Schalie

Schalie wordt gevormd op het moment dat klei gecompacteerd wordt en onder invloed van druk overgaat van een ongeconsolideerd materiaal in een consistent gesteente. Door de structuur van de kleimineralen ontstaat een "platig" karakter. Leisteen heeft vergelijkbare eigenschappen, met name de duidelijke splijting. In leisteen wordt de splijting echter veroorzaakt door een foliatie van mica's, het is geen sedimentair maar een metamorf gesteente. Schalie bevat vaak veel fossielen. Schalie komt in Nederland aan het oppervlak voor in Twente en op sommige plekken in Zuid-Limburg. In België is het een vrij algemeen voorkomend gesteente en komt het onder andere in de Ardennen voor.

Het proces in de gesteentecyclus dat schalie vormt, wordt verdichting genoemd. De fijne deeltjes waaruit schalie bestaat, kunnen in water blijven zweven lang nadat de grotere zanddeeltjes zijn afgezet. Schalie wordt doorgaans afgezet in zeer langzaam stromend water en wordt vaak aangetroffen in meren en lagune-afzettingen, in rivierdelta's, op uiterwaarden en voor de kust van strandzand. Ze kunnen ook worden afgezet in sedimentaire bekkens en op het continentaal plat, in relatief diep, rustig water. 'Black shales' zijn donker, omdat ze bijzonder rijk zijn aan niet-geoxideerde koolstof. Vaak in sommige paleozoïsche en mesozoïsche lagen, werden zwarte schalie afgezet in anoxische, reducerende omgevingen, zoals in stilstaande waterkolommen. Sommige zwarte schalies bevatten overvloedige zware metalen zoals molybdeen, uranium, vanadium en zink. De verrijkte waarden zijn van controversiële oorsprong, omdat ze alternatief zijn toegeschreven aan input van hydrothermale vloeistoffen tijdens of na sedimentatie of aan langzame accumulatie uit zeewater gedurende lange perioden van sedimentatie. Fossielen, dierensporen / holen en zelfs inslagkraters van regendruppels worden soms bewaard op schalie-bodemoppervlakken. Schalie kan ook afzettingen bevatten die bestaan uit pyriet, apatiet of verschillende carbonaatmineralen. Schalie die onderhevig is aan hitte en druk van metamorfose, verandert in een hard, splijtbaar, metamorf gesteente dat bekend staat als leisteen. Met een voortdurende toename van de metamorfe graad is de volgorde phylliet, dan schist en tenslotte gneis.

Schalies zijn meestal samengesteld uit kleimineralen en kwartskorrels en zijn meestal grijs. Toevoeging van variabele hoeveelheden van kleine bestanddelen verandert de kleur van het gesteente. Zwarte schalie is het resultaat van de aanwezigheid van meer dan één procent koolstofhoudend materiaal en duidt op een reducerende omgeving. Black shale kan ook wel black metal worden genoemd. Rode, bruine en groene kleuren zijn indicatief voor ijzeroxide (hematiet - rood), ijzerhydroxide (goethiet - bruin en limoniet - geel), of ijzige mineralen (chloriet, biotiet en illiet - groen). Kleien zijn het belangrijkste bestanddeel van schalie en andere mudrocks. De vertegenwoordigde kleimineralen zijn grotendeels kaoliniet, montmorilloniet en illiet. Kleimineralen van laat-tertiaire modderstenen zijn expandeerbare smectieten, terwijl in oudere gesteenten, vooral in het midden tot vroege paleozoïsche leisteen, illieten overheersen. De omzetting van smectiet in illiet produceert silica, natrium, calcium, magnesium, ijzer en water. Deze vrijgekomen elementen vormen authigenisch kwarts, hoornkiezel, calciet, dolomiet, ankeriet, hematiet en albiet, allemaal sporen van kleine (behalve kwarts) mineralen die worden aangetroffen in schalie en andere mudrocks. Schalie en mudrocks bevatten ongeveer 95 procent van de organische stof in alle afzettingsgesteenten. Dit komt echter neer op minder dan één massaprocent in een gemiddelde schalie. Zwarte schalie, die zich vormt in anoxische omstandigheden, bevat gereduceerde vrije koolstof samen met ferro-ijzer (Fe) en zwavel (S). Pyriet en amorf ijzersulfide samen met koolstof produceren de zwarte kleur.

Schalie is een materiaal dat aardgas kan opslaan en daarmee in aanmerking komt voor winning van dit gas (schaliegas). Lagen schalie in de aardkorst worden benaderd door horizontaal boren. Echter om voldoende gas vrij te kunnen maken voor een rendabele winning, moet de techniek van fracking toegepast worden. Hierbij worden scheurtjes van enkele millimeters groot geforceerd zodat het gas uit het gesteente kan ontsnappen. Ook wordt schalie in plaatvorm wel op kleine schaal gebruikt voor dakbedekking.

Vóór het midden van de 19e eeuw werden de termen leisteen, schalie en leisteen niet scherp onderscheiden. In de context van ondergrondse kolenwinning werd schalie tot ver in de 20e eeuw vaak leisteen genoemd.