vidutiniškai juoduosiuose skalūnuose yra tik mažiau nei vienas procentas organinių medžiagų masės.
