JimVallee/iStock/GettyImages
Siltsten och skiffer är de klassiska "lerstenarna" i sedimentregistret. De uppstår när finkornig silt och lera lägger sig i vatten som är anmärkningsvärt stilla, vilket gör att partiklarna kan pressas samman och cementeras till berg under miljontals år.
Dessa stenar bildas i miljöer där vattnet är lugnt och stilla – som laguner, dammar, hyllor till havs och djupen av gamla sjöar och hav. I dessa inställningar kan de mycket små silt- och lerpartiklarna sedimentera ur suspensionen, lager för lager, för att så småningom förstärkas till siltsten eller skiffer.
Både siltsten och skiffer tillhör den klastiska familjen av sedimentära bergarter. De härstammar från små fragment – grupper – av redan existerande stenar eller mineraler. När dessa fragment begravs och utsätts för överbelastningstryck, kompakteras de. Med tiden cementerar kemisk utfällning av kiseldioxid och kalciumkarbonat samman kornen och bildar den fasta bergarten. Eftersom begravningssekvensen bevarar lagers relativa åldrar kan geologer använda principen om överlagring för att datera dem:äldre lager ligger under yngre.
Skillnaden mellan silt och lera beror på partikeldiametern. Siltpartiklar är finare än sand men grövre än lera, från 0,002 till 0,06 mm (0,00008–0,0024 tum). Lerpartiklar är mindre än 0,004 mm (0,00016 tum) och inkluderar mineraler som montmorillonit och kaolinit. Detta storleksintervall är kritiskt:endast i extremt lugna vatten kan sådana fina partiklar förbli suspenderade tillräckligt länge för att ackumuleras i mätbara bäddar.
Skiffer bildas där vattnet är lugnt - nära utkanten av stora sjöar eller på kontinentalsockeln där havsströmmarna är svaga. Lugnet gör att suspenderad lera kan sedimentera i sedimentbassängen. Samtidigt fälls löst kiseldioxid och kalciumkarbonat, ofta från marina organismer, ut och fungerar som ett naturligt cement. Under geologisk tid förvandlar packnings- och cementeringsprocessen, känd som litifiering, leran till skiffer. När sedimentet innehåller rikligt med organiskt material – som planktonrester – kan oljeskiffer utvecklas, vilket ger en potentiell kolvätekälla.
Siltstone deponeras vanligtvis närmare kustlinjen av gamla deltan, sjöar eller hav, där strömmar är mildare än de som bär sand men starkare än de som avsätter lera. I dessa inställningar sorteras siltpartiklar från sand genom den minskande flödeshastigheten. När vattendjupet ökar och strömmarna tappar energi, blir silt det dominerande sedimentet, som så småningom graderas till skiffer. Följaktligen är en klassisk sekvens i många bassängmiljöer sandsten (grov, strandnära) → siltsten (mellanliggande) → skiffer (fin, offshore).
Kort sagt, både siltsten och skiffer kräver en lugn avsättningsmiljö där fina partiklar kan sedimentera, skikta och cementera. Att förstå dessa inställningar belyser inte bara jordens tidigare klimat utan vägleder också modern utforskning av resurser som kolväten.
