Esquisto

Esquisto es un clástico laminado o fisionable roca sedimentaria aquella compuesta de predominio de limo y arcilla otra minerales , especialmente cuarzo y calcita. Las propiedades características del esquisto son las roturas a lo largo de láminas delgadas o capas paralelas o lechos llamados fisibilidad. es lo mas abundante roca sedimentaria. La composición (limo y arcilla) del esquisto en una categoría de rocas sedimentarias conocido como lutita. Diferencia entre esquisto y lutolita, es fisionable y laminado visto. El esquisto se divide fácilmente en pedazos delgados a lo largo de las laminaciones.

Natural: Detrítico/Clástico

Color: Negro, Gris

Grupo procesos: Roca sedimentaria clástica

Textura:     Clástico; Lutita limosa de grano muy fino (< 0.004 mm). Pizarra arcillosa. esquisto arenoso

Composición mineralógica: Lutita feldespática, Lutita cuarzosa, Lutita micácea

Minerales: Minerales de arcilla, Quartz

Materiales de cementación. Lutita calcárea. Lutita ferruginosa. esquisto silíceo

Ambiente Deposicional Llanura de inundación, lago (lejos de la costa), plataforma continental media, delta, planicie de marea, laguna o mar profundo

Clasificación de esquisto

Las lutitas son sedimentarias clásticas fisionables rocas formado por el transporte, deposición y compactación de materiales detríticos de limo y arcilla. La fisibilidad de la arcilla es su principal característica distintiva de otras rocas sedimentarias. La fisibilidad se define como la propiedad de una roca de dividirse fácilmente a lo largo de capas paralelas delgadas muy próximas entre sí (< 10 mm aproximadamente). Este factor de fisibilidad se destaca en que muestra la clasificación de sedimentos y rocas sedimentarias en función del tamaño de los fragmentos.

Clasificación basada en la textura.

Las lutitas contienen partículas de arcilla y limo de grano fino (< 0.063 mm). Por lo tanto, se clasifican como lutitas limosas o lutitas arcillosas, dependiendo de si en los constituyentes de la roca predominan los limos o las arcillas. La lutita limosa y la lutita arcillosa pueden llamarse colectivamente lutitas arcillosas. Ocasionalmente, las lutitas también pueden contener cantidades apreciables de arenas, en cuyo caso pueden denominarse lutitas arenosas o lutitas areniscas.

 Clasificación basada en la composición mineralógica

Las lutitas se pueden clasificar como lutitas cuarzosas, feldespáticas o micáceas dependiendo del predominio de los minerales cuarzo, feldespato or pequeño, respectivamente, en la roca después de un análisis XRD apropiado (Pettijohn, 1957).

 Clasificación basada en el tipo de cementación/materiales cementantes.

Las lutitas, como otras rocas sedimentarias, están cementadas por algunos minerales o elementos después de la deposición y compactación. El tipo dominante de material de cementación se puede usar en la clasificación de la lutita, ya que esto puede afectar las propiedades o el desempeño de la lutita cuando se usa como material de ingeniería. Los materiales cementantes comunes son sílice, de hierro óxido y calcita o cal. En consecuencia, las lutitas se pueden clasificar como silíceas, ferruginosas o calcáreas (a veces también llamadas calcáreas), respectivamente.

Clasificación basada en el ambiente de depósito

 El entorno sedimentario de cualquier roca sedimentaria (incluida la lutita) es una entidad geográfica natural en la que se acumulan sedimentos que luego se transforman en roca (Reineck y Singh, 1980). Se reconocen tres ambientes sedimentarios de depósito, a saber, continental, de transición o marginal y marino. Cada ambiente de depósito tiene varias subdivisiones. Los esquistos se depositan generalmente en ambientes de depósito lacustres (continentales), deltaicos (de transición) y marinos y, en consecuencia, pueden clasificarse como tales; es decir, lutitas lacustres, deltaicas y marinas (Compton, 1977; Boggs, 1995). Lacustre XNUMX% se caracterizan por la mezcla de arcilla, limo y arenas; precipitados de carbonato inorgánico; y varios organismos invertebrados de agua dulce que incluyen bivalvos, ostrácodos, gasterópodos, diatomeas y varios depósitos de plantas. La mayoría de los depósitos lacustres tienen menos de 10 m de espesor. Los depósitos deltaicos son generalmente paralicos (que consisten en secuencias ordenadas de lutitas y areniscas formadas como resultado de transgresiones y regresiones marinas alternas). También se caracterizan por su poca profundidad y concentración de minerales arcillosos de caolinita/ilita/montmorillonita. Los depósitos de ambiente marino se caracterizan por secuencias de rocas homogéneas (no paralicas), gran profundidad, deficiencia de oxígeno y concentración de ilita/montmorillonita. minerales de arcilla. Las lutitas del ambiente de depósito marino son generalmente de color más oscuro y más ricas en plancton marino. fósiles que las lutitas depositadas en ambientes lacustres y deltaicos.

Clasificación basada en el contenido de materia orgánica

Las lutitas se pueden clasificar como carbonáceas o bituminosas según su contenido de materia orgánica (Krumbein y Sloss, 1963). El contenido de materia orgánica de las lutitas carbonáceas y bituminosas es generalmente superior al 10%. La materia orgánica induce color negro o gris a las lutitas. El color negro de algunas lutitas también puede deberse a la presencia de sulfuro de hierro. Cuando el contenido de materia orgánica dominante proviene de fragmentos de plantas como granos de polen, tallos y hojas, la lutita se clasifica como carbonosa y el ambiente de depósito suele ser continental (lacustre) o de transición (deltaico o lagunar). Cuando el contenido de materia orgánica dominante en la lutita proviene de fragmentos de animales como los fósiles, la lutita se clasifica como bituminosa y su ambiente de depósito suele ser deltaico o marino. Tanto las lutitas carbonáceas como las bituminosas son rocas generadoras importantes para la generación de petróleo petróleo y gas dependiendo de su cantidad/tipo de contenido de kerógeno. Kerogen es ese Mud Shale cuando se lamina

Composición de esquisto

Las lutitas están compuestas de limo, minerales arcillosos y granos de cuarzo. Generalmente color típicamente crey. En algunos casos el color de la roca es diferente. Un constituyente menor altera el color de la roca. El esquisto negro presenta más del uno por ciento de material carbonoso e indica un ambiente reductor. Los colores rojo, marrón y verde son indicativos de óxido férrico (hematites – rojos), hidróxido de hierro (goethita – marrones y limonita – amarillo), o minerales micáceos (clorito, biotita y illita – verdes).

Los minerales arcillosos son un componente importante del esquisto y otras rocas similares. Los minerales arcillosos representados son en su mayoría caolinita, montmorillonita e ilita. Los minerales arcillosos de las lutitas del Terciario Tardío son esmectitas expandibles, mientras que en las rocas más antiguas, especialmente en las lutitas del Paleozoico medio a temprano, predominan las illitas. La transformación de esmectita a ilita produce sílice, sodio, calcio, magnesio, hierro y agua. Estos elementos liberados forman cuarzo autígeno, esquisto, calcita, dolomita, ankerita, hematita y albita, todos rastros de minerales menores (excepto cuarzo) que se encuentran en lutitas y otras rocas de barro

Materia orgánica

Material carbonoso componente muy importante en las rocas de esquisto. Este es el material orgánico que normalmente se encuentra en las rocas como kerógeno (una mezcla de compuestos orgánicos de alto peso molecular). Aunque el kerógeno no forma más del 1% de todas las lutitas, la gran mayoría del kerógeno se encuentra en las lutitas. Las lutitas ricas en materia orgánica (>5%) se conocen como lutitas negras. El color negro se lo da a estas rocas la materia orgánica. La materia orgánica debería ser descompuesta en condiciones normales por las bacterias, pero la alta productividad, la rápida deposición y el enterramiento o la falta de oxígeno pueden preservarla. Pirita es un mineral de sulfuro común en lutitas negras. materia organica y pirita ocurren juntos en la misma roca porque ambos necesitan condiciones libres de oxígeno para su formación.

Unas lutitas especialmente ricas en materia orgánica. Este tipo de nombre de roca es Pizarra bituminosa. El esquisto bituminoso se puede usar como combustible fósil, aunque es un combustible relativamente "sucio" porque generalmente contiene muchos minerales no deseados (que no se queman).

Los esquistos y las rocas de barro contienen aproximadamente el 95 por ciento de la materia orgánica en todas las rocas sedimentarias. Sin embargo, esto equivale a menos del uno por ciento en masa en un esquisto promedio. Las lutitas negras, que se forman en condiciones anóxicas, contienen carbono libre reducido junto con hierro ferroso (Fe2+) y azufre (S2−). La pirita y el sulfuro de hierro amorfo junto con el carbono producen la coloración negra.

Formación de esquisto

La formación de esquisto consiste en partículas finas que pueden permanecer suspendidas en el agua mucho después de que se hayan depositado las partículas más grandes de arena. Los esquistos se depositan normalmente en aguas de movimiento muy lento y, a menudo, se encuentran en lagos y depósitos lagunares, en deltas de ríos, en llanuras aluviales y en alta mar en las arenas de las playas. También pueden depositarse en cuencas sedimentarias y en la plataforma continental, en aguas relativamente profundas y tranquilas.

Las 'lutitas negras' son oscuras, como resultado de ser especialmente ricas en carbono no oxidado. Comunes en algunos estratos paleozoicos y mesozoicos, las lutitas negras se depositaron en ambientes anóxicos y reductores, como en columnas de agua estancada. Algunas lutitas negras contienen abundantes metales pesados ​​como molibdeno, uranio, vanadioy zinc.

Los fósiles, las huellas/madrigueras de animales e incluso los cráteres de impacto de gotas de lluvia a veces se conservan en las superficies de lecho de esquisto. Las lutitas también pueden contener concreciones consistentes en pirita, apatito, o varios minerales de carbonato.

Las lutitas que están sujetas al calor y la presión del metamorfismo se alteran en un material duro, fisionable y Roca metamórfica conocido como pizarra. Con el aumento continuo del grado metamórfico, la secuencia es filita, entonces esquisto y finalmente gneis.

Diagénesis e hidrocarburos

El proceso de ilitización (la esmectita se transforma en ilita) es un cambio importante que tiene lugar en las lutitas durante la diagénesis. La ilitización consume potasio (proporcionado generalmente por el feldespato K detrítico) y libera hierro, magnesio y calcio, que pueden ser utilizados por otros minerales formadores como la clorita y la calcita. El rango de temperatura de ilitización es de aproximadamente 50-100°C3. El contenido de caolinita también disminuye con el aumento de la profundidad del enterramiento. La caolinita se forma en climas cálidos y húmedos. El clima templado más seco tiende a favorecer la esmectita. La razón es que muchas precipitaciones eliminan los iones solubles de la roca, mientras que un clima más seco no logra esta tarea con tanta eficacia. La caolinita es preferida en climas húmedos porque contiene solo aluminio además de sílice y agua. El aluminio es altamente residual mientras que los constituyentes de la esmectita (magnesio y calcio, además de aluminio y hierro) se eliminan más fácilmente.

Otro proceso principal y económicamente muy importante que tiene lugar durante la diagénesis (a veces esta etapa se denomina catagénesis) es la maduración del querógeno en hidrocarburos. El kerógeno es una sustancia cerosa atrapada en la roca, pero madurará hasta convertirse en hidrocarburos más livianos que pueden salir de la lutita y migrar hacia arriba. Este proceso puede tener lugar a temperaturas entre aproximadamente 50-150°C4 (ventana de aceite). Esto corresponde generalmente a 2-4 kilómetros de profundidad de entierro. Los hidrocarburos más ligeros liberados durante los procesos (conocidos como craqueo catalítico y térmico) ahora son libres de migrar hacia arriba. Pueden formar yacimientos de petróleo y gas explotables si los detiene algún tipo de trampa estructural que puede ser un anticlinal o un culpa Perímetro. La capa de roca que detiene el movimiento ascendente es en muchos casos otra capa de esquisto porque el esquisto compactado es una barrera resistente para líquidos y gas. El esquisto también puede formar un acuicludo entre las capas que contienen agua por la misma razón: no permite que el agua fluya fácilmente a través de la roca (tiene baja permeabilidad).

Esta es también la razón por la que algunos de los hidrocarburos formados no pueden migrar fuera de las rocas generadoras. Este recurso todavía está disponible, al menos en parte, si perforamos agujeros e inyectamos agua a presión en la roca, lo que provocará su fractura. Este método se conoce como fracturación hidráulica (fracking). Las grietas formadas se mantendrán abiertas por los granos de arena inyectados con el agua y los hidrocarburos atrapados en las rocas se volverán recuperables. La fractura es en realidad un proceso común en la corteza. Las vetas minerales y los diques son grietas en la corteza abiertas y selladas por un fluido o magma altamente presurizado.

Importancia de los esquistos para la industria petrolera

Según Okeke (2003), la industria del petróleo abarca la exploración, producción, transporte, procesamiento y comercialización de petróleo y gas. La generación y acumulación de petróleo involucra tres etapas, a saber, generación en las rocas generadoras, migración a través de formaciones geológicas y almacenamiento en reservorios rocosos. Las rocas generadoras de petróleo son formaciones geológicas capaces de generar petróleo. Carbón, la lutita y el esquisto son las rocas generadoras reconocidas debido a su contenido de carbono orgánico. Estos contenidos orgánicos, dependiendo de su naturaleza, ambiente depositacional, temperatura, presión y profundidad de enterramiento, son capaces de generar petróleo. En general, el gas de petróleo se produce en sedimentos orgánicos de alta temperatura/presión, húmicos y predominantes en plantas, como el carbón, mientras que el petróleo se produce a partir de lutitas marinas menos húmicas, fósil dominantes y de temperatura/presión moderada. Las rocas generadoras tienen una porosidad y permeabilidad muy bajas y, por lo tanto, una vez que el petróleo se forma queda atrapado en la roca, pero puede salir debido a las condiciones de presión hidrodinámica hacia una roca porosa cercana desde donde continúa moviéndose o migrando hasta que queda atrapado o almacenado en un formación de reservorios geológicos adecuados. El petróleo o gas atrapado en los depósitos puede explotarse perforando pozos en los depósitos. Dichos yacimientos incluyen areniscas, calizas y lutitas fracturadas. Las lutitas como rocas impermeables también son sellos importantes en las trampas estratigráficas y estructurales. Por lo tanto, las lutitas son importantes como rocas generadoras, yacimientos y como rocas de sello. Según Roegiers (1993), alrededor del 90% de todas las formaciones perforadas en la industria del petróleo son lutitas y calizas. También se sabe que los esquistos pueden ser problemáticos en la industria del petróleo. Roegiers (1993) dice que alrededor del 75% de los problemas de perforación/terminación de pozos están relacionados con formaciones de esquisto. Ahora se revisan los detalles de los aspectos positivos y negativos del esquisto para la industria del petróleo.

Características y propiedades del esquisto

Aquí hay diferentes niveles de definiciones.

• roca sedimentaria suave y finamente estratificada que se formó a partir de lodo o arcilla consolidados y se puede dividir fácilmente en losas frágiles.
• una roca fisionable que se forma por la consolidación de arcilla, lodo o limo, tiene una estructura finamente estratificada o laminada y está compuesta de minerales esencialmente inalterados desde la deposición.
• una roca de estructura fisionable o laminada formada por la consolidación de arcilla o material arcilloso.

Ninguno de estos tiene nada que ver con la llamada producción de petróleo y gas "shale". Las lutitas verdaderas, como se indicó anteriormente, son en su mayoría minerales arcillosos que también se definen como una clase de tamaño (tamaño de arcilla) y se denominan comúnmente lutitas grises. Los yacimientos productores de hidrocarburos tienen menos del 50% de minerales arcillosos (a veces mucho menos), cumplen con la definición de tamaño de partícula y son ricos en materia orgánica. Una de las “lutitas” más prolíficas de EE. UU. es la formación Woodford. Lleva un nivel muy alto de compuestos orgánicos y normalmente tiene un 30 % de minerales arcillosos. El resto es arena/clástico en la mayor parte del área. Otras 'lutitas' son más fuertes en carbonatos que en arcillas.

Usos de esquisto

• El esquisto tiene muchos usos comerciales. Es un material de origen en la industria cerámica para fabricar ladrillos, tejas y cerámica. El esquisto que se usa para hacer cerámica y materiales de construcción requiere poco procesamiento además de triturarlo y mezclarlo con agua.
• El esquisto se tritura y se calienta con caliza para hacer cemento para la industria de la construcción. El calentamiento expulsa el agua y rompe la piedra caliza en óxido de calcio y dióxido de carbono. El dióxido de carbono se pierde como gas, dejando óxido de calcio y arcilla, que se endurece cuando se mezcla con agua y se deja secar.
• La industria del petróleo utiliza el fracking para extraer petróleo y gas natural del esquisto bituminoso. El fracking implica la inyección de líquido a alta presión en la roca para expulsar las moléculas orgánicas. Por lo general, se necesitan altas temperaturas y solventes especiales para extraer los hidrocarburos, lo que genera productos de desecho que plantean preocupaciones sobre el impacto ambiental.

Punto clave

• El esquisto es la roca sedimentaria más común, que representa alrededor del 70 por ciento de la corteza terrestre.
• El esquisto es una roca de grano fino hecha de lodo y arcilla comprimidos.
• La característica definitoria de las lutitas es su fragilidad. En otras palabras, el esquisto se divide fácilmente en capas delgadas.
• Las lutitas negras y grises son comunes, pero la roca puede aparecer en cualquier color.
• El esquisto es comercialmente importante. Se utiliza en la construcción de ladrillos, cerámica, tejas y cemento Portland. El diablo natural y el petróleo se pueden eliminar de la pizarra bituminosa.
• La roca puede ocurrir en las playas, ríos, cuencas y océanos.
• Es común encontrar calizas y arenisca acostado cerca de esquisto.
• El esquisto generalmente ocurre en las hojas.
• Aproximadamente el 55% de todas las rocas sedimentarias son esquisto.
• Algunas lutitas probablemente tengan un alto contenido de calcio debido a los fósiles que contienen.
• El esquisto con alto contenido de alúmina se utiliza en la producción de cemento.
• El esquisto con un alto contenido de gas natural se ha utilizado recientemente como fuente de energía.
• El cuarzo y otros minerales se encuentran típicamente en el esquisto.
• Aunque el esquisto normalmente es gris, puede ser negro si contiene demasiado material de carbono.
• Aproximadamente el 95% de la materia orgánica en la roca sedimentaria se encuentra en esquisto o lodo.
• El esquisto se crea mediante un proceso llamado compresión.
• El esquisto expuesto a calor y presión extremos puede variar en forma de pizarra.
• Una vez formado, el esquisto generalmente se libera en lagos y ríos con agua de movimiento lento.
• La arcilla es un componente importante en las rocas de esquisto.

Una breve descripción de los nombres de las rocas que se usan para describir las lutitas o las rocas derivadas de ellas:

Roca fangosa	Descripción
Esquisto	Roca laminada y compactada. La arcilla debería predominar sobre el limo.
Claystone	Como el esquisto pero carece de su fina laminación o fisibilidad. La arcilla debería predominar sobre el limo.
Roca arcillosa	Sinónimo de arcilla.
Argilita	Un tipo de roca bastante débilmente definido. Es una roca compacta y endurecida enterrada a mayor profundidad que la mayoría de las lutitas y puede considerarse una lutita débilmente metamorfoseada. La argilita carece de división pizarrosa y no está laminada tan bien como la pizarra típica.
lutita	Un lodo endurecido que carece de la fina laminación característica de las lutitas. Mudstone tiene proporciones aproximadamente iguales de arcilla y limo. "Mudstone" puede tratarse como un término general que incluye todas las variedades de rocas que están compuestas principalmente de lodo compactado.
Limolita	Lutolita en la que predomina el limo sobre la arcilla.
roca de barro	Sinónimo de lutita.
lutita	Sinónimo de lutita, aunque rara vez se utiliza de forma independiente. Generalmente en combinación con algún modificador (la calcilutita es una piedra caliza de grano muy fino).
pelita	Otro sinónimo de lutita. Puede usarse para describir sedimentos de grano fino no consolidados. También se utiliza para describir carbonatos de grano fino como lutita.
Marga	Un barro calcáreo. Es una mezcla de granos de arcilla, limo y carbonato en diversas proporciones. Puede estar consolidado pero en este caso se suele denominar marga.
sarl	Similar a la marga pero contiene granos biogénicos silíceos en lugar de lodo carbonatado.
inteligente	Una mezcla de sarl y smarl.
esquisto negro	Esquisto carbonoso negro que debe su color a la materia orgánica (>5%). Es rico en minerales sulfurados y contiene concentraciones elevadas de varios metales (V, U, Ni, Cu).
Esquisto bituminoso	Variedad de esquisto rico en materia orgánica. Producirá hidrocarburos por destilación.
esquisto de alumbre	Similar al esquisto negro, pero la pirita se ha descompuesto parcialmente formando ácido sulfúrico que reacciona con los minerales constituyentes de la roca para formar alumbre (sulfato hidratado de potasio y aluminio). Es rico en varios metales, como esquisto negro, y se extrae como fuente de uranio.
Olistostromo	Una masa caótica de lodo y clastos más grandes se formó bajo el agua como un deslizamiento de tierra impulsado por la gravedad. Carece de ropa de cama.
turbidita	Un sedimento o una roca depositada por una corriente de turbidez. Estos depósitos se forman bajo el agua como una mezcla de arcilla, limo y agua deslizándose por el talud continental (en la mayoría de los casos). La turbidita a menudo se compone de capas alternas de limo y arcilla.
Flysch	Un término antiguo que hoy en día ha sido sustituido en gran medida por turbidita.
diamictita	Término puramente descriptivo utilizado para describir cualquier roca sedimentaria que contenga clastos más grandes en una matriz de grano fino. La diamictita puede formarse de muchas maneras, pero en la mayoría de los casos parece ser una labra glacial litificada.
Tilita	Sedimento litificado mal clasificado (clastos más grandes en una matriz fangosa) depositado por un glaciar. Tillite es una caja litificada.
Pizarra	Roca metamórfica de grano fino que se puede dividir en láminas delgadas (tiene división pizarrosa). La pizarra en la gran mayoría de los casos es una lutita/lutita metamorfoseada.
Metapelita	Cualquier lutita metamorfoseada. La pizarra, la filita y varios esquistos son metapelitas comunes.
Filita	Roca metamórfica de mayor ley que la pizarra y menor que el esquisto. Tiene un brillo característico en las superficies de escisión que le confieren la mica laminada y/o grafito cristales.

Referencias

• Bonewitz, R. (2012). Rocas y minerales. 2ª ed. Londres: DK Publishing.
• Okeke, OC y Okogbue, CO (2011). Shales: Una revisión de sus clasificaciones, propiedades e importancia para la industria del petróleo. Revista Global de Ciencias Geológicas, 9(1), 75-83.
• Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018, 22 de octubre). Shale Rock: Geología, Composición, Usos. Obtenido de https://www.thoughtco.com/shale-rock-4165848
• Colaboradores de Wikipedia. (2019, 26 de abril). Esquisto. En Wikipedia, la enciclopedia libre. Recuperado el 02 de mayo de 01, 9:2019, de https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Shale&oldid=894256126