Rocks

Olieafzettingen van Estland en Zweden



Herdruk van: United States Geological Survey Scientific Investigations Report 2005-5294Door John R. Dyni

Estland en Zweden Oil Shale

Kaart van kukersietafzettingen in Noord-Estland en Rusland (locaties na Kattai en Lokk, 1998; en Bauert, 1994). Ook gebieden van Alum Shale in Zweden (locaties na Andersson en anderen, 1985). Klik om de kaart te vergroten.

Estland

De Ordovicische kukersietafzettingen van Estland zijn bekend sinds de jaren 1700. Actieve exploratie begon echter pas als gevolg van brandstoftekorten veroorzaakt door de Eerste Wereldoorlog. De volledige mijnbouw begon in 1918. De productie van olieschalie in dat jaar was 17.000 ton door open mijnbouw en tegen 1940 de jaarlijkse productie bereikte 1,7 miljoen ton. Het was echter pas na de Tweede Wereldoorlog, tijdens het Sovjettijdperk, dat de productie dramatisch steeg, met een piek in 1980 toen 31,4 miljoen ton olieschalie werd gewonnen uit elf open-pit en ondergrondse mijnen.

De jaarlijkse productie van olieschalie daalde na 1980 tot ongeveer 14 miljoen ton in 1994-95 (Katti en Lokk, 1998; Reinsalu, 1998a) en begon toen weer te stijgen. In 1997 werd 22 miljoen ton olieschalie geproduceerd uit zes ondergrondse mijnen met kamers en pijlers en drie open mijnen (Opik, 1998). Van deze hoeveelheid werd 81 procent gebruikt om elektrische centrales van brandstof te voorzien, 16 procent werd verwerkt tot petrochemicaliën en de rest werd gebruikt om zowel cement als andere kleine producten te produceren. Staatssubsidies voor olieschaliebedrijven bedroegen in 1997 132,4 miljoen Estse kronen (9,7 miljoen Amerikaanse dollars) (Reinsalu, 1998a).

De kukersietafzettingen bezetten meer dan 50.000 km2 in Noord-Estland en strekken zich oostwaarts uit naar Rusland in de richting van St. Petersburg, waar het bekend staat als de Leningrad-afzetting. In Estland ligt een wat jongere afzetting van kukersiet, de Tapa-afzetting, boven de afzetting in Estland.

Maar liefst 50 bedden van kukersiet en kerogeenrijke kalksteen afgewisseld met biomicritische kalksteen bevinden zich in de Kõrgekallas- en Viivikonna-formaties van het Midden-Ordovicium. Deze bedden vormen een reeks van 20 tot 30 m dik in het midden van het veld van Estland. Individuele kukersietbedden zijn meestal 10-40 cm dik en reiken tot 2,4 m. Het organische gehalte van de rijkste kukersietbedden bereikt 40-45 gewichtsprocent (Bauert, 1994).

Uit rots-Eval-analyses van de rijkste kwaliteit kukersiet in Estland blijkt dat de olieopbrengsten zo hoog zijn als 300 tot 470 mg / g schalie, wat overeenkomt met ongeveer 320 tot 500 l / t. De calorische waarde in zeven open mijnen varieert van 2.440 tot 3.020 kcal / kg (Reinsalu, 1998a, zijn tabel 5). Het meeste organisch materiaal is afgeleid van de fossiele groene alg, Gloeocapsomorpha prisca, die affiniteiten heeft met de moderne cyanobacterium, Entophysalis major, een bestaande soort die algenmatten vormt in intertidale tot zeer ondiepe subtinale wateren (Bauert, 1994).

Matrixmineralen in Estlands kukersiet en ingebedde kalksteen omvatten overwegend laag Mg-calciet (> 50 procent), dolomiet (<10-15 procent) en siliciclastische mineralen zoals kwarts, veldspaat, illite, chloriet en pyriet (<10-15 procent) . De kukersietbedden en bijbehorende kalksteen zijn kennelijk niet verrijkt met zware metalen, in tegenstelling tot de Lower Ordovician Dictyonema Shale in Noord-Estland en Zweden (Bauert, 1994; Andersson en anderen, 1985).

Bauert (1994, p. 418-420) suggereerde dat de opeenvolging van kukersiet en kalksteen werd afgezet in een reeks "gestapelde riemen" van oost naar west in een ondiep zeebekken naast een ondiep kustgebied aan de noordkant van de Oostzee in de buurt van Finland. De overvloed aan macrofossielen uit de zee en het lage pyrietgehalte duiden op een instelling met zuurstofrijk water met verwaarloosbare bodemstromen, zoals blijkt uit de wijdverspreide laterale continuïteit van uniform dunne bedden van kukersiet.

Kattai en Lokk (1998, p. 109) schatten de bewezen en waarschijnlijke reserves van kukersiet op 5,94 miljard ton. Reinsalu (1998b) heeft de criteria voor het schatten van Estland's bronnen van kukersietolieschalie goed beoordeeld. Naast de dikte van de deklaag en de dikte en kwaliteit van de olieschalie, definieerde Reinsalu een bepaald bed van kukersiet als een reserve, als de kosten voor het delven en leveren van de olieschalie aan de consument lager waren dan de kosten voor de levering van de equivalente hoeveelheid steenkool met een energiewaarde van 7.000 kcal / kg. Hij definieerde een bed van kukersiet als een middel met een energielabel van meer dan 25 GJ / m2 bedoppervlak. Op deze basis worden de totale middelen van Estlands kukersiet in bedden A tot en met F (fig. 8) geschat op 6,3 miljard ton, waarvan 2 miljard ton "actieve" reserves (gedefinieerd als olieschalie "waard mijnbouw"). De Tapa-aanbetaling is niet inbegrepen in deze schattingen.

Het aantal verkennende boorgaten in het Estland-veld overschrijdt 10.000. De kukersite in Estland is relatief grondig onderzocht, terwijl de Tapa-aanbetaling zich momenteel in de prospectiefase bevindt.

-Dictyonema Shale

Een andere oudere oliehoudende leisteenafzetting, de mariene Dictyonema-schalie uit de vroege Ordovicische tijd, ligt ten grondslag aan het grootste deel van Noord-Estland. Tot voor kort werd er weinig over deze eenheid gepubliceerd omdat deze tijdens het Sovjettijdperk heimelijk werd gedolven voor uranium. De eenheid varieert van minder dan 0,5 tot meer dan 5 m dik. In totaal werd 22,5 ton elementair uranium geproduceerd uit 271.575 ton Dictyonema Shale uit een ondergrondse mijn in de buurt van Sillamäe. Het uranium (U3O8) werd gewonnen uit het erts in een verwerkingsbedrijf in Sillamäe (Lippmaa en Maramäe, 1999, 2000, 2001).

De toekomst van olieschaliewinning in Estland wordt geconfronteerd met een aantal problemen, waaronder concurrentie van aardgas, aardolie en steenkool. De huidige open mijnen in de kukersietafzettingen zullen uiteindelijk moeten worden omgezet in duurdere ondergrondse operaties omdat de diepere olieschalie wordt gedolven. Ernstige lucht- en grondwaterverontreiniging zijn het gevolg van het verbranden van olieschalie en het uitlogen van sporenmetalen en organische verbindingen uit specie die zijn overgebleven na vele jaren mijnbouw en verwerking van de olieschalie. De ontginning van ontgonnen gebieden en de bijbehorende stapels afgewerkte schalie, en studies om de aantasting van het milieu door de olie-schalie-industrie door de olieschalie-industrie te verbeteren, zijn aan de gang. De geologie, mijnbouw en ontginning van de kukersietafzetting in Estland werden in detail beoordeeld door Kattai en anderen (2000).

Oil Shale - Country Menu

Zweden

De Alum Shale is een eenheid van zwarte organisch-rijke mariniet van ongeveer 20-60 m dik die werd afgezet in een ondiepe marine-plank omgeving op het tektonisch stabiele Baltoscandian Platform in Cambrian tot de vroegste Ordovician-tijd in Zweden en aangrenzende gebieden. De Alum Shale is aanwezig in uitschieters, deels begrensd door lokale fouten, op Precambrische rotsen in Zuid-Zweden en in de tektonisch gestoorde Caledonides van West-Zweden en Noorwegen, waar het in herhaalde sequenties dikten van 200 m of meer bereikt vanwege de meervoudige stuwkracht fouten (fig. 14).

Zwarte schalie, deels gelijk aan de Alum Shale, is aanwezig op de eilanden Öland en Götland, ligt ten grondslag aan delen van de Baltische Zee en snijdt zich uit langs de noordkust van Estland waar ze de Dictyonema Shale of Early Ordovician (Tremadocian) leeftijd vormen (Andersson en anderen, 1985, hun figuren 3 en 4). De Alum Shale vertegenwoordigt langzame afzetting in ondiepe, bijna-anoxische wateren die weinig werden verstoord door golf- en bodemstroomwerking.

De Cambrische en lagere ordovicus Alum Shale van Zweden is al meer dan 350 jaar bekend. Het was een bron van kaliumaluminiumsulfaat dat werd gebruikt in de leerbruinindustrie, voor het fixeren van kleuren in textiel en als farmaceutisch samentrekkend middel. De winning van schalie voor aluin begon in 1637 in Skåne. De Alum Shale werd ook erkend als een bron van fossiele energie en tegen het einde van de 19e eeuw werden pogingen gedaan om koolwaterstoffen te extraheren en te verfijnen (Andersson en anderen, 1985, p. 8-9).

Voor en tijdens de Tweede Wereldoorlog werd Alum Shale geretorteerd voor zijn olie, maar de productie stopte in 1966 vanwege de beschikbaarheid van goedkopere voorraden ruwe aardolie. Tijdens deze periode werd ongeveer 50 miljoen ton schalie gewonnen in Kinnekulle in Västergötland en in Närke.

De Alum Shale is opmerkelijk vanwege het hoge gehalte aan metalen, waaronder uranium, vanadium, nikkel en molybdeen. Kleine hoeveelheden vanadium werden geproduceerd tijdens de Tweede Wereldoorlog. Een pilootfabriek gebouwd in Kvarntorp produceerde meer dan 62 ton uranium tussen 1950 en 1961. Later werd erts van hogere kwaliteit geïdentificeerd in Ranstad in Västergötland, waar een open mijn en een molen werden gevestigd. Ongeveer 50 ton uranium per jaar werd geproduceerd tussen 1965 en 1969. In de jaren tachtig veroorzaakte de productie van uranium uit hoogwaardige afzettingen elders in de wereld een daling van de wereldprijs van uranium tot niveaus die te laag waren om de Ranstad-fabriek winstgevend te exploiteren, en het sloot in 1989 (Bergh, 1994).

Alum Shale werd ook verbrand met kalksteen om "windblokken" te produceren, een lichtgewicht poreuze bouwsteen die veel werd gebruikt in de Zweedse bouwsector. De productie stopte toen werd gerealiseerd dat de blokken radioactief waren en onaanvaardbaar grote hoeveelheden radon uitzonden. Desalniettemin blijft de Alum Shale een belangrijke potentiële bron van fossiele en nucleaire energie, zwavel, kunstmest, elementen van metaallegeringen en aluminiumproducten voor de toekomst. De fossiele energiebronnen van de Alum Shale in Zweden zijn samengevat in tabel 6.

Het organische gehalte van Alum Shale varieert van een paar procent tot meer dan 20 procent en is het hoogst in het bovenste gedeelte van de schaliereeks. Olieopbrengsten zijn echter niet in verhouding tot het organische gehalte van het ene gebied naar het andere vanwege variaties in de geothermische geschiedenis van de gebieden die door de formatie zijn onderliggend. In Skåne en Jämtland in het westen van Midden-Zweden is de Alum-schalie bijvoorbeeld overrijp en de olie-opbrengsten zijn nul, hoewel het organische gehalte van de schalie 11-12 procent is. In gebieden die minder worden getroffen door geothermische verandering, varieert de olieopbrengst van 2 tot 6 procent volgens de Fischer-test. Hydroretorting kan de opbrengst van de Fischer-assay met maar liefst 300 tot 400 procent verhogen (Andersson en anderen, 1985, hun fig. 24).

De uraniumbronnen van de Alum Shale of Sweden, hoewel laagwaardig, zijn enorm. In het Ranstad-gebied van Västergötland bijvoorbeeld bereikt het uraniumgehalte van een 3,6 m dikke zone in het bovenste deel van de formatie 306 ppm, en concentraties bereiken 2.000 tot 5.000 ppm in kleine zwarte koolachtige lenzen van koolwaterstof (kolm ) die door de zone zijn verspreid.

De Alum Shale in het Ranstad-gebied ligt ten grondslag aan ongeveer 490 km2, waarvan het bovenste lid, 8 tot 9 m dik, naar schatting 1,7 miljoen ton uraniummetaal bevat (Andersson en anderen, 1985, hun tabel 4).