Indhold
Kort over kukersite-aflejringer i det nordlige Estland og Rusland (placeringer efter Kattai og Lokk, 1998; og Bauert, 1994). Også områder med Alum Shale i Sverige (placeringer efter Andersson m.fl., 1985). Klik for at forstørre kortet.
Estland
De ordoviciske kukersite-aflejringer i Estland har været kendt siden 1700-tallet. Imidlertid begyndte aktiv efterforskning først som et resultat af brændstofmangel, der blev bragt til under 1. verdenskrig. I fuld skala blev minedrift begyndt i 1918. Olieskiferproduktionen i det år var 17.000 ton ved åbent gruvedrift, og i 1940 var den årlige produktion nåede 1,7 millioner tons. Først efter 2. verdenskrig, under den sovjetiske æra, steg produktionen imidlertid dramatisk og toppede sig i 1980, da 31,4 millioner tons olieskifer blev udvindet fra elleve åbne gruver og underjordiske miner.
Den årlige produktion af olieskifer faldt efter 1980 til ca. 14 millioner tons i 1994-95 (Katti og Lokk, 1998; Reinsalu, 1998a) begyndte derefter at stige igen. I 1997 blev 22 millioner ton olieskifer produceret fra seks rum og søjle underjordiske miner og tre åbne gruve (Opik, 1998). Af denne mængde blev 81 procent brugt til brændstof til elektriske kraftværker, 16 procent blev forarbejdet til petrokemiske stoffer, og resten blev brugt til fremstilling af cement såvel som andre mindre produkter. Statstilskud til olieskiferfirmaer i 1997 beløb sig til 132,4 millioner estiske krooner (9,7 millioner amerikanske dollars) (Reinsalu, 1998a).
Kukersite-aflejringerne besætter mere end 50.000 km2 i det nordlige Estland og strækker sig østover i Rusland mod St. Petersborg, hvor det er kendt som Leningrad-aflejringen. I Estland ligger en noget yngre deponering af kukersite, Tapa-deponeringen, over Estlands depositum.
Så mange som 50 senge af kukersite og kerogenrig kalksten, der skifter med biomikritisk kalksten, er i Kõrgekallas og Viivikonna-formationer i middelordovicisk alder. Disse senge danner en 20 til 30 m tyk sekvens midt i Estlands felt. Individuelle kukersitesenge er ofte 10-40 cm tykke og når op til 2,4 m. Det organiske indhold i de rigeste kukersitesenge når 40-45 vægtprocent (Bauert, 1994).
Rock-Eval-analyser af den rigeste kvalitet kukersite i Estland viser olieudbytter så høje som 300 til 470 mg / g skifer, hvilket svarer til ca. 320 til 500 l / t. Den brændværdi i syv åbne gruver varierer fra 2.440 til 3.020 kcal / kg (Reinsalu, 1998a, hans tabel 5). Det meste af det organiske stof stammer fra den fossile grønalge, Gloeocapsomorpha prisca, som har tilknytning til det moderne cyanobakterium, Entophysalis major, en eksisterende art, der danner algemåtter i tidtid til meget lavt tidtidsvand (Bauert, 1994).
Matrixmineraler i estisk kukersit og interbedded kalksten inkluderer dominerende lav-Mg kalsit (> 50 procent), dolomit (<10-15 procent) og siliciklastiske mineraler inklusive kvarts, feldspare, illite, klorit og pyrit (<10-15 procent) . Kukersite-senge og tilhørende kalksten er åbenbart ikke beriget med tungmetaller, i modsætning til den nedre ordoviciske Dictyonema-skifer i det nordlige Estland og Sverige (Bauert, 1994; Andersson m.fl., 1985).
Bauert (1994, s. 418-420) antydede, at kukersite- og kalkstenssekvensen blev deponeret i en række øst-vestlige "stablede bælter" i et lavt, undersiden tidevandskrog ved siden af et lavt kystområde på nordsiden af Østersøen i nærheden af Finland. Mængden af marine makrofossiler og lavt pyritindhold indikerer en ilt-vandindstilling med ubetydelig bundstrømme som beviset ved udbredt lateral kontinuitet af ensartede tynde lag med kukersite.
Kattai og Lokk (1998, s. 109) vurderede den påviste og sandsynlige reserver af kukersite til 5,94 milliarder ton. Reinsalu (1998b) foretog en god gennemgang af kriterierne for estimering af Estonias ressourcer af kukersite-olieskifer. Foruden tykkelsen af overbelastning og tykkelse og kvalitet af olieskiferen definerede Reinsalu et givet leje af kukersite som en reserve, hvis udgifterne til udvinding og levering af olieskifer til forbrugeren var mindre end omkostningerne ved levering af ækvivalent mængde kul med en energiværdi på 7.000 kcal / kg. Han definerede en seng af kukersite som en ressource som en, der havde en energimæssighed på over 25 GJ / m2 sengeareal. På dette grundlag estimeres de samlede ressourcer af estisk kukersite i senge A til F (fig. 8) til 6,3 milliarder ton, hvilket inkluderer 2 milliarder ton "aktive" reserver (defineret som olieskifer "værd at udvinde"). Tapa-indskud er ikke inkluderet i disse estimater.
Antallet af efterforskende borehuller i Estland-feltet overstiger 10.000. Estlands kukersite er relativt grundigt udforsket, mens Tapa-indskud i øjeblikket er i efterforskningsfasen.
-Dictyonema skifer
En anden ældre olieskiferaflejring, den marine Dictyonema-skifer i den tidlige ordovicianske alder, ligger bag det meste af det nordlige Estland. Indtil for nylig er der ikke blevet offentliggjort lidt om denne enhed, fordi den blev skjult udtaget til uran i den sovjetiske æra. Enheden spænder fra mindre end 0,5 til mere end 5 m i tykkelse. I alt blev 22,5 tons elementært uran produceret fra 271.575 ton Dictyonema Shale fra en underjordisk mine nær Sillamäe. Uranet (U3O8) blev ekstraheret fra malmen i et forarbejdningsanlæg i Sillamäe (Lippmaa og Maramäe, 1999, 2000, 2001).
Fremtiden for olieudskalning i Estland står over for en række problemer, herunder konkurrence fra naturgas, olie og kul. De nuværende åbne miner i kukersite-aflejringerne vil i sidste ende skulle konverteres til dyrere underjordiske operationer, efterhånden som den dybere olieskifer udvindes. Alvorlig luft- og grundvandsforurening er resultatet af forbrænding af olieskifer og udvaskning af spormetaller og organiske forbindelser fra ødelagte bunker tilbage fra mange års udvinding og forarbejdning af olieskifer. Genanvendelse af udvindede områder og deres tilknyttede bunker med brugt skifer og undersøgelser til forbedring af miljøforringelsen af de udvindede lande af olieskiferindustrien er i gang. Geologien, minedriften og genanvendelsen af den estiske kukersite-deponering blev gennemgået i detaljer af Kattai og andre (2000).
Sverige
Alumskiferen er en enhed af sort organisk rig marinit omkring 20-60 m tyk, der blev afsat i et lavt havhyldemiljø på den tektonisk stabile Baltoscandian Platform i Cambrian til tidligste ordovicium i Sverige og tilstødende områder. Alumskiferen er til stede i udliggere, delvis afgrænset af lokale fejl, på præambambiske klipper i det sydlige Sverige såvel som i de tektonisk forstyrrede Caledonides i det vestlige Sverige og Norge, hvor det når tykkelser på 200 m eller mere i gentagne sekvenser på grund af flere træk fejl (fig. 14).
Sorte skifer, der til dels svarer til alskiferen, er til stede på øerne Öland og Götland, ligger under dele af Østersøen og afgrøder sig langs den nordlige kyst af Estland, hvor de udgør Dictyonema-skiferen fra den tidlige ordovicianske (tremadocianske) alder (Andersson m.fl., 1985, deres fig. 3 og 4). Alumskiferen repræsenterer langsom deponering i lavvandede, næsten anoxiske farvande, der var lidt forstyrrede af bølger og bundstrøm.
Den kambriske og nedre ordoviciske aluminiumskifer er kendt i mere end 350 år. Det var en kilde til kaliumaluminiumsulfat, der blev brugt i læderbrændingsindustrien, til fastgørelse af farver i tekstiler og som farmaceutisk astringent. Minedrift af skifer til alun begyndte i 1637 i Skåne. Alumskiferen blev også anerkendt som en kilde til fossil energi, og i slutningen af 1800-tallet blev der forsøgt at udvinde og foredle kulbrinter (Andersson m.fl., 1985, s. 8-9).
Før og under 2. verdenskrig blev Alum Shale retorteret for sin olie, men produktionen ophørte i 1966 på grund af tilgængeligheden af billigere forsyninger med råolie. I denne periode blev ca. 50 millioner ton skifer udvindet ved Kinnekulle i Västergötland og i Närke.
Alumskiferen er bemærkelsesværdig for sit høje indhold af metaller, herunder uran, vanadium, nikkel og molybdæn. Små mængder vanadium blev produceret under 2. verdenskrig. Et pilotanlæg, der blev bygget ved Kvarntorp, producerede mere end 62 ton uran mellem 1950 og 1961. Senere blev der identificeret malm af højere kvalitet på Ranstad i Västergötland, hvor der blev etableret en åbne gruve og mølle. Cirka 50 tons uran pr. År blev produceret mellem 1965 og 1969. I løbet af 1980'erne forårsagede produktion af uran fra højkvalitetsaflejringer andre steder i verden et fald i verdensprisen på uran til niveauer, der var for lave til at kunne drifte Ranstad-fabrikken og det lukkede i 1989 (Bergh, 1994).
Alum Shale blev også brændt med kalksten til fremstilling af "brise blokke", en let porøs byggesten, der blev brugt meget i den svenske byggebranche. Produktionen stoppede, da det blev klar over, at blokke var radioaktive og udsendte uacceptabelt store mængder radon. Ikke desto mindre forbliver Alum Shale en vigtig potentiel ressource for fossil og nuklear energi, svovl, gødning, metallegeringselementer og aluminiumprodukter i fremtiden. De fossile energiressourcer i Alum Shale i Sverige er sammenfattet i tabel 6.
Det organiske indhold i Alum Shale spænder fra nogle få procent til mere end 20 procent, idet det er højest i den øverste del af skifersekvensen. Olieudbytter er imidlertid ikke i forhold til det organiske indhold fra et område til et andet på grund af variationer i den geotermiske historie i de områder, som formationen understøtter. For eksempel i Skåne og Jämtland i vest-centrale Sverige er Alum-skiferen overmoden og olieudbyttet er nul, selvom det organiske indhold i skiferen er 11-12 procent. I områder, der er mindre påvirket af geotermisk ændring, ligger olieudbytter i området fra 2 til 6 procent ved Fischer-analyse. Hydrotortortering kan øge Fischer-assayudbyttet med så meget som 300 til 400 procent (Andersson m.fl., 1985, deres fig. 24).
Uranressourcerne i Alum Shale i Sverige er skønt lav kvalitet, men de er enorme. I Ranstad-området i Västergötland for eksempel når uranindholdet i en 3,6 m-tyk zone i den øverste del af formationen 306 ppm, og koncentrationer når til 2.000 til 5.000 ppm i små sorte kullignende linser af carbonhydrid (kolm ) der er spredt gennem zonen.
Alumskiferen i Ranstad-området ligger under ca. 490 km2, hvoraf det øverste element, 8 til 9 m tyk, indeholder anslagsvis 1,7 millioner ton uranmetal (Andersson m.fl., 1985, deres tabel 4).