פצלים

הרכב

פצלים הוא סלע משקע קלאסטי, הבנוי במקור מבוץ, תערובת של גרגירים זעירים של טין וחרסית. גרגירי טין, או גם לוטיטים, מוגדרים כגרגרים שגודלם בין 1/16 מ"מ (0.063 מ"מ) ל-1/256 מ"מ (0.002 מ"מ) על פי סולם ונטוורת, או בין 4 ל-8 על פי סולם פי (φ). גרגירי חרסית, או גם פליטים, מוגדרים כגרגרים שגודלם קטן מ-1/256 מ"מ (0.002 מ"מ) על פי סולם ונטוורת או מעל ל-8 על פי סולם פי (φ). גודל זה לא מאפשר לראות את הגרגירים בעין בלתי מזוינת, אלא במיקרוסקופ בלבד. ההרכב של הבוץ המקורי, ולכן גם של הסלע הוא של גרגירים זעירים של מינרלי חרסית עם גרגירים זעירים של מינרלים אחרים, בייחוד קוורץ וקלציט. היחס בין מינרלי החרסית למינרלים האחרים אינו קבוע.
מינרלי חרסית הם מרכיב עיקרי בפצלים ובסלעי בוץ אחרים. מינרלי החרסית הנפוצים בפצלים הם קאוליניט, מונטמורילוניט ואיליט. מינרלי חרסית של פצלים משלהי השלישון הם המינרלים התופחים בשל ספיחת מים מקבוצת הסמקטיט, בעוד שבסלעים עתיקים יותר, בייחוד מתחילת הפליאוזואיקון ועד מחציתו שולטים מינרלים מקבוצת האיליט. תהליך ההמרה של מינרלים מקבוצת הסמקטיט למינרלים מקבוצת האיליט מפיק כתוצרים משניים סיליקה, יוני נתרן, סידן, מגנזיום, ברזל ומים. רכיבים אלו מרכיבים את המינרלים האותוגניים קוורץ, קלציט, דולומיט, אנקריט, המטיט ואלביט, כולם מינרלי קורט עד מינרלים משניים (מלבד קוורץ) בפצלים ובסלעי בוץ אחרים, ואת הסלע צור.
פצלים וסלעי בוץ מכילים כ-95% מכלל החומר האורגני שבכל סלעי המשקע. עם זאת, החומר האורגני מהווה פחות מאחוז אחד מהמסה של פצלים ממוצעים. פצלים שחורים, שנוצרים בסביבה דלת חמצן מכילים פחמן חופשי מחוזר יחד עם יוני ברזל (Fe⁺²) וגופרית (S⁻²). קיומם של פיריט וסולפיד ברזל אמורפי יחד עם פחמן הם שנותנים לפצלים גוון שחור או סגול.

מרקם

תכונה בולטת של סלע פצלים שאף נתנה לו את שמו היא פצילות (באנגלית fissility), היכולת להתפצל לשכבות דקות מאוד (באנגלית laminae) שעוביין פחות מסנטימטר שקצותיהן חדים, לעיתים קרובות דמויות שבבים, ובדרך כלל מקבילות למישור השיכוב שלא ניתן להבחין בו בעין. הגורם לפצילות הוא הסידור במקביל של גרגירי מינרלי החרסית. סלע בעל הרכב זהה, אבל שנעדר את תכונת הפצילות מכונה אבן בוץ (אם הרכב הסלע הוא בין שליש לשני שלישים גרגירי טין) או סלע חרסית (אם ההרכב מכיל פחות משליש גרגירי טין). סלעים המכילים פחות חרסית (למעלה משני שלישים טין) שאת הגרגירים שלו לא ניתן לראות בעין, אבל ניתן לחוש בהם, מכונים אבן טין. פצלים הוא סלע המשקע הקלאסטי הנפוץ ביותר.

צבע

פצלים מורכבים בדרך כלל מכמויות משתנות של גרגירי מינרלי חרסית וגרגירי קוורץ והצבע האופייני הוא אפור. תוספת של כמויות משתנות של מרכיבים משניים משנה את הצבע של הסלע. פצלים בגוון שחור או סגול הם תוצאה של נוכחות של פיריט ושל חומר פחמתי בשיעור גבוה מאחוז אחד והם נוצרים בסביבת היווצרות של תהליכי חיזור. פצלים בגוון אדום מציינים קיומם של תחמוצות ברזל (המטיט), גוון חום מציין קיומו של הידרוקסיד הברזל (גתיט), גוון צהוב מעיד על קיומו של המינרל לימוניט וגוון ירוק מעיד על קיומם של מינרלים מקבוצת הנציצים (כלוריט, ביוטיט ואיליט).

היווצרות

התהליך במחזור הסלעים שיוצר את סלע הפצלים קרוי דחיסה. החלקיקים הזעירים הבונים את הסלע יכולים להישאר מרחפים במים זמן רב אחרים שהחלקיקים הגדולים והצפופים יותר של חול שקעו. פצלים עוברים תהליך השקעה במים עומדים או במים שזרימתם איטית מאוד באגמים, בלגונות, בדלתות, במישורי הצפה ובלב ים. פצלים יכולים לשקוע גם במדף היבשת, במים שקטים ועמוקים יחסית.
ל"פצלים שחורים" יש גוון כהה משום שהם עשירים במיוחד בפחמן בלתי מחומצן. פצלים שחורים נפוצים בשכבות מהפליאוזואיקון ומהמזוזואיקון והם הושקעו בסביבות חיזור עניות בחמצן, כדוגמת עמודי מים חסרי תנועה. חלק מהפצלים השחורים מכיל שפע של מתכות כבדות דוגמת מוליבדן, אורניום, ונדיום ואבץ. הסיבה להצטברות המתכות בפצלים השחורים נתונה במחלוקת. יש הסוברים שהמקור הם נביעות הידרותרמיות במהלך או לאחר ההשקעה או להצטברות איטית מתוך מי הים במהלך התקופה הארוכה של ההשקעה.
מאובנים, עקבות בעלי חיים / מחילות שחפרו ואפילו גומות כתוצאה מירידת גשם נשמרים לעיתים במשטחי השיכוב של פצלים. פצלים יכולים להכיל תצבירים של פיריט, אפטיט או מינרלים קרבונטיים.
פצלים שמופעל עליהם חום ולחץ עוברים התמרה לסלע המותמר הפציל והקשה לווחה. עם הגידול בדרגות ההתמרה הופך הסלע לפיליט, ואז לצפחה, ולבסוף לגנייס.