Kamnine

Nahajališča nafte iz skrilavca v Estoniji in Švedski



Ponatis: Poročilo o znanstvenih preiskavah Združenih držav Amerike 2005–5294Avtor John R. Dyni

Estonska in Švedska oljna skrilavca

Zemljevid kukerskih nahajališč v severni Estoniji in Rusiji (lokacije po Kattai in Lokk, 1998; in Bauert, 1994). Tudi območja Alum Shale na Švedskem (lokacije po Anderssonu in drugih, 1985). Kliknite za povečavo zemljevida.

Estonija

Ordovijska kukerska nahajališča Estonije so znana že od 1700. Vendar se je aktivno raziskovanje začelo šele zaradi pomanjkanja goriva, ki ga je prinesla prva svetovna vojna. Posebej se je začelo rudarjenje leta 1918. Naftni skrilavci so v tem letu znašali 17.000 ton z odprtimi rudniki, do leta 1940 pa letna proizvodnja dosegla 1,7 milijona ton. Toda šele po drugi svetovni vojni, v času sovjetske dobe, se je proizvodnja močno dvignila in dosegla vrhunec leta 1980, ko so iz enajstih odprtih in podzemnih rudnikov izkopali 31,4 milijona ton oljnega skrilavca.

Letna proizvodnja skrilavca se je po letu 1980 zmanjšala na približno 14 milijonov ton v letih 1994–95 (Katti in Lokk, 1998; Reinsalu, 1998a), nato pa se je spet začela povečevati. Leta 1997 je bilo iz šestih podzemnih rudnikov in treh odprtih rudnikov proizvedenih 22 milijonov ton oljnega skrilavca (Opik, 1998). Od tega zneska je bilo 81 odstotkov porabljenih za kurjenje električnih elektrarn, 16 odstotkov je bilo predelanih v petrokemične snovi, preostanek pa za proizvodnjo cementa in drugih manjših izdelkov. Državne subvencije za naftna skrilavca so leta 1997 znašale 132,4 milijona estonskih kron (9,7 milijona ameriških dolarjev) (Reinsalu, 1998a).

Kukerska nahajališča zasedajo več kot 50.000 km2 na severu Estonije in segajo proti vzhodu v Rusijo proti Sankt Peterburgu, kjer je znana kot leningrajsko nahajališče. V Estoniji nekoliko mlajši depozit kukersiteja, nahajališče Tapa, presega Estonski depozit.

V formatah Kõrgekallas in Viivikonna je srednje 50 ordovicij, ki se izmenjujejo z biomicritičnim apnencem, kar 50 ležišč kukersiteja in bogatih s kerogenom apnenca. Te postelje sestavljajo od 20 do 30 m debelo zaporedje sredi Estonskega polja. Posamezna ležišča kukersite so običajno debela 10-40 cm in dosegajo kar 2,4 m. Organska vsebnost najbogatejših ležišč kukersita doseže 40-45 mas.% (Bauert, 1994).

Analize Rock-Eval-a najbogatejšega kukersita v Estoniji kažejo, da je izkoristek nafte od 300 do 470 mg / g skrilavca, kar ustreza približno 320 do 500 l / t. Kalorična vrednost v sedmih rudnikih je od 2.440 do 3.020 kcal / kg (Reinsalu, 1998a, njegova tabela 5). Večina organske snovi izvira iz fosilne zelene alge, Gloeocapsomorpha prisca, ki ima naklonjenost sodobni cianobakteriji, Entophysalis major, obstoječi vrsti, ki tvori algo preproge v intertidalnih do zelo plitvih poddalnih vodah (Bauert, 1994).

Matrični minerali v estonskem kukersitu in intermedirani apnenci vključujejo prevladujoč kalcit z nizko vsebnostjo Mg (> 50 odstotkov), dolomit (<10–15 odstotkov) in siliklastične minerale, vključno s kremenom, feldsparti, ilitom, kloritom in piritom (<10-15 odstotkov) . Kukersite posteljice in z njimi povezani apnenci očitno niso obogateni s težkimi kovinami, za razliko od spodnje ordoviškega diktanemskega skrilavca severne Estonije in Švedske (Bauert, 1994; Andersson in drugi, 1985).

Bauert (1994, str. 418–420) je predlagal, da se sekvenca kukersita in apnenca odloži v nizu "zloženih pasov od vzhoda do zahoda" v plitvem subtidalnem morskem bazenu, ki meji na plitvo obalno območje na severni strani Baltskega morja blizu Finske. Številčnost morskih makrofosilov in nizka vsebnost pirita kažeta na oksigenirano vodo z zanemarljivimi spodnjimi tokovi, kar dokazuje široka stranska kontinuiteta enakomerno tankih plastmi kukersita.

Kattai in Lokk (1998, str. 109) sta ocenila, da so dokazane in verjetne rezerve kukersiteja 5,94 milijarde ton. Reinsalu (1998b) je dobro pregledal merila za oceno virov v Estoniji iz kukerskega skrilavca. Reinsalu je poleg debeline preobremenjenosti ter debeline in stopnje oljnega skrilavca določeno dno kukersite določil kot rezervo, če so bili stroški rudarjenja in dostave oljnega skrilavca potrošniku nižji od stroškov dostave ekvivalentna količina premoga z energijsko vrednostjo 7000 kcal / kg. Postello kukersite je opredelilo kot vir, ki ima energijsko moč večjo od 25 GJ / m2 površine postelje. Na podlagi tega se ocenjuje, da skupni viri estonske kukersite v ležiščih A do F (slika 8) znašajo 6,3 milijarde ton, kar vključuje 2 milijardi ton "aktivnih" rezerv (opredeljenih kot oljni skrilavci "vredni rudarjenja"). Deponiranje Tapa ni vključeno v te ocene.

Število raziskovalnih vrtalnih vrtal na območju Estonije presega 10.000. Estonska kukersita je bila razmeroma temeljito raziskana, nahajališče Tapa pa je trenutno v fazi iskanja.

-Dictyonema Shale

Še več starega nahajališča nafte iz skrilavca, morskega Dictyonema Shale iz zgodnje ordovske dobe, leži v večini severne Estonije. Do nedavnega je bilo o tej enoti malo objavljenih, ker je bila v sovjetski dobi prikrito minirana za uran. Debelina enote je od 0,5 do več kot 5 m. Iz podzemnega rudnika v bližini Sillamäe je bilo proizvedenih 22,5 tone elementarnega urana iz 271,575 ton Dictyonema Shale. Uran (U3O8) je bil izločen iz rude v predelovalnem obratu v Sillamäe (Lippmaa in Maramäe, 1999, 2000, 2001).

Prihodnost rudarjenja iz skrilavca v Estoniji se sooča s številnimi težavami, vključno s konkurenco zemeljskega plina, nafte in premoga. Obstoječe rudnike v kukerskih nahajališčih bo treba sčasoma spremeniti v dražje podzemne operacije, saj bodo globlji skrilavci izkopali. Resno onesnaževanje zraka in podzemne vode je bilo posledica kurjenja oljnega skrilavca in izpiranja kovin v sledovih in organskih spojin iz razkopov, ki so jih pustili dolgoletno rudarjenje in predelava oljnih skrilavcev. Obnavljajo izkopana območja in z njimi povezane gomile izrabljenega skrilavca ter študije za izboljšanje okoljske degradacije izkopanih zemljišč v naftni skrilavci se izvajajo. Kattai in drugi (2000) so podrobno pregledali geologijo, rudarjenje in pridobivanje nahajališča Estonske kukersite.

Oljni skrilavci - meni države

Švedska

Alumska skrilavca je enota črnega organskega bogatega marinita, debeline približno 20–60 m, ki je bila odstranjena v plitkem morskem okolju na tektonsko stabilni Baltoscandijski ploščadi v Cambrianu do najzgodnejšega ordoviškega časa na Švedskem in v sosednjih območjih. Alumov skrilavec je prisoten v ostankih, delno omejenih z lokalnimi prelomi, na predkambrijskih skalah na jugu Švedske, pa tudi na tektonsko motenih Kaledonidih zahodne Švedske in Norveške, kjer v večkratnih zaporedjih doseže debeline 200 m ali več. napake (slika 14).

Črni skrilavci, ki so deloma enakovredni alumski skrilavci, so prisotni na otokih Öland in Götland, ki ležijo pod deli Baltskega morja in izvirajo ob severni obali Estonije, kjer tvorijo dictyonema skrilavca zgodnje ordovicijske (tremadocianske) dobe (Andersson in drugi, 1985, sliki 3 in 4). Slina Alum predstavlja počasno odlaganje v plitvih, skoraj anoksicnih vodah, ki so jih motili valovanje in spodnji tok.

Švedski kambrijski in spodnje ordovski Alum skrilavc je znan že več kot 350 let. Bil je vir kalijevega aluminijevega sulfata, ki so ga uporabljali v industriji strojenja usnja, za fiksiranje barv na tekstil in kot farmacevtsko adstrigentno sredstvo. Izkopavanje skrilavca za alum se je začelo leta 1637 v Skåneju. Alumov skrilavec je bil prepoznan tudi kot vir fosilne energije in proti koncu 1800-ih so bili poskusi pridobivanja in rafiniranja ogljikovodikov (Andersson in drugi, 1985, str. 8-9).

Pred in med drugo svetovno vojno je Alum Shale odplačeval svojo nafto, vendar se je proizvodnja leta 1966 ustavila zaradi razpoložljivosti cenejših zalog surove nafte. V tem obdobju je bilo v Kinnekulle v Västergötlandu in v Närkeu minirano približno 50 milijonov ton skrilavca.

Slina Alum je izjemna po visoki vsebnosti kovin, vključno z uranom, vanadijem, nikljem in molibdenom. Majhne količine vanadija so bile proizvedene med drugo svetovno vojno. Pilotni obrat, zgrajen na Kvarntorpu, je med letoma 1950 in 1961 proizvedel več kot 62 ton urana. Pozneje je bila ruda višjega razreda ugotovljena v Ranstadu v Västergötlandu, kjer so ustanovili rudnik in mlin z odprtimi jami. Približno 50 ton urana na leto je bilo proizvedenih med letoma 1965 in 1969. V osemdesetih letih prejšnjega stoletja je proizvodnja urana iz visokokakovostnih nahajališč drugod po svetu povzročila padec svetovne cene urana na prenizke ravni, da bi lahko dobičkonosno obratovali obrat Ranstad, in zaprla se je leta 1989 (Bergh, 1994).

Alum Shale je bil tudi žgan z apnencem za proizvodnjo "blokov vetrič", lahkega poroznega gradnika, ki se je široko uporabljal v švedski gradbeni industriji. Proizvodnja se je ustavila, ko je bilo ugotovljeno, da so bloki radioaktivni in oddajajo nesprejemljivo velike količine radona. Kljub temu Alum skrilavca ostaja pomemben potencialni vir fosilne in jedrske energije, žvepla, gnojil, elementov iz kovinskih zlitin in izdelkov iz aluminija za prihodnost. Fosilni viri energije Alum Shale na Švedskem so povzeti v preglednici 6.

Organska vsebnost Alumovega skrilavca se giblje od nekaj odstotkov do več kot 20 odstotkov in je najvišja v zgornjem delu sekvence skrilavca. Dobički nafte pa niso sorazmerni z vsebnostjo organskih snovi iz enega območja na drugo zaradi razlik v geotermalni zgodovini območij, ki jih tvorijo podlage. Na primer, v Skåneju in Jämtlandu na zahodu osrednje Švedske je Alumski skrilavc previsok in donos nafte je ničen, čeprav je vsebnost organskega skrilavca v skrilavcu 11-12 odstotkov. Na območjih, ki jih geotermalne spremembe manj prizadenejo, se izkoristek nafte giblje od 2 do 6 odstotkov s Fischerjevim testom. Hidretortiranje lahko poveča donos testa Fischerja za kar 300 do 400 odstotkov (Andersson in drugi, 1985, slika 24).

Viri urana v Alumskem skrilavcu Švedske, čeprav so nizke stopnje, so ogromni. Na območju Ranstad v Västergötlandu na primer vsebnost urana v 3,6 m debele coni v zgornjem delu tvorbe doseže 306 ppm, koncentracije ogljikovodikov v črnem premogu pa od 2.000 do 5.000 ppm. ), ki so raztreseni po coni.

Alumov skrilavc na območju Ranstad leži na približno 490 km2, od tega zgornji član, debeline 8 do 9 m, vsebuje približno 1,7 milijona ton kovine urana (Andersson in drugi, 1985, njihova tabela 4).