Shale
શેલ એક બારીક દાણાદાર, ક્લાસ્ટિક કાંપવાળી ખડક છે જે કાદવમાંથી રચાય છે જે માટીના ખનિજો (હાઇડ્રસ એલ્યુમિનિયમ ફીલોસિલિકેટ્સ, દા. ત.) ના ટુકડાઓનું મિશ્રણ છે. કેઓલિન, Al2Si2O5 (OH) 4) અને અન્ય ખનિજોના નાના ટુકડાઓ (કાંપના કદના કણો), ખાસ કરીને ક્વાર્ટઝ અને કેલ્સાઇટ. શેલ એક સેન્ટીમીટરથી ઓછી જાડાઈના પાતળા સ્તરો (લેમિને) માં વિભાજિત થવાની તેની વૃત્તિ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. આ ગુણધર્મને ફિઝિલિટી કહેવામાં આવે છે. શેલ એ સૌથી સામાન્ય જળકૃત ખડક છે. શેલ શબ્દને કેટલીકવાર વધુ વ્યાપક રીતે લાગુ કરવામાં આવે છે, જે માટીથી સમૃદ્ધ વિખંડનીય કાદવના સાંકડા અર્થને બદલે અનિવાર્યપણે કાદવ માટે સમાનાર્થી છે. ટેક્સચર શેલ સામાન્ય રીતે વિચ્છેદનની વિવિધ માત્રા દર્શાવે છે. શેલમાં માટીના ખનિજ ટુકડાઓની સમાંતર દિશાને કારણે, તે પાતળા સ્તરોમાં તૂટી જાય છે, જે ઘણીવાર સ્પ્લિન્ટરી હોય છે અને સામાન્ય રીતે અન્યથા અવિભાજ્ય પથારીના સમતલની સમાંતર હોય છે. સમાન રચના અને કણ કદ (0.0625 mm કરતા ઓછા) ના બિન-વિખંડનીય ખડકોને કાદવ (1/3 થી 2/3 કાંપના કણો) અથવા માટીના પથ્થરો (1/3 કાંપના કરતા ઓછા) તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે. સમાન કણોના કદવાળા પરંતુ ઓછી માટી (2/3 કાંપ કરતાં વધુ) ધરાવતા ખડકો અને તેથી ખડકાળ કાંપના પથ્થરો છે. રચના અને રંગ શેલ્સ સામાન્ય રીતે ભૂખરા રંગના હોય છે અને તે માટીના ખનિજો અને ક્વાર્ટઝ અનાજથી બનેલા હોય છે. નાના ઘટકોની ચલ માત્રાનો ઉમેરો ખડકનો રંગ બદલી નાખે છે. લાલ, કથ્થઈ અને લીલા રંગ ફેરિક ઓક્સાઇડ (હેમેટાઇટ-લાલ), આયર્ન હાઇડ્રોક્સાઇડ (ગોઇથાઇટ-કથ્થઈ અને લિમોનાઇટ-પીળો), અથવા સૂક્ષ્મ ખનિજો (ક્લોરાઇટ, બાયોટાઇટ અને ઇલાઇટ-લીલોતરી) નું સૂચક છે. રંગ લાલ રંગથી લીલા રંગમાં બદલાય છે કારણ કે ઓક્સિડાઇઝ્ડ (ફેરિક) સ્થિતિમાં આયર્ન ઘટાડેલી (લોહ) સ્થિતિમાં આયર્નમાં રૂપાંતરિત થાય છે. બ્લેક શેલ એક ટકાથી વધુ કાર્બોનેસિયસ સામગ્રીની હાજરીથી પરિણમે છે અને ઘટતા વાતાવરણને સૂચવે છે. નિસ્તેજ વાદળીથી વાદળી-લીલા શેલ્સ સામાન્ય રીતે કાર્બોનેટ ખનિજોથી સમૃદ્ધ હોય છે. માટી એ શેલ અને અન્ય મડરોક્સનો મુખ્ય ઘટક છે. રજૂ કરેલા માટીના ખનિજો મોટે ભાગે કાઓલિનાઇટ, મોન્ટમોરિલોનાઇટ અને ઇલાઇટ છે. લેટ ટર્શરી મડસ્ટોન્સના માટીના ખનિજો વિસ્તારી શકાય તેવા સ્મેક્ટાઇટ્સ છે, જ્યારે જૂના ખડકોમાં (ખાસ કરીને મધ્યથી પ્રારંભિક પેલિઓઝોઇક શેલ્સમાં) ઇલાઇટ્સ પ્રબળ છે. સ્મેક્ટાઇટનું ઇલાઇટમાં રૂપાંતર સિલિકા, સોડિયમ, કેલ્શિયમ, મેગ્નેશિયમ, આયર્ન અને પાણીનું ઉત્પાદન કરે છે. આ મુક્ત થયેલા તત્વો ઓથિજેનિક ક્વાર્ટઝ, ચેર્ટ, કેલ્સાઇટ, ડોલોમાઇટ, એન્કરાઇટ, હેમેટાઇટ અને એલ્બાઇટ બનાવે છે, જે શેલ્સ અને અન્ય મડરોક્સમાં જોવા મળતા નાના (ક્વાર્ટઝ સિવાય) ખનિજોમાં જોવા મળે છે. એક લાક્ષણિક શેલ લગભગ 58 ટકા માટીના ખનિજો, 28 ટકા ક્વાર્ટઝ, 6 ટકા ફેલ્ડસ્પાર, 5 ટકા કાર્બોનેટ ખનિજો અને 2 ટકા આયર્ન ઓક્સાઇડથી બનેલો છે. મોટાભાગનું ક્વાર્ટઝ ઓથિજેનિક (જમા થયા પછી શેલની અંદર સ્ફટિકીકરણ) ને બદલે ડિટ્રિટલ (મૂળ કાંપનો ભાગ જે શેલની રચના કરે છે) હોય છે. શેલ્સ અને અન્ય મડરોક્સમાં તમામ જળકૃત ખડકોમાં આશરે 95 ટકા કાર્બનિક પદાર્થો હોય છે. જો કે, સરેરાશ શેલમાં દળની દ્રષ્ટિએ આ એક ટકાથી પણ ઓછું છે. બ્લેક શેલ્સ, જે એનોક્સિક પરિસ્થિતિઓમાં રચાય છે, તેમાં લોહયુક્ત આયર્ન (Fe2 +) અને સલ્ફર (S2−) સાથે ઘટાડેલા મુક્ત કાર્બનનો સમાવેશ થાય છે. કાર્બન સાથે આકારહીન આયર્ન સલ્ફાઇડ કાળા રંગનું ઉત્પાદન કરે છે. કારણ કે આકારહીન આયર્ન સલ્ફાઇડ ધીમે ધીમે પિરાઇટમાં રૂપાંતરિત થાય છે, જે એક મહત્વપૂર્ણ રંગદ્રવ્ય નથી, યુવાન શેલ્સ તેમની આયર્ન સલ્ફાઇડ સામગ્રીથી એકદમ ઘેરા હોઈ શકે છે, સામાન્ય કાર્બન સામગ્રી (1 ટકાથી ઓછી) હોવા છતાં, જ્યારે પ્રાચીન શેલમાં કાળો રંગ ઉચ્ચ કાર્બન સામગ્રી સૂચવે છે. મોટાભાગના શેલ મૂળમાં દરિયાઈ હોય છે, અને શેલ રચનાઓમાં ભૂગર્ભજળ ઘણીવાર અત્યંત ખારા હોય છે. એવા પુરાવા છે કે શેલ અર્ધપારગમ્ય માધ્યમ તરીકે કામ કરે છે, જે ઓગળેલા ક્ષારને જાળવી રાખીને પાણીને પસાર થવા દે છે. રચના શેલની રચના કરતા સૂક્ષ્મ કણો રેતીના મોટા કણો જમા થયા પછી લાંબા સમય સુધી પાણીમાં સ્થગિત રહી શકે છે. પરિણામે, શેલ્સ સામાન્ય રીતે ખૂબ જ ધીમી ગતિએ ચાલતા પાણીમાં જમા થાય છે અને ઘણીવાર તળાવો અને લગૂનલ થાપણોમાં, નદીના ડેલ્ટામાં, પૂરના મેદાનો પર અને તરંગ આધારની નીચે દરિયાકાંઠે જોવા મળે છે. શેલની જાડી થાપણો પ્રાચીન ખંડીય સરહદો અને અગ્રભૂમિના તટપ્રદેશોની નજીક જોવા મળે છે. કેટલીક સૌથી વ્યાપક શેલ રચનાઓ એપિકોન્ટિનેન્ટલ સમુદ્ર દ્વારા જમા કરવામાં આવી હતી. એટલાન્ટિક મહાસાગરના કિનારે આવેલા ક્રેટેસિયસ સ્તરમાં બ્લેક શેલ્સ સામાન્ય છે, જ્યાં તેઓ પેંગિયાના વિઘટન દરમિયાન એટલાન્ટિકના ઉદઘાટન સાથે સંકળાયેલા ફોલ્ટ-બાઉન્ડેડ સિલ બેસિનમાં જમા થયા હતા. આ તટપ્રદેશો આંશિક રીતે સાંકડા એટલાન્ટિકમાં પ્રતિબંધિત પરિભ્રમણને કારણે અને આંશિક રીતે કારણ કે ખૂબ જ ગરમ ક્રેટેસિયસ સમુદ્રમાં ઠંડા તળિયાના પાણીના પરિભ્રમણનો અભાવ હતો જે આજે ઊંડા મહાસાગરોને ઓક્સિજન આપે છે. મોટાભાગની માટી એકત્રીકરણ અને ફ્લોક્ક્યુલ્સ તરીકે જમા થવી જોઈએ, કારણ કે વ્યક્તિગત માટીના કણોના પતાવટનો દર અત્યંત ધીમો હોય છે. એકવાર માટી અત્યંત ખારા દરિયાઈ પાણીનો સામનો કરે છે ત્યારે ફ્લોક્કુલેશન ખૂબ જ ઝડપી હોય છે. જ્યારે વ્યક્તિગત માટીના કણો કદમાં 4 માઇક્રોનથી ઓછા હોય છે, ત્યારે ફ્લોક્કુલેશન દ્વારા ઉત્પાદિત માટીના કણોના ઝુંડ કદમાં થોડા દસ માઇક્રોનથી 700 માઇક્રોનથી વધુ વ્યાસમાં બદલાય છે. ફ્લોક્યુલ્સ પાણીથી સમૃદ્ધ હોય છે, પરંતુ મોટાભાગના પાણીને ફ્લોક્યુલ્સમાંથી બહાર કાઢવામાં આવે છે કારણ કે માટીના ખનિજો સમય જતાં વધુ ચુસ્ત રીતે એક સાથે જોડાય છે (સિનરેસિસ નામની પ્રક્રિયા). જ્યાં ફ્લોક્કુલેશનને અટકાવવામાં આવે છે ત્યાં ફીડને ફિલ્ટર કરતા સજીવો દ્વારા માટીના પેલેટાઇઝેશન મહત્વપૂર્ણ છે. ફિલ્ટર ફીડર યુએસ ગલ્ફ કોસ્ટ સાથે દર વર્ષે ચોરસ કિલોમીટર દીઠ અંદાજે 12 મેટ્રિક ટન માટીના ગોળીઓનું ઉત્પાદન કરે છે. જેમ જેમ કાંપ એકઠા થવાનું ચાલુ રહે છે, તેમ તેમ જૂના, વધુ ઊંડાણપૂર્વક દબાયેલા કાંપ ડાયજેનેસિસમાંથી પસાર થવાનું શરૂ કરે છે. આમાં મોટે ભાગે માટી અને કાંપના કણોના સંકોચન અને લિથિફિકેશનનો સમાવેશ થાય છે. ડાયજેનેસિસના પ્રારંભિક તબક્કાઓ, જેને ઇઓજેનેસિસ તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે, તે છીછરા ઊંડાણોમાં (થોડા દસ મીટર) થાય છે અને કાંપમાં બાયોટર્બેશન અને ખનિજશાસ્ત્રીય ફેરફારો દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, જેમાં માત્ર સહેજ સંકોચન થાય છે. ડાયજેનેસિસના આ તબક્કે એનોક્સિક કાદવમાં પિરાઇટની રચના થઈ શકે છે. ઊંડા દફન સાથે મેસોજેનેસિસ થાય છે, જે દરમિયાન મોટાભાગનું સંકોચન અને લિથિફિકેશન થાય છે. જેમ જેમ કાંપ ઉપરના કાંપના વધતા દબાણ હેઠળ આવે છે, કાંપના અનાજ વધુ સઘન વ્યવસ્થામાં જાય છે, નરમ અનાજ (જેમ કે માટીના ખનિજ અનાજ) વિકૃત થાય છે, અને છિદ્રોની જગ્યા ઓછી થાય છે. આ ભૌતિક સંકોચન ઉપરાંત, દબાણ દ્રાવણ દ્વારા રાસાયણિક સંકોચન થઈ શકે છે. અનાજ વચ્ચેના સંપર્કના બિંદુઓ સૌથી વધુ તાણ હેઠળ હોય છે, અને તણાવગ્રસ્ત ખનિજ બાકીના અનાજ કરતાં વધુ દ્રાવ્ય હોય છે. પરિણામે, સંપર્ક બિંદુઓ ઓગળી જાય છે, જેનાથી અનાજ નજીકના સંપર્કમાં આવે છે. તે સંકોચન દરમિયાન છે કે જે શેલ તેની વિખંડનીયતા વિકસાવે છે, સંભવતઃ માટીના કણોના મૂળ ખુલ્લા માળખાના યાંત્રિક સંકોચન દ્વારા. કણો સમાંતર સ્તરોમાં મજબૂત રીતે લક્ષી બને છે જે શેલને તેનું વિશિષ્ટ કાપડ આપે છે. વિસંગતતા સંભવતઃ સંકોચન પ્રક્રિયાની શરૂઆતમાં, પ્રમાણમાં છીછરી ઊંડાઈએ વિકસે છે, કારણ કે જાડી રચનાઓમાં ઊંડાઈ સાથે વિસંગતતા બદલાતી હોય તેવું લાગતું નથી. કાઓલિનાઇટ ફ્લેક્સમાં અન્ય માટીની તુલનામાં સમાંતર સ્તરોમાં સંરેખિત થવાનું વલણ ઓછું હોય છે, તેથી કાઓલિનાઇટથી સમૃદ્ધ માટી શેલ કરતાં બિન-વિખંડનીય કાદવ પથ્થર બનાવવાની શક્યતા વધારે છે. બીજી બાજુ, માટીના કણોના ચહેરા પર હાઇડ્રોકાર્બન અણુઓના બંધનને કારણે કાળા શેલ્સમાં ઘણીવાર ખૂબ જ સ્પષ્ટ વિક્ષેપ (પેપર શેલ્સ) હોય છે, જે કણો વચ્ચેના બંધનને નબળું પાડે છે. લિથિફિકેશન કોમ્પેક્શન પર નજીકથી અનુસરે છે, કારણ કે ઊંડાણમાં વધેલા તાપમાનથી સિમેન્ટનું ઝડપી જમા થાય છે જે અનાજને એક સાથે જોડે છે. પ્રેશર સોલ્યુશન સિમેન્ટિંગમાં ફાળો આપે છે, કારણ કે તણાવગ્રસ્ત સંપર્ક બિંદુઓમાંથી ઓગળેલા ખનિજને અનિયંત્રિત છિદ્રોની જગ્યાઓમાં ફરીથી જમા કરવામાં આવે છે. માટીના ખનિજોમાં પણ ફેરફાર થઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સ્મેક્ટાઇટને લગભગ તાપમાન પર ઇલાઇટમાં બદલવામાં આવે છે, આ પ્રક્રિયામાં પાણી છોડવામાં આવે છે. અન્ય પરિવર્તન પ્રતિક્રિયાઓમાં વચ્ચે તાપમાન પર સ્મેક્ટાઇટનું ક્લોરાઇટમાં અને કાઓલિનાઇટનું ઇલાઇટમાં પરિવર્તન સામેલ છે. આ પ્રતિક્રિયાઓને કારણે, ઇલાઇટ 80 ટકા પ્રીકેમ્બ્રિયન શેલ્સ બનાવે છે, જ્યારે લગભગ 25 ટકા યુવાન શેલ્સ બનાવે છે. દફનાવવામાં આવેલા શેલની છતને ખોલવાની સાથે ટેલોજેનેસિસ થાય છે, જે ડાયજેનેસિસનો ત્રીજો અને અંતિમ તબક્કો છે. જેમ જેમ ધોવાણ દફનની ઊંડાઈને ઘટાડે છે, તેમ ઉલ્કાના પાણીના નવેસરના સંપર્કમાં શેલમાં વધારાના ફેરફારો થાય છે, જેમ કે ગૌણ છિદ્રાળુતા ઉત્પન્ન કરવા માટે કેટલાક સિમેન્ટનું વિસર્જન. જિપ્સમ ઉત્પન્ન કરવા માટે પાયરાઇટને ઓક્સિડાઇઝ કરી શકાય છે. બ્લેક શેલ્સ ઘાટા હોય છે, ખાસ કરીને બિન-ઓક્સિડાઇઝ્ડ કાર્બનથી સમૃદ્ધ હોવાના પરિણામે. કેટલાક પેલિઓઝોઇક અને મેસોઝોઇક સ્તરોમાં સામાન્ય, કાળા શેલ્સ એનોક્સિક, ઘટાડતા વાતાવરણમાં જમા થયા હતા, જેમ કે સ્થિર પાણીના સ્તંભોમાં. કેટલાક કાળા શેલમાં મોલિબ્ડેનમ, યુરેનિયમ, વેનેડિયમ અને ઝિંક જેવી પુષ્કળ ભારે ધાતુઓ હોય છે. સમૃદ્ધ મૂલ્યો વિવાદાસ્પદ મૂળના છે, જે વૈકલ્પિક રીતે સેડિમેન્ટેશન દરમિયાન અથવા પછી હાઇડ્રોથર્મલ પ્રવાહીમાંથી ઇનપુટ અથવા લાંબા સમય સુધી સેડિમેન્ટેશન દરમિયાન દરિયાના પાણીમાંથી ધીમા સંચયને આભારી છે. અશ્મિભૂત અવશેષો, પ્રાણીઓના માર્ગ અથવા ખાડાઓ અને વરસાદના ટીપાંની છાપ પણ કેટલીકવાર શેલ પથારીની સપાટી પર સાચવવામાં આવે છે. શેલ્સમાં પિરાઇટ, એપેટાઇટ અથવા વિવિધ કાર્બોનેટ ખનિજો ધરાવતા કોંક્રિટન્સ પણ હોઈ શકે છે. ગરમી અને રૂપાંતરના દબાણને આધિન શેલ્સ સ્લેટ તરીકે ઓળખાતા સખત, વિખંડનીય, રૂપાંતરકારી ખડકમાં પરિવર્તિત થાય છે. મેટામોર્ફિક ગ્રેડમાં સતત વધારા સાથે ક્રમ ફિલાઇટ, પછી શિસ્ટ અને અંતે નાઇસ છે. હાઇડ્રોકાર્બન સ્ત્રોત તરીકે શેલ ખડક એ હાઇડ્રોકાર્બન (કુદરતી ગેસ અને પેટ્રોલિયમ) માટેનો સૌથી સામાન્ય સ્ત્રોત ખડક છે. મોટાભાગની શેલ પથારીમાં બરછટ કાંપનો અભાવ જમા થયેલા તટપ્રદેશના પાણીમાં મજબૂત પ્રવાહોની ગેરહાજરીને પ્રતિબિંબિત કરે છે. આ પાણીને ઓક્સિજનયુક્ત કરી શકે છે અને તે એકઠા થાય તે પહેલાં કાર્બનિક પદાર્થોનો નાશ કરી શકે છે. શેલ પથારીમાં કાર્બોનેટ ખડકની ગેરહાજરી કાર્બોનેટ હાડપિંજરને સ્ત્રાવ કરતા સજીવોની ગેરહાજરીને પ્રતિબિંબિત કરે છે, જે સંભવતઃ એનોક્સિક વાતાવરણને કારણે પણ હોઈ શકે છે. પરિણામે, કાંપવાળા ખડકોમાં લગભગ 95 ટકા કાર્બનિક પદાર્થો શેલ અને અન્ય કાદવમાં જોવા મળે છે. વ્યક્તિગત શેલ પથારીમાં સામાન્ય રીતે આશરે 1 ટકા કાર્બનિક પદાર્થો હોય છે, પરંતુ સૌથી સમૃદ્ધ સ્ત્રોત ખડકોમાં 40 ટકા જેટલા કાર્બનિક પદાર્થો હોઈ શકે છે. શેલમાં કાર્બનિક પદાર્થો સમય જતાં મૂળ પ્રોટીન, પોલિસેકરાઇડ્સ, લિપિડ્સ અને અન્ય કાર્બનિક અણુઓથી કેરોજેનમાં રૂપાંતરિત થાય છે, જે દફનવિધિના વધુ ઊંડાણોમાં જોવા મળતા ઊંચા તાપમાને ગ્રેફાઇટ અને પેટ્રોલિયમમાં રૂપાંતરિત થાય છે. ઐતિહાસિક ખાણકામની પરિભાષા 19મી સદીના મધ્ય ભાગ પહેલાં, સ્લેટ, શેલ અને શિસ્ટ શબ્દોમાં તીવ્ર તફાવત નહોતો. ભૂગર્ભ કોલસાના ખાણકામના સંદર્ભમાં, 20મી સદીમાં શેલને વારંવાર સ્લેટ તરીકે ઓળખવામાં આવતું હતું. કોલસાની સીમ સાથે સંકળાયેલ બ્લેક શેલને બ્લેક મેટલ કહેવામાં આવે છે. આ પણ જુઓ સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ ઔદ્યોગિક ખનીજ