Rocce

Depositi di scisti bituminosi in Estonia e Svezia



Ristampa di: Rapporto di indagini scientifiche sugli studi geologici degli Stati Uniti 2005-5294Di John R. Dyni

Estonia e Svezia Oil Shale

Mappa dei depositi di kukersite nell'Estonia settentrionale e in Russia (località dopo Kattai e Lokk, 1998; e Bauert, 1994). Inoltre, aree di Alum Shale in Svezia (località dopo Andersson e altre, 1985). Clicca per ingrandire la mappa.

Estonia

I depositi di kukersite dell'Estonia in Estonia sono noti fin dal 1700. Tuttavia, l'esplorazione attiva è iniziata solo a causa della carenza di carburante causata dalla prima guerra mondiale. L'estrazione su larga scala iniziò nel 1918. La produzione di scisto bituminoso in quell'anno fu di 17.000 tonnellate da miniere a cielo aperto e, nel 1940, la produzione annuale ha raggiunto 1,7 milioni di tonnellate. Tuttavia, è stato solo dopo la seconda guerra mondiale, durante l'era sovietica, che la produzione è aumentata vertiginosamente, raggiungendo il picco nel 1980 quando 31,4 milioni di tonnellate di scisto petrolifero sono state estratte da undici miniere a cielo aperto e sotterranee.

La produzione annuale di scisto bituminoso è diminuita dopo il 1980 a circa 14 milioni di tonnellate nel 1994-95 (Katti e Lokk, 1998; Reinsalu, 1998a), poi ha ripreso ad aumentare. Nel 1997, furono prodotte 22 milioni di tonnellate di scisto bituminoso da sei miniere sotterranee a torre e tre miniere a cielo aperto (Opik, 1998). Di questo importo, l'81% è stato utilizzato per alimentare le centrali elettriche, il 16% è stato trasformato in prodotti petrolchimici e il resto è stato utilizzato per la produzione di cemento e altri prodotti minori. I sussidi statali per le compagnie petrolifere nel 1997 ammontano a 132,4 milioni di corone estoni (9,7 milioni di dollari USA) (Reinsalu, 1998a).

I depositi di kukersite occupano più di 50.000 km2 nell'Estonia settentrionale e si estendono verso est in Russia verso San Pietroburgo dove è noto come il deposito di Leningrado. In Estonia un deposito un po 'più giovane di kukersite, il deposito di Tapa, sovrasta il deposito dell'Estonia.

Circa 50 letti di kukersite e calcare ricco di cherogeno che si alternano a calcare biomicritico si trovano nelle formazioni di Kõrgekallas e Viivikonna di età medio-ordinaria. Questi letti formano una sequenza spessa da 20 a 30 m nel mezzo del campo dell'Estonia. I letti singoli in kukersite hanno generalmente uno spessore di 10-40 cm e raggiungono fino a 2,4 m. Il contenuto organico dei letti di kukersite più ricchi raggiunge il 40-45 percento in peso (Bauert, 1994).

Le analisi Rock-Eval del kukersite di grado più ricco in Estonia mostrano rese petrolifere fino a 300-470 mg / g di scisto, che equivale a circa 320-500 l / t. Il potere calorifico in sette miniere a cielo aperto varia da 2.440 a 3.020 kcal / kg (Reinsalu, 1998a, la sua tabella 5). La maggior parte della materia organica deriva dall'alga verde fossile, Gloeocapsomorpha prisca, che ha affinità con il moderno cianobatterio, Entophysalis major, una specie esistente che forma stuoie di alghe in acque intertidali a acque subtidali molto basse (Bauert, 1994).

I minerali a matrice in kukersite estone e calcari interconnessi includono calcite a basso contenuto di Mg (> 50 percento), dolomite (<10-15 percento) e minerali siliciclastici tra cui quarzo, feldspati, illite, clorite e pirite (<10-15 percento) . Evidentemente i letti di kukersite e i relativi calcari non sono arricchiti di metalli pesanti, a differenza del Dictyonema Shale dell'ordinario inferiore dell'Estonia settentrionale e della Svezia (Bauert, 1994; Andersson e altri, 1985).

Bauert (1994, p. 418-420) suggerì che la sequenza di kukersite e calcare fosse depositata in una serie di "cinture sovrapposte" est-ovest in un bacino marino subtidale poco profondo adiacente a una zona costiera poco profonda sul lato nord del Mar Baltico vicino alla Finlandia. L'abbondanza di macrofossili marini e il basso contenuto di pirite indicano un'impostazione di acqua ossigenata con correnti di fondo trascurabili, come evidenziato dalla diffusa continuità laterale di letti uniformemente sottili di kukersite.

Kattai e Lokk (1998, p. 109) stimarono che le riserve accertate e probabili di kukersite fossero 5,94 miliardi di tonnellate. Una buona revisione dei criteri per la stima delle risorse dell'Estonia di scisti bituminosi di kukersite è stata fatta da Reinsalu (1998b). Oltre allo spessore del sovraccarico, allo spessore e al grado di scisto bituminoso, Reinsalu ha definito un dato letto di kukersite come una riserva, se il costo di estrazione e consegna dello scisto bituminoso al consumatore era inferiore al costo della consegna del quantità equivalente di carbone con un valore energetico di 7000 kcal / kg. Ha definito un letto di kukersite come una risorsa con una classificazione energetica superiore a 25 GJ / m2 di superficie del letto. Su questa base, le risorse totali di kukersite estone nei letti da A a F (fig. 8) sono stimate a 6,3 miliardi di tonnellate, che comprende 2 miliardi di tonnellate di riserve "attive" (definite scisto bituminoso "degne di estrazione"). Il deposito di Tapa non è incluso in queste stime.

Il numero di fori esplorativi nel campo dell'Estonia supera i 10.000. Il kukersite estone è stato esplorato in modo relativamente approfondito, mentre il deposito di Tapa è attualmente in fase di prospezione.

-Dictyonema Shale

Un altro vecchio deposito di scisto bituminoso, il Dictyonema Shale marino della prima età degli Ordoviciani, è alla base della maggior parte dell'Estonia settentrionale. Fino a poco tempo fa, poco è stato pubblicato su questa unità perché è stata segretamente estratta per l'uranio durante l'era sovietica. L'unità varia da meno di 0,5 a più di 5 m di spessore. Sono state prodotte in totale 22,5 tonnellate di uranio elementare da 271.575 tonnellate di Dictyonema Shale da una miniera sotterranea vicino a Sillamäe. L'uranio (U3O8) è stato estratto dal minerale in un impianto di lavorazione a Sillamäe (Lippmaa e Maramäe, 1999, 2000, 2001).

Il futuro dell'estrazione di scisti bituminosi in Estonia deve affrontare una serie di problemi, tra cui la concorrenza di gas naturale, petrolio e carbone. Le attuali miniere a cielo aperto nei depositi del kukersite dovranno infine essere convertite in operazioni sotterranee più costose man mano che viene scavato lo scisto bituminoso più profondo. Il grave inquinamento dell'aria e delle acque sotterranee è il risultato della combustione di scisti bituminosi e della lisciviazione di metalli in tracce e composti organici da mucchi di detriti lasciati da molti anni di estrazione e lavorazione degli scisti bituminosi. Sono in corso la bonifica delle aree estratte e le loro pile associate di scisto esaurito e studi per migliorare il degrado ambientale delle terre estratte da parte dell'industria petrolifera. La geologia, l'estrazione mineraria e la bonifica del deposito estone di kukersite sono state esaminate in dettaglio da Kattai e altri (2000).

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Svezia

L'Alum Shale è un'unità di marinite nera ricca di sostanze organiche di circa 20-60 m di spessore che è stata depositata in un ambiente con ripiani marini poco profondi sulla piattaforma tosconicamente stabile di Baltoscandia in Cambriano fino ai primi tempi di Ordoviciano in Svezia e nelle aree adiacenti. L'Alum Shale è presente nei valori anomali, parzialmente delimitati da faglie locali, sulle rocce precambriane della Svezia meridionale e nelle caledonidi tettonicamente disturbate della Svezia occidentale e della Norvegia, dove raggiunge spessori di almeno 200 metri in sequenze ripetute a causa di una spinta multipla guasti (fig. 14).

Gli scisti neri, equivalenti in parte all'Alum Shale, sono presenti sulle isole di Öland e Götland, alla base di parti del Mar Baltico, e si estendono lungo la costa settentrionale dell'Estonia dove formano l'età Dictyonema Shale di Early Ordovician (Tremadocian) (Andersson e altri, 1985, i loro figg. 3 e 4). L'Alum Shale rappresenta una lenta deposizione in acque poco profonde e quasi anossiche che erano poco disturbate dall'azione delle onde e della corrente di fondo.

Il cambriano e il più basso Ordoviciano Alum Shale della Svezia è noto da oltre 350 anni. Era una fonte di solfato di alluminio e potassio che veniva usata nell'industria conciaria della pelle, per fissare i colori nei tessuti e come astringente farmaceutico. L'estrazione degli scisti per l'allume iniziò nel 1637 a Skåne. L'Alum Shale fu anche riconosciuto come una fonte di energia fossile e, verso la fine del 1800, furono fatti tentativi per estrarre e raffinare gli idrocarburi (Andersson e altri, 1985, pagg. 8-9).

Prima e durante la seconda guerra mondiale, Alum Shale fu replicato per il suo petrolio, ma la produzione cessò nel 1966 a causa della disponibilità di scorte più economiche di petrolio greggio. Durante questo periodo, circa 50 milioni di tonnellate di scisto sono state estratte a Kinnekulle nel Västergötland ea Närke.

L'Alum Shale è notevole per l'alto contenuto di metalli tra cui uranio, vanadio, nichel e molibdeno. Piccole quantità di vanadio furono prodotte durante la seconda guerra mondiale. Un impianto pilota costruito a Kvarntorp ha prodotto oltre 62 tonnellate di uranio tra il 1950 e il 1961. Successivamente, a Ranstad, nel Västergötland, dove furono stabiliti una miniera a cielo aperto e un mulino, furono identificati minerali di qualità superiore. Circa 50 tonnellate di uranio all'anno furono prodotte tra il 1965 e il 1969. Durante gli anni '80, la produzione di uranio da depositi di alta qualità in altre parti del mondo causò un calo del prezzo mondiale dell'uranio a livelli troppo bassi per far funzionare con profitto l'impianto di Ranstad, e chiuse nel 1989 (Bergh, 1994).

Alum Shale è stato anche bruciato con calcare per produrre "blocchi di brezza", un leggero blocco poroso che è stato ampiamente utilizzato nel settore edile svedese. La produzione si interruppe quando si rese conto che i blocchi erano radioattivi ed emettevano quantità inaccettabilmente grandi di radon. Tuttavia, l'Alum Shale rimane un'importante risorsa potenziale di energia fossile e nucleare, zolfo, fertilizzante, elementi in lega metallica e prodotti in alluminio per il futuro. Le risorse energetiche fossili di Alum Shale in Svezia sono riassunte nella tabella 6.

Il contenuto organico di Alum Shale varia da pochi percento a oltre il 20 percento, essendo il più alto nella parte superiore della sequenza di scisto. Le rese di petrolio, tuttavia, non sono proporzionali al contenuto organico da un'area all'altra a causa delle variazioni nella storia geotermica delle aree sottoposte alla formazione. Ad esempio, a Skåne e Jämtland, nella Svezia centro-occidentale, l'Alum Shale è troppo maturo e le rese petrolifere sono nulle, sebbene il contenuto organico di scisto sia dell'11-12 percento. Nelle aree meno colpite dall'alterazione geotermica, le rese petrolifere vanno dal 2 al 6 percento in base al dosaggio Fischer. L'idroretortimento può aumentare i rendimenti del saggio di Fischer fino al 300-400 percento (Andersson e altri, 1985, loro fig. 24).

Le risorse di uranio dell'Alle Shale di Svezia, sebbene di bassa qualità, sono enormi. Nella zona di Ranstad, nel Västergötland, ad esempio, il contenuto di uranio di una zona spessa 3,6 m nella parte superiore della formazione raggiunge i 306 ppm e le concentrazioni raggiungono dai 2000 ai 5.000 ppm in piccole lenti a carbone nero simili a idrocarburi (kolm ) che sono sparsi nella zona.

L'Alum Shale nell'area di Ranstad è alla base di circa 490 km2, di cui l'elemento superiore, da 8 a 9 m di spessore, contiene circa 1,7 milioni di tonnellate di metallo uranio (Andersson e altri, 1985, tabella 4).

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