Innehåll
Karta över kukersite-avlagringar i norra Estland och Ryssland (platser efter Kattai och Lokk, 1998; och Bauert, 1994). Även områden med Alum Shale i Sverige (platser efter Andersson m.fl., 1985). Klicka för att förstora kartan.
estland
De ordoviciska kukersituppsättningarna i Estland har varit kända sedan 1700-talet. Emellertid började den aktiva undersökningen först till följd av bränslebrist som uppstod vid första världskriget. Fullskalig gruvdrift började 1918. Oljeskifferproduktionen under det året var 17 000 ton genom gruvbrytning i öppen grop och 1940 årsproduktionen nådde 1,7 miljoner ton. Det var emellertid först efter andra världskriget, under den sovjetiska eran, att produktionen steg dramatiskt och toppade 1980 när 31,4 miljoner ton oljeskiffer utvanns från elva öppna gruvor och underjordiska gruvor.
Den årliga produktionen av oljeskiffer minskade efter 1980 till cirka 14 miljoner ton 1994-95 (Katti och Lokk, 1998; Reinsalu, 1998a) började sedan öka igen. 1997 producerades 22 miljoner ton oljeskiffer från sex underjordiska gruvor och pelare och tre gruvor i öppen grop (Opik, 1998). Av detta belopp användes 81 procent för att driva elkraftverk, 16 procent bearbetades till petrokemikalier, och resten användes för att tillverka cement såväl som andra mindre produkter. Statliga subventioner för oljeskifferbolag 1997 uppgick till 132,4 miljoner estniska krooner (9,7 miljoner amerikanska dollar) (Reinsalu, 1998a).
Kukersiteuppsättningarna upptar mer än 50 000 km2 i norra Estland och sträcker sig österut i Ryssland mot S: t Petersburg där det kallas Leningrad-insättningen. I Estland ligger en något yngre insättning av kukersite, Tapa-insättningen, över Estlands insättning.
Så många som 50 bäddar av kukersite och kerogenrika kalkstenar som alternerar med biomikritisk kalksten finns i Kõrgekallas och Viivikonna-formationerna i medelordoviciens ålder. Dessa bäddar bildar en 20 till 30 m tjock sekvens mitt i Estlands fält. Enskilda kukersitesängar är vanligtvis 10-40 cm tjocka och når upp till 2,4 m. Det organiska innehållet i de rikaste kukersitesängarna når 40-45 viktprocent (Bauert, 1994).
Rock-Eval-analyser av den rikaste kukersiten i Estland visar oljeutbyten så hög som 300 till 470 mg / g skiffer, vilket motsvarar cirka 320 till 500 l / t. Kalorivärdet i sju gruvor i öppen grop sträcker sig från 2 440 till 3 020 kcal / kg (Reinsalu, 1998a, hans tabell 5). Det mesta av det organiska materialet härstammar från den fossila gröna algen, Gloeocapsomorpha prisca, som har anknytningar till det moderna cyanobakteriet, Entophysalis major, en existerande art som bildar algmattor i tidigt till mycket grunt undertidvatten (Bauert, 1994).
Matrismineraler i estniska kukersite och inbäddade kalkstenar inkluderar dominerande lågmg kalcit (> 50 procent), dolomit (<10-15 procent), och silikiklastiska mineraler inklusive kvarts, fältspar, illit, klorit och pyrit (<10-15 procent) . Kukersitesängarna och tillhörande kalkstenar är uppenbarligen inte berikade i tungmetaller, till skillnad från den nedre ordoviciens Dictyonema Shale i norra Estland och Sverige (Bauert, 1994; Andersson m.fl., 1985).
Bauert (1994, s. 418-420) föreslog att kukersite- och kalkstenssekvensen deponerades i en serie av öst-västliga "staplade bälten" i ett grunt undervattens marinbassäng intill ett grunt kustområde på norra sidan av Östersjön nära Finland. Överflödet av marina makrofossiler och lågt pyritinnehåll indikerar en syresatt vatteninställning med försumbar bottenströmmar, vilket framgår av utbredd sidokontinuitet av enhetligt tunna bäddar av kukersite.
Kattai och Lokk (1998, s. 109) uppskattade de bevisade och troliga reserverna av kukersite till 5,94 miljarder ton. En bra genomgång av kriterierna för att uppskatta Estonias resurser för kukersite oljeskiffer gjordes av Reinsalu (1998b). Förutom tjockleken på överbelastning och tjocklek och kvalitet på oljeskiffer, definierade Reinsalu en viss bädd av kukersite som en reserv, om kostnaden för gruvdrift och leverans av oljeskiffer till konsumenten var mindre än kostnaden för leverans av motsvarande mängd kol med ett energivärde av 7 000 kcal / kg. Han definierade en bädd av kukersite som en resurs som en med en energiklass som överstiger 25 GJ / m2 bäddarea. På denna basis uppskattas de totala resurserna för estnisk kukersite i bäddar A till och med F (fig. 8) till 6,3 miljarder ton, vilket inkluderar 2 miljarder ton "aktiva" reserver (definierade som oljeskiffer "värt gruvdrift"). Tapa-insättningen ingår inte i dessa uppskattningar.
Antalet letande borrhål i Estlands fält överstiger 10 000. Estlands kukersite har relativt noggrant utforskats, medan Tapa-insättningen för närvarande är i prospekteringsstadiet.
-Dictyonema skiffer
En annan äldre oljeskifferavsättning, den marina Dictyonema-skifan i tidig ordovicians ålder, ligger bakom större delen av norra Estland. Fram till nyligen har lite publicerats om denna enhet eftersom den utvinndes i hemlighet för uran under sovjettiden. Enheten sträcker sig från mindre än 0,5 till mer än 5 m tjocklek. Totalt producerades 22,5 ton elementärt uran från 271 555 ton Dictyonema Shale från en underjordisk gruva nära Sillamäe. Uranet (U3O8) extraherades från malmen i en processanläggning vid Sillamäe (Lippmaa och Maramäe, 1999, 2000, 2001).
Framtiden för utvinning av oljeskiffer i Estland står inför ett antal problem, inklusive konkurrens från naturgas, petroleum och kol. De nuvarande öppna gruvorna i kukersitavlagringarna kommer så småningom att behöva konverteras till dyrare underjordiska operationer när den djupare oljeskiffer bryts ut. Allvarlig luft- och grundvattenföroreningar har orsakats av brinnande oljeskiffer och urlakning av spårmetaller och organiska föreningar från förstörda högar kvar från många års gruvdrift och bearbetning av oljeskiffer. Återvinning av utvalda områden och tillhörande högar med förbrukad skiffer och studier för att förbättra den miljöförstöring av de utvalda markerna av oljeskifferindustrin pågår. Geologi, gruvdrift och återvinning av kukersite-insättningen i Estland granskades i detalj av Kattai och andra (2000).
Sverige
Alum Shale är en enhet av svart organisk rik marinit cirka 20-60 m tjock som deponerades i en grund marinhylla miljö på den tektoniskt stabila Baltoscandian-plattformen i Kambrium till tidigaste ordovicium i Sverige och angränsande områden. Alumskifferen finns i utskärare, delvis begränsade av lokala fel, på prekambriska klippor i södra Sverige samt i de tektoniskt störda Caledonides i västra Sverige och Norge, där den når tjocklekar på 200 m eller mer i upprepade sekvenser på grund av flera tryck fel (fig. 14).
Svartskiffer, delvis motsvarande alskiffer, finns på öarna Öland och Götland, ligger under delar av Östersjön och skördar ut längs Estlands norra strand där de bildar Dictyonema Shale of Early Ordovician (Tremadocian) (Andersson m.fl., 1985, deras fig. 3 och 4). Alumskiffer representerar långsam deponering i grunt, nära anoxiskt vatten som var lite störd av våg- och bottenströmsåtgärder.
Den kambriska och nedre ordovicern Alum Shale har varit känd i mer än 350 år. Det var en källa till kaliumaluminiumsulfat som användes i läderbrunindustrin, för fixering av färger i textilier och som ett farmaceutiskt sammandragande. Mining av skiffer för alun började 1637 i Skåne. Alumskifferen erkändes också som en källa till fossil energi och mot slutet av 1800-talet gjordes försök att utvinna och förfina kolväten (Andersson m.fl., 1985, s. 8-9).
Före och under andra världskriget retorterades Alum Shale för sin olja, men produktionen upphörde 1966 på grund av tillgången på billigare leveranser av råolja. Under denna period bryts cirka 50 miljoner ton skiffer vid Kinnekulle i Västergötland och i Närke.
Alumskiffer är anmärkningsvärt för sitt höga innehåll av metaller inklusive uran, vanadin, nickel och molybden. Små mängder vanadin producerades under andra världskriget. En pilotanläggning som byggdes på Kvarntorp producerade mer än 62 ton uran mellan 1950 och 1961. Senare identifierades högre malm vid Ranstad i Västergötland, där en öppen gruva och fabrik etablerades. Cirka 50 ton uran per år producerades mellan 1965 och 1969. Under 1980-talet orsakade produktion av uran från högkvalitativa depositioner någon annanstans i världen ett fall i världspriset på uran till nivåer som var för låga för att lönsamma Ranstad-anläggningen, och den stängdes 1989 (Bergh, 1994).
Alum Shale brändes också med kalksten för att tillverka "vindblock", en lätt, porös byggsten som användes allmänt i den svenska byggbranschen. Produktionen avbröts när man insåg att blocken var radioaktiva och emitterade oacceptabelt stora mängder radon. Ändå förblir Alum Shale en viktig potentiell resurs för fossil och kärnenergi, svavel, gödningsmedel, metalllegeringselement och aluminiumprodukter för framtiden. De fossila energiresurserna i Alum Shale i Sverige sammanfattas i tabell 6.
Det organiska innehållet i Alum Shale sträcker sig från några procent till mer än 20 procent och är högst i den övre delen av skifferekvensen. Oljeavkastningen står emellertid inte i proportion till det organiska innehållet från ett område till ett annat på grund av variationer i geotermisk historia i de områden som underlaget bildas. Till exempel i Skåne och Jämtland i västra centrala Sverige är Alum-skifferen övermogen och oljeutbytet är noll, även om den organiska halten i skifferen är 11-12 procent. I områden som är mindre påverkade av geotermisk förändring ligger oljeutbyten mellan 2 och 6 procent med Fischer-analys. Hydrotortortering kan öka Fischer-analysutbyten med så mycket som 300 till 400 procent (Andersson m.fl., 1985, deras fig. 24).
Aluminiumskalens uranresurser, även om de är låga, är enorma. I Ranstad-området i Västergötland, till exempel, når uraninnehållet i en 3,6 m tjock zon i den övre delen av formationen 306 ppm, och koncentrationerna når 2 000 till 5 000 ppm i små svarta kolliknande linser av kolväte (kolm ) som är spridda genom zonen.
Alumskalan i Ranstad-området ligger under cirka 490 km2, varav den övre delen, 8 till 9 m tjock, innehåller uppskattningsvis 1,7 miljoner ton uranmetall (Andersson m.fl., 1985, deras tabell 4).