Batuan

Serpih

Serpih



Shale adalah batuan sedimen yang paling melimpah dan berada di cekungan sedimen di seluruh dunia.


Serpih: Shale pecah menjadi potongan-potongan tipis dengan tepi yang tajam. Ini terjadi dalam berbagai warna yang meliputi merah, coklat, hijau, abu-abu, dan hitam. Ini adalah batuan sedimen yang paling umum dan ditemukan di cekungan sedimen di seluruh dunia.

Apa itu Shale?

Shale adalah batuan sedimen berbutir halus yang terbentuk dari pemadatan partikel mineral lanau dan lempung yang biasa kita sebut "lumpur." Komposisi ini menempatkan serpih dalam kategori batuan sedimen yang dikenal sebagai "batupasir." Shale dibedakan dari batulempung lainnya karena fisil dan laminasi. "Laminasi" berarti bahwa batu itu terdiri dari banyak lapisan tipis. "Fissile" berarti batu itu mudah terbelah menjadi potongan-potongan tipis di sepanjang laminasi.

Penggunaan Shale

Beberapa serpih memiliki sifat khusus yang menjadikannya sumber daya penting. Shale hitam mengandung bahan organik yang terkadang terurai membentuk gas alam atau minyak. Serpihan lain dapat dihancurkan dan dicampur dengan air untuk menghasilkan tanah liat yang dapat dibuat menjadi berbagai benda berguna.

Reservoir Minyak dan Gas Bumi Konvensional: Gambar ini menggambarkan "perangkap antiklinal" yang mengandung minyak dan gas alam. Unit batuan abu-abu adalah serpihan kedap air. Minyak dan gas alam terbentuk di dalam unit serpih ini dan kemudian bermigrasi ke atas. Sebagian minyak dan gas terperangkap di batu pasir kuning untuk membentuk reservoir minyak dan gas. Ini adalah reservoir "konvensional" - artinya minyak dan gas dapat mengalir melalui ruang pori batu pasir dan diproduksi dari sumur.

Minyak Konvensional dan Gas Bumi

Serpihan organik hitam adalah sumber utama bagi banyak cadangan minyak dan gas alam paling penting di dunia. Shale ini mendapatkan warna hitam dari partikel kecil bahan organik yang diendapkan dengan lumpur dari mana shale terbentuk. Saat lumpur terkubur dan dihangatkan di dalam bumi, beberapa bahan organik diubah menjadi minyak dan gas alam.

Minyak dan gas alam bermigrasi keluar dari serpih dan ke atas melalui massa sedimen karena kepadatannya yang rendah. Minyak dan gas sering terperangkap di dalam ruang pori-pori dari unit batuan di atasnya seperti batu pasir (lihat ilustrasi). Jenis-jenis deposit minyak dan gas ini dikenal sebagai "reservoir konvensional" karena fluida dapat dengan mudah mengalir melalui pori-pori batuan dan masuk ke sumur ekstraksi.

Meskipun pengeboran dapat mengekstraksi minyak dan gas alam dalam jumlah besar dari batuan reservoir, sebagian besar tetap terperangkap di dalam serpih. Minyak dan gas ini sangat sulit untuk dihilangkan karena terperangkap di dalam ruang pori kecil atau diadsorpsi ke partikel mineral tanah liat yang membentuk serpihan.

Reservoir Minyak dan Gas Tidak Konvensional: Gambar ini menggambarkan teknologi baru yang memungkinkan pengembangan ladang minyak dan gas alam yang tidak konvensional. Di ladang gas ini, minyak dan gas ditahan dalam serpihan atau satuan batuan lain yang tidak tembus air. Untuk menghasilkan minyak atau gas itu, diperlukan teknologi khusus. Salah satunya adalah pengeboran horizontal, di mana sumur vertikal menyimpang ke horizontal sehingga akan menembus batuan reservoir jarak jauh. Yang kedua adalah rekahan hidrolik. Dengan teknik ini, sebagian dari sumur ditutup dan air dipompa untuk menghasilkan tekanan yang cukup tinggi untuk memecah batuan di sekitarnya. Hasilnya adalah reservoir yang sangat retak menembus lubang bor yang panjang.

Minyak dan Gas Bumi Tidak Konvensional

Pada akhir 1990-an, perusahaan pengeboran gas alam mengembangkan metode baru untuk membebaskan minyak dan gas alam yang terperangkap dalam ruang pori kecil serpih. Penemuan ini sangat penting karena membuka beberapa cadangan gas alam terbesar di dunia.

Barnett Shale of Texas adalah ladang gas alam besar pertama yang dikembangkan di batuan reservoir serpih. Memproduksi gas dari Barnett Shale adalah sebuah tantangan. Ruang pori di serpih sangat kecil sehingga gas mengalami kesulitan bergerak melalui serpih dan masuk ke sumur. Pengebor menemukan bahwa mereka dapat meningkatkan permeabilitas serpih dengan memompa air ke sumur di bawah tekanan yang cukup tinggi untuk mematahkan serpih. Patah tulang ini membebaskan sebagian gas dari ruang pori dan memungkinkan gas itu mengalir ke sumur. Teknik ini dikenal sebagai "rekahan hidrolik" atau "hydrofracing."

Pengebor juga belajar cara mengebor ke tingkat serpih dan memutar sumur 90 derajat untuk mengebor secara horizontal melalui unit serpih batu. Ini menghasilkan sumur dengan "zona bayar" yang sangat panjang melalui batuan reservoir (lihat ilustrasi). Metode ini dikenal sebagai "pengeboran horizontal."

Pengeboran horizontal dan pematahan hidrolik merevolusi teknologi pengeboran dan membuka jalan untuk mengembangkan beberapa ladang gas alam raksasa. Ini termasuk Shale Marcellus di Appalachian, Shale Haynesville di Louisiana dan Shale Fayetteville di Arkansas. Reservoir serpih besar ini menyimpan cukup banyak gas alam untuk memenuhi semua kebutuhan Amerika Serikat selama dua puluh tahun atau lebih.

Serpihan di bata dan ubin: Shale digunakan sebagai bahan baku untuk membuat banyak jenis batu bata, genteng, pipa, tembikar, dan produk manufaktur lainnya. Bata dan ubin adalah beberapa bahan yang paling banyak digunakan dan sangat diinginkan untuk membangun rumah, dinding, jalan, dan struktur komersial.

Shale Digunakan untuk Menghasilkan Clay

Setiap orang memiliki kontak dengan produk yang terbuat dari serpih. Jika Anda tinggal di rumah batu bata, berkendara di jalan batu bata, tinggal di rumah dengan atap genteng, atau menyimpan tanaman dalam pot "terra cotta", Anda memiliki kontak sehari-hari dengan barang-barang yang mungkin terbuat dari serpihan.

Bertahun-tahun yang lalu barang-barang yang sama terbuat dari tanah liat alami. Namun, penggunaan yang berat menghabiskan sebagian besar endapan tanah liat kecil. Membutuhkan sumber baru bahan baku, produsen segera menemukan bahwa pencampuran serpih halus tanah dengan air akan menghasilkan tanah liat yang sering memiliki sifat serupa atau unggul. Saat ini, sebagian besar barang yang pernah diproduksi dari tanah liat alami telah digantikan oleh barang-barang yang hampir identik yang terbuat dari tanah liat yang diproduksi dengan mencampurkan serpih yang digiling halus dengan air.

Kit Batu & Mineral: Dapatkan batu, mineral, atau peralatan fosil untuk mempelajari lebih lanjut tentang materi Bumi. Cara terbaik untuk mempelajari batuan adalah dengan menyediakan spesimen untuk pengujian dan pemeriksaan.

Shale Digunakan untuk Menghasilkan Semen

Semen adalah bahan umum lain yang sering dibuat dengan serpih. Untuk membuat semen, batu kapur dan serpih yang dihancurkan dipanaskan pada suhu yang cukup tinggi untuk menguapkan semua air dan memecah batu kapur menjadi kalsium oksida dan karbon dioksida. Karbon dioksida hilang sebagai emisi, tetapi kalsium oksida yang dikombinasikan dengan serpih yang dipanaskan membuat bubuk yang akan mengeras jika dicampur dengan air dan dibiarkan kering. Semen digunakan untuk membuat beton dan banyak produk lainnya untuk industri konstruksi.

Serpih minyak: Batuan yang mengandung sejumlah besar bahan organik dalam bentuk kerogen padat. Hingga 1/3 dari batu dapat menjadi bahan organik padat. Spesimen ini sekitar empat inci (sepuluh sentimeter).

Serpih minyak

Oil shale adalah batuan yang mengandung sejumlah besar bahan organik dalam bentuk kerogen. Hingga 1/3 batuan bisa berupa kerogen padat. Hidrokarbon cair dan gas dapat diekstraksi dari serpih minyak, tetapi batu itu harus dipanaskan dan / atau diolah dengan pelarut. Ini biasanya jauh lebih efisien daripada mengebor batu yang akan menghasilkan minyak atau gas langsung ke sumur. Ekstraksi hidrokarbon dari serpih minyak menghasilkan emisi dan produk limbah yang menyebabkan masalah lingkungan yang signifikan. Ini adalah salah satu alasan mengapa deposit serpih minyak yang luas di dunia belum digunakan secara agresif.

Oil shale biasanya memenuhi definisi "shale" dalam arti bahwa itu adalah "batu laminasi yang terdiri dari setidaknya 67% mineral lempung." Namun, kadang-kadang mengandung cukup bahan organik dan mineral karbonat yang mengandung mineral lempung kurang dari 67% dari batuan.

Sampel inti serpih: Ketika serpih dibor untuk evaluasi minyak, gas alam, atau sumber daya mineral, sebuah inti sering dipulihkan dari sumur. Batuan dalam inti kemudian dapat diuji untuk mengetahui potensi dan cara mengembangkan sumber daya terbaik.

Komposisi Shale

Shale adalah batuan yang sebagian besar terdiri dari butiran mineral seukuran tanah liat. Biji-bijian kecil ini biasanya berupa mineral lempung seperti ilit, kaolinit, dan smektit. Shale biasanya mengandung partikel mineral seukuran tanah liat seperti kuarsa, rijang, dan feldspar. Konstituen lain mungkin termasuk partikel organik, mineral karbonat, mineral besi oksida, mineral sulfida, dan butiran mineral berat. Ini "konstituen lain" di batu sering ditentukan oleh lingkungan endapan serpih, dan mereka sering menentukan warna batu.

Serpihan hitam: Shale hitam kaya organik. Gas alam dan minyak kadang-kadang terperangkap di ruang pori kecil jenis serpih ini.

Warna Shale

Seperti kebanyakan batu, warna serpih sering ditentukan oleh keberadaan bahan tertentu dalam jumlah kecil. Hanya beberapa persen dari bahan organik atau besi secara signifikan dapat mengubah warna batu.

Memainkan serpih gas: Sejak akhir 1990-an, puluhan shale organik hitam yang sebelumnya tidak produktif telah berhasil dikembangkan menjadi ladang gas yang berharga. Lihat artikel: "Apa itu Shale Gas?"

Shale Hitam dan Abu-abu

Warna hitam pada batuan sedimen hampir selalu menunjukkan adanya bahan organik. Hanya satu atau dua persen bahan organik yang dapat memberi warna abu-abu gelap atau hitam pada batu. Selain itu, warna hitam ini hampir selalu menyiratkan bahwa serpih yang terbentuk dari sedimen mengendap di lingkungan yang kekurangan oksigen. Setiap oksigen yang masuk ke lingkungan dengan cepat bereaksi dengan puing organik yang membusuk. Jika sejumlah besar oksigen hadir, puing-puing organik semuanya akan membusuk. Lingkungan yang miskin oksigen juga menyediakan kondisi yang tepat untuk pembentukan mineral sulfida seperti pirit, mineral penting lainnya yang ditemukan di sebagian besar serpihan hitam.

Kehadiran puing organik dalam serpihan hitam menjadikan mereka kandidat untuk generasi minyak dan gas. Jika bahan organik diawetkan dan dipanaskan dengan benar setelah penguburan, minyak dan gas alam mungkin diproduksi. Shale Barnett, Shale Marcellus, Shale Haynesville, Shale Fayetteville, dan batuan penghasil gas lainnya semuanya adalah abu-abu gelap atau serpihan hitam yang menghasilkan gas alam. Bakken Shale dari North Dakota dan Eagle Ford Shale of Texas adalah contoh dari shale yang menghasilkan minyak.

Shale abu-abu terkadang mengandung sejumlah kecil bahan organik. Namun, serpihan abu-abu juga bisa berupa batuan yang mengandung bahan berkapur atau hanya mineral tanah liat yang menghasilkan warna abu-abu.

Utica dan Marcellus Shale: Dua serpihan organik hitam di Appalachian Basin diduga mengandung cukup gas alam untuk memasok Amerika Serikat selama beberapa tahun. Ini adalah Shale Marcellus dan Utica Shale.

Shale Merah, Coklat, dan Kuning

Serpihan yang tersimpan di lingkungan yang kaya oksigen sering mengandung partikel kecil besi oksida atau mineral hidroksida besi seperti hematit, goetit, atau limonit. Hanya beberapa persen dari mineral yang didistribusikan melalui batuan ini dapat menghasilkan warna merah, coklat, atau kuning yang diperlihatkan oleh banyak jenis serpih. Kehadiran hematit dapat menghasilkan serpihan merah. Kehadiran limonit atau goethite dapat menghasilkan serpihan berwarna kuning atau coklat.

Green Shale

Shale hijau kadang-kadang ditemukan. Ini seharusnya tidak mengherankan karena beberapa mineral tanah liat dan micas yang membentuk banyak volume batuan ini biasanya berwarna kehijauan.

Sumur serpih gas alam: Dalam waktu kurang dari sepuluh tahun, serpihan telah melejit menjadi terkenal di sektor energi. Metode pengeboran dan pengembangan sumur baru seperti rekah hidrolik dan pengeboran horizontal dapat memanfaatkan minyak dan gas alam yang terperangkap dalam matriks ketat serpihan organik.

Sifat Hidrolik Shale

Sifat hidrolik adalah karakteristik batuan seperti permeabilitas dan porositas yang mencerminkan kemampuannya untuk menahan dan mentransmisikan cairan seperti air, minyak, atau gas alam.

Shale memiliki ukuran partikel yang sangat kecil, sehingga ruang interstitial sangat kecil. Bahkan mereka sangat kecil sehingga minyak, gas alam, dan air mengalami kesulitan bergerak melalui batu. Shale karenanya dapat berfungsi sebagai batu penutup untuk perangkap minyak dan gas alam, dan juga merupakan aquiclude yang menghalangi atau membatasi aliran air tanah.

Meskipun ruang interstisial dalam serpih sangat kecil, mereka dapat mengambil volume batu yang signifikan. Ini memungkinkan serpih untuk menahan sejumlah besar air, gas, atau minyak tetapi tidak dapat mentransmisikannya secara efektif karena permeabilitas yang rendah. Industri minyak dan gas mengatasi keterbatasan shale ini dengan menggunakan pengeboran horizontal dan rekahan hidrolik untuk menciptakan porositas dan permeabilitas buatan dalam batuan.

Beberapa mineral lempung yang terjadi dalam serpih memiliki kemampuan untuk menyerap atau menyerap sejumlah besar air, gas alam, ion, atau zat lain. Sifat serpihan ini memungkinkannya untuk menahan atau melepaskan cairan atau ion secara selektif dan ulet.

Peta tanah yang luas: Survei Geologi Amerika Serikat telah menyiapkan peta tanah ekspansif umum untuk 48 negara bagian yang lebih rendah.

Properti Teknik Tanah Shale

Serpihan dan tanah yang berasal dari mereka adalah beberapa bahan yang paling sulit untuk dibangun. Mereka tunduk pada perubahan volume dan kompetensi yang umumnya membuat mereka substrat konstruksi tidak dapat diandalkan.

Tanah longsor: Shale adalah batu yang rentan longsor.

Tanah yang Luas

Mineral tanah liat di beberapa tanah turunan serpih memiliki kemampuan untuk menyerap dan melepaskan sejumlah besar air. Perubahan kadar air ini biasanya disertai dengan perubahan volume yang bisa mencapai beberapa persen. Bahan-bahan ini disebut "tanah ekspansif." Ketika tanah ini menjadi basah mereka membengkak, dan ketika mereka mengering mereka menyusut. Bangunan, jalan, jalur utilitas, atau struktur lain yang diletakkan di atas atau di dalam material ini dapat dilemahkan atau dirusak oleh kekuatan dan gerakan perubahan volume. Tanah ekspansif adalah salah satu penyebab paling umum kerusakan fondasi pada bangunan di Amerika Serikat.

Delta serpih: Delta adalah endapan sedimen yang terbentuk ketika aliran memasuki genangan air. Kecepatan air sungai tiba-tiba berkurang dan sedimen yang dibawa mengendap ke dasar. Delta adalah tempat volume terbesar lumpur Bumi disimpan. Gambar di atas adalah tampilan satelit dari delta Mississippi, yang menunjukkan saluran distribusi dan simpanan antar-cabang. Air biru cerah yang mengelilingi delta sarat dengan sedimen.

Stabilitas Lereng

Shale adalah batu yang paling sering dikaitkan dengan tanah longsor. Pelapukan mengubah serpih menjadi tanah yang kaya tanah liat yang biasanya memiliki kekuatan geser sangat rendah - terutama saat basah. Ketika material berkekuatan rendah ini basah dan berada di lereng bukit yang curam, mereka dapat secara perlahan atau cepat bergerak menuruni lereng. Overloading atau penggalian oleh manusia akan sering memicu kegagalan.

Shale on Mars: Shale juga merupakan batuan yang sangat umum di Mars. Foto ini diambil oleh kamera tiang Mars Curiosity Rover. Ini menunjukkan serpihan fisil tempat tidur tipis keluar di Kawah Gale. Keingintahuan mengebor lubang ke bebatuan Kawah Gale dan mengidentifikasi mineral tanah liat di stek. Gambar NASA.

Lingkungan Deposisi Shale

Akumulasi lumpur dimulai dengan pelapukan batuan secara kimiawi. Pelapukan ini memecah batuan menjadi mineral tanah liat dan partikel kecil lainnya yang sering menjadi bagian dari tanah setempat. Badai hujan mungkin mencuci partikel-partikel kecil tanah dari tanah dan masuk ke sungai-sungai, membuat sungai-sungai itu tampak "berlumpur". Ketika aliran air melambat atau memasuki genangan air seperti danau, rawa, atau lautan, partikel lumpur mengendap di dasar. Jika tidak terganggu dan terkubur, akumulasi lumpur ini dapat diubah menjadi batuan sedimen yang dikenal sebagai "batu lumpur." Beginilah sebagian besar serpih terbentuk.

Proses pembentukan serpih tidak terbatas pada Bumi. Para penemu Mars telah menemukan banyak singkapan di Mars dengan satuan batuan sedimen yang terlihat persis seperti serpih yang ditemukan di Bumi (lihat foto).


Tonton videonya: PAKU DULANG PAKU SERPIH