A Comparative Study of Simulated and Natural Weathering of Some Oklahoma Shales

Abstract

Shales from six locations in Oklahoma were subjected to natural weathering for 2 yr. Simulated weathering of these shales was effected in the laboratory by subjecting them to ultrasonic treatment in a tank type device. Both treatments produced disaggregation. X-ray diffraction patterns for the ultrasoni-cally treated and weathered shales indicated no major changes in the types of clay minerals. However, natural weathering in the field produced degradation of the clay minerals in addition to disaggregation of the shales. Ultrasonic treatment appears to be a good predictive test for determining the durability and weatherability of the shales; however, it can simulate field weathering only so far as the engineering index properties of the shale are concerned. It is not a predictive test where the mineralogical characteristics are of significance.

Résumé

Des schistes provenant de six localités de l’Oklahoma ont été soumis à une altération naturelle pendant deux ans. L’altération simulée de ces schistes a été effectuée au laboratoire en les soumettant à un traitement par ultrasons dans un montage du type réservoir. Les deux traitements ont entraîné une désagrégation. Les diagrammes de diffraction X des schistes traités aux ultrasons et des schistes altérés n’indiquent pas de différence majeure dans les types de minéraux argileux. Cependant, l’altération naturelle sur le terrain entraîne une dégradation des minéraux argileux, en plus de la désagrégation des schistes. Le traitment aux ultrasons apparaît comme un bon test pour prédire la durabilité et l’altérabilité des schistes; toutefois, il ne peut simuler l’altération sur le terrain que dans la mesure où les propriétés technologiques repères des schistes sont concernées. Ce n’est plus un test prévisionnel lorsque les caractéristiques minéralogiques ont une importance.

Kurzreferat

Schiefertone von sechs Lokalitäten in Oklahoma wurden für zwei Jahre der natürlichen Verwitterung ausgesetzt. Im Labor wurde die Verwitterung dieser Schiefertone durch Behandlung mit Ultraschall in einer aus einem Behälter bestehenden Versuchsanordnung nachgeahmt. Beide Behandlungsarten riefen eine Aggregatzerstörung hervor. Die Röntgenbeugungsdiagramme der ultraschallbehandelten und der verwitterten Schiefertone lassen keine wesentlichen Veränderungen in der Art der Tonminerale erkennen. Die natürliche Verwitterung im Gelände rief jedoch zusätzlich zur Aggregatzerstörung der Schiefertone einen Abbau der Tonminerale hervor. Ultraschallbehandlung scheint sich gut für die Vorausbestimmung der Widerstandsfähigkeit und Verwitterbarkeit der Schiefertone zu eignen. Sie kann jedoch die Verwitterung im Gelände nur soweit nachahmen, als technische Kenngrößen betroffen sind. Sie ist hingegen dort kein für eine Vorhersage geeignetes Testverfahren, wo mineralogische Eigenschaften von Bedeutung sind.

Резюме

Сланцы, из шести местностей в Оклахоме, подвергались естественному выветри-ванию в продолжение двух лет. А в лаборатории проводилось исскуственное воспроизведение выветривания этих сланцев при помощи ультразвуковой обработки в бакообразном приспо-соблении. Обе обработки повели к дезагрегации. Рентгенограммы сланцев подвергавшихся ультразвуковой обработке и естественно выветрившихся сланцев не показали заметных изменений в типах минеральных глин. Однако естественное выветривание кроме дезагрегации сланцев повело к распадению глинистых минералов. Ультразвуковая обработка, кажется, является подходящей обработкой для предсказочных испытаний с целью определения долго-вечности и выветриваемоcти сланцев, однако, этот способ может моделировать выветриваниев естественных условиях только по отношению к техническим указателям характеристиксланцев, что же касается минералогических характеристик это испытание не является прогно-стическим.