Mudakivid: peeneteralised settekivimid – määratlus, liigid ja klassifikatsioon

Avasta mudakivid: peeneteraliste settekivimite määratlus, silt-, savi-, mudakivi, kilt- ja põlevkivi liigid ning klassifikatsioon — põhjalik ja selge juhend.

Mudakivid moodustavad enamiku Maa settekivimitest. Need on peeneteraliste räniklastiliste settekivimite klass.

Mudakivide liigid on: siltkivi, savikivi, mudakivi, kiltkivi ja põlevkivi.

Enamik osakesi on väiksemad kui 0,0625 mm (1/16 mm või 0,0025 tolli) ja on liiga väikesed, et neid saaks kohapeal hõlpsasti uurida. Esmapilgul näevad kivimitüübid üsna sarnased välja, kuid nende koostises ja nimetamisel on siiski olulisi erinevusi.

Mudakivide liigitamise üle on olnud palju lahkarvamusi. Sellel on mõned põhjused:

1.      Mudakivid on kõige vähem mõistetud ja üks seni kõige vähem uuritud settekivimitest.

2.      Mudakivide koostisosi on raske uurida, kuna need on väga väikesed.

3.      Ja mis kõige tähtsam, on rohkem kui üks teadlaste poolt aktsepteeritud klassifitseerimisskeem.

Mudakivimid moodustavad poole geoloogilise ajaloo settekivimitest ja on kõige levinumad ladestused Maal. Peensete setete arvukus on kõige suurem erosiooniprodukt, mistõttu mudakivimid on nii levinud.

Aja jooksul suureneva rõhu korral võivad plaatilised savimineraalid joonduda ja tekitada paralleelset kihistumist (lõhestumist). Sellist peenelt kihistunud materjali, mis jaguneb kergesti õhukesteks kihtideks, nimetatakse põlevkiviks, erinevalt mudakivist.

Alates tsivilisatsiooni algusest, kui keraamikat ja mudakivisid valmistati käsitsi, kuni tänapäevani on mudakivid olnud olulised. Esimene raamat mudakivide kohta ilmus alles 1964. aastal. Kuid teadlased, insenerid ja naftatootjad on mudakivide tähtsust mõistnud alates Burgessi põlevkivi avastamisest ning mudakivide ja nafta seotusest.

Määratlus ja peamised omadused

Mudakivid koosnevad peamiselt väga väikestest osakestest — savi‑ ja siltimaterjalist ning peentest kvartsi‑ ja feldspaatiteradest. Neis leidub tihti ka orgaanilist ainet, väikseid karbonaate ja muid väheseid mineraale. Kivimi peamised nähtavad tunnused on:

• peen tera‑suurus (suurem osa osakestest on alla 0,0625 mm),
• madal läbipaistvus ja tihe struktuur,
• sageli lamekihistus või lõhestuvus (kiltkivid),
• võimalik nõrga tugevus ja kergesti murenev iseloom.

Liigid ja klassifikatsioon (sissevaade)

Liigitamisel eristatakse tavaliselt kahte peamist lähenemist: tekstuuripõhine (terasuurus — silt vs savi) ja struktuuripõhine (lõhestuvuse olemasolu). Mõned lihtsad eristused:

• Siltkivi — domineerivad peenikese sildi terad; kui hõõruda, tundub krobeline, pisut liivane.
• Savikivi — domineerivad saviosakesed; tihti plastne ja kleepuv märjana; võib moodustada tugevamaid mudelemente.
• Mudakivi — üldmõiste peeneteralistele settele, kus ei ole tugevasti väljendunud lõhestuvust; sisaldab nii silt kui savi fraktsioone.
• Kiltkivi — lõhestuv, kihiliselt jaotuv mudakivi; tekib savimineraalide joondumisel ja kompaktumisel.
• Põlevkivi — orgaanilise ainega rikas settekivi, mis võib sisaldada kerogeeni ja olla naftaproduktide allikaks; sageli nimetatakse nii ka peente kihiliste setete ühte liiki.

Praktiliselt kasutatakse erinevaid klassifikatsioone vastavalt eesmärgile — geoloogias, inseneritöös või naftikatsetustes. Mõned skeemid määravad tüübi silt/savisuhtest, teised panevad esiplaanile lõhestuvuse või orgaanilise aine sisaldust.

Tekke- ja ladestustingimused

Mudakivid moodustuvad peamiselt vaikse veekeskkonna tingimustes, kus veevool ei kanna suurt jämedateralist materjali. Levinud keskkonnad on:

• sügavad merelahesed ja basseinid,
• järvede põhjapinnad ja madalad rannikualad,
• deltade tagapeded, estuaarid ja üleujutusplainid.

Seal setib peen teraline materjal rahulikke tingimusi nautides ja aja jooksul kompaktub ning litifikatsioonil (kõvastumisel) muutub kivimiks.

Diageen, lõhestuvus ja mineraalne koostis

Diageenilised protsessid — kompaktumine, sementatsioon, mineraalimuutused ja kuumutamine — muudavad algset setet kivimiks. Savimineraalide plaadjas morfoloogia võimaldab nende joondumist surve all, mis tekitab paralleelset kihistumist ehk lõhestuvust (shale‑iseloom). Kiltkivide puhul on lõhestuvus selge tunnus; mudakivid, kus sellist lõhestumist ei esine, nimetatakse sageli lihtsalt mudakivideks.

Tüüpilised mineraalid: kaoliin, illiit, montmorilloniit (savimineraalid), kvarts, fluori‑ ja teiste killustike väiksed fragmendid ning vähesel määral karbonaadid ja püriit.

Majanduslik tähtsus ja kasutus

Mudakivid on olulised mitmel põhjusel:

• põlevkivid ja orgaanikarikkad mudakivid on potentsiaalsed nafta‑ ja gaasi lähtekivimid (shale gas/oil);
• neid kasutatakse ehitusmaterjalina (nt telliskivid, kattematerjalid, mõned kiltkivid ehitusplokkidena),
• savipõhised mudakivid on olnud keraamika ja savinõude tooraineks juba iidsetest aegadest;
• keskkonna- ja pinnaseuuringutes peetakse neid sageli baasiks, kuna nad mõjutavad maa‑vee liikumist ja saaste levikut.

Määramine ja uurimismeetodid

Kuna osakesed on väga väiksed, vajavad täpsemad analüüsid labori‑vahendeid. Levinumad meetodid:

• lihtsad käsivaatluse testid (hõõrumine sõrmede vahel — liivane vs sile), smear‑test — savine jätab ühtlase määrdumisjälje),
• mikroskoopia juhtiva õhukese kivi sektsioonil (polariseeriv mikroskoop),
• X‑ray difraktsioon (XRD) savimineraalide määramiseks,
• skaneeriv elektronmikroskoop (SEM) ja keemiline analüüs (XRF, ICP) koos orgaanilise aine määramisega (TOC),
• geotehnilised katsed inseneriomaduste hindamiseks (tihenduvus, tugevus, permeaablus).

Praktilised soovitused ja kokkuvõte

Mudakivide mitmekülgsus ja laialdane levik muudavad need geoloogias, energeetikas ja ehituses tähtsaks. Erinevused siltkivide, savikivide, mudakivide ja kiltkivide vahel põhinevad peamiselt terasuurusel, lõhestuvusel ja orgaanilise aine sisaldusel. Kuna on olemas mitmeid aktsepteeritud klassifikatsioone, on tähtis määratleda kasutuseesmärk ja valida sobiv liigitus — olgu see teaduslik, insenerlik või majanduslik.

Kui vajate abi konkreetse kivimi tuvastamisel või laborikatsete tõlgendamisel, võin aidata koostada kontrollnimekirja proovide kogumiseks ja vajalike analüüside valimiseks.

Küsimused ja vastused

K: Mis on mudakivid?

K: Kui väikesed on mudakivide osakesed?

K: Miks on mudakivide klassifitseerimise osas lahkarvamusi?

K: Kui levinud on mudakivid?

K: Mis juhtub, kui surve suureneb aja jooksul seoses mudakivimite koostisega?

K: Kuidas on inimesed kasutanud mudakivi juba ammustest aegadest alates?

K: Millal avaldati esimene raamat mudakivist?

Otsing