Põlevkivi (settekivi) — definitsioon, koostis ja omadused
Põlevkivi on peeneteraline settekivim, mis on tekkinud lagunenud taime- ja muust orgaanilisest ainest segatud mudast. Muda koosneb peamiselt savimineraalide helvestest ning väiksematest mineraalidest ja killustikest, eriti kvartsi ja kaltsiidi osakestest. Põlevkivi eristab teistest mudakividest selle iseloomulik kiht- või lehekaardumine: kivim puruneb tihti mööda õhukesi, paralleelseid kihte või lamelle, mille paksus on tavaliselt alla ühe sentimeetri — seda nähtust nimetatakse lõhestumiseks või lõhestuvuseks. Mudakivid, kuigi koostiselt sarnased, ei näita alati sellist lõhestuvust.
Koostis
Põlevkivi koosneb mineraalsetest faasidest ja orgaanilisest ainest (kerogeenist). Mineraalsetest osakestest on tavaliselt domineerivad savimineraalid, väiksemad kogused kvartsi ja kaltsiidi, mõnikord ka karbonaadid ja sulfiidid. Orgaaniline aine esineb peenelt hajutatuna ning annab kivi energiatiheduse — sellest ka nimetus "põlevkivi", kuna kuumutamisel eraldub orgaanikust õli ja gaase.
Värvus ja tekkeolud
Mustad ja tumedad põlevkivid tekivad eelkõige anoksilistes ehk hapnikuvaestes tingimustes, kus orgaaniline aine säilib dekompositsiooni asemel. Sellistes oludes moodustuvad ka raua ja väävli ühendite, näiteks püriidi, lisandid. Vaba süsiniku ja raudsulfiidide olemasolu annab sageli kivimile tumeda või musta värvuse.
Omadused ja kasutus
- Lõhestuvus: hõlpsasti kihiliselt murduv struktuur muudab töötlemise ja purustamise lihtsamaks, kuid mõjutab ka mehaanilist tugevust.
- Termilised omadused: kuumutades eraldub kerogeenist orgaaniline õli ja gaasid (retorteerimisel), mistõttu põlevkivi on oluline energia- ja tooraineallikas õli- ja elektritootmises.
- Kemikaalne koostis: võib sisaldada lämmastikku, väävlit ja rauaühendeid, mis mõjutavad põletamisel tekkivaid heitmeid ning vajavad vastavaid puhastustehnoloogiaid.
- Keskkonnamõjud: püriidi oksüdeerumine ja orgaanilise aine kütmine võivad põhjustada happe- ja saasteprobleeme, seetõttu nõuab ekspluateerimine ja töötlemine keskkonnakaitset.
Märkus orgaanilise aine kohta
Põlevkivi orgaaniline osa (kerogeen) määrab tema põlevväärtuse ja kasutuspotentsiaali. Orgaanilise aine osakaal varieerub kivimitüübiti ning selle tegelik protsent massist võib olla väike, kuid orgaanika kvaliteet ja kerogeeni tüüp määravad, kui palju tehniliselt ja majanduslikult tasuvat õli ja gaasi on võimalik kätte saada.
Kokkuvõtlikult on põlevkivi settekivim, mille iseloomulikud tunnused on peeneteralisus, kihilisus ja orgaanilise aine sisaldus. Tekkeolud (eriti hapnikuvaesus) ja mineraalne koosseis mõjutavad nii välimust kui ka selle kasutusvõimalusi energia- ja tööstussektoris.
Bedfordi põlevkivi
Grube Messeli fossiilikaevu põlevkivifragmendid
Põlevkivi moodustumine
Liivad ladestuvad tavaliselt väga aeglaselt liikuvas vees ja neid leidub sageli järvedes ja laguunides, jõedeltades, üleujutusaladel ja rannaliivadest eemal. Need võivad ladestuda ka mandrilaval, suhteliselt sügaval ja vaikses vees. See protsess võis võtta aega miljoneid aastaid.
Mustad põlevkivid on tumedad, kuna nad sisaldavad eriti palju oksüdeerimata süsinikku. Mustad kolded ladestuvad anoksilises või vähese hapnikusisaldusega keskkonnas, näiteks seisvate veekolonnide sees. Need on tavalised mõnes paleosoikumi ja mesosoikumi kihistuses, Mõned mustad põlevkivid sisaldavad rohkesti raskemetalle, nagu molübdeen, uraan, vanaadium ja tsink. Raskmetallid võivad olla sinna sattunud aeglase kogunemise teel.
Küsimused ja vastused
K: Mis on põlevkivi?
V: Põlevkivi on peeneteraline settekivim, mis moodustub savimineraalidest ja muude mineraalide pisikestest killustikest koosnevast mudast.
K: Milline on savi ja muude mineraalide suhe põlevkivis?
V: Savi ja muude mineraalide suhe põlevkivis on erinev.
K: Mis on põlevkivi iseloomulik tunnus?
V: Põlevkivi iseloomustab lõhelisus, mis viitab lõhustumisele piki õhukesi lamelle või paralleelset kihistumist, mille paksus on alla ühe sentimeetri.
K: Mis on põlevkivi ja mudakivi erinevus?
V: Mudakivid on koostiselt sarnased põlevkiviga, kuid neil ei ole lõhelisust.
K: Kui palju sisaldavad põlevkivi ja mudakivi orgaanilist ainet võrreldes teiste settekivimitega?
V: Kihid ja mudakivid sisaldavad ligikaudu 95 protsenti orgaanilisest ainest, mida leidub kõigis settekivimites.
K: Millest tekivad mustad põlevkivid?
V: Mustad kolded tekivad anoksilistes tingimustes, kus puudub hapnik, ning need sisaldavad vaba süsinikku ja raudsulfiide, näiteks püriiti, mis annavad neile musta värvuse.
K: Kui palju orgaanilist ainet sisaldavad mustad põlevkivid keskmiselt?
V: Hoolimata sellest, et mustad põlevkivid sisaldavad suures osas orgaanilist ainet, on nende massiprotsent orgaanilise aine sisaldus keskmiselt alla ühe protsendi.
