Felsen

Ölschiefervorkommen in Estland und Schweden



Neuauflage von: United States Geological Survey Scientific Investigations Report 2005-5294Von John R. Dyni

Estland und Schweden Ölschiefer

Karte der Kukersitvorkommen in Nordestland und Russland (Standorte nach Kattai und Lokk, 1998; und Bauert, 1994). Auch Gebiete von Alum Shale in Schweden (Standorte nach Andersson und anderen, 1985). Klicken Sie, um die Karte zu vergrößern.

Estland

Die ordovizischen Kukersitvorkommen in Estland sind seit dem 18. Jahrhundert bekannt. Die aktive Exploration begann jedoch erst aufgrund der durch den Ersten Weltkrieg verursachten Brennstoffknappheit. Der Abbau in großem Maßstab begann 1918. Die Ölschieferproduktion betrug in diesem Jahr 17.000 Tonnen im Tagebau und 1940 die Jahresproduktion erreichte 1,7 Millionen Tonnen. Erst nach dem Zweiten Weltkrieg, während der Sowjetzeit, stieg die Produktion dramatisch an und erreichte 1980 ihren Höhepunkt, als 31,4 Millionen Tonnen Ölschiefer aus elf Tagebau- und Untertageminen gefördert wurden.

Die jährliche Produktion von Ölschiefer ging nach 1980 von 1994 bis 1995 auf etwa 14 Millionen Tonnen zurück (Katti und Lokk, 1998; Reinsalu, 1998a) und begann dann wieder zu steigen. 1997 wurden 22 Millionen Tonnen Ölschiefer aus sechs unterirdischen Minen mit Raum und Pfeilern und drei Tagebau-Minen gefördert (Opik, 1998). Davon entfielen 81 Prozent auf Kraftwerke, 16 Prozent auf die Herstellung von Petrochemikalien und der Rest auf die Herstellung von Zement und anderen Nebenprodukten. Die staatlichen Subventionen für Ölschieferunternehmen beliefen sich 1997 auf 132,4 Millionen estnische Kronen (9,7 Millionen US-Dollar) (Reinsalu, 1998a).

Die kukersite-Lagerstätten nehmen in Nordestland eine Fläche von mehr als 50.000 km2 ein und erstrecken sich ostwärts nach Russland in Richtung St. Petersburg, wo sie als Leningrad-Lagerstätte bekannt sind. In Estland überlagert eine etwas jüngere Lagerstätte von Kukersit, die Tapa-Lagerstätte, die estnische Lagerstätte.

In den Formationen Kõrgekallas und Viivikonna aus dem mittleren ordovizischen Alter befinden sich bis zu 50 Schichten aus kukersit- und kerogenreichem Kalkstein, die sich mit biomikritischem Kalkstein abwechseln. Diese Beete bilden eine 20 bis 30 m dicke Abfolge in der Mitte des estnischen Feldes. Einzelne kukersite-Betten sind normalerweise 10 bis 40 cm dick und erreichen eine Höhe von bis zu 2,4 m. Der organische Gehalt der reichsten Kukersitbetten erreicht 40-45 Gewichtsprozent (Bauert, 1994).

Rock-Eval-Analysen des reichsten Kukersits in Estland zeigen Ölerträge von 300 bis 470 mg / g Schiefer, was etwa 320 bis 500 l / t entspricht. Der Heizwert in sieben Tagebaugruben liegt zwischen 2.440 und 3.020 kcal / kg (Reinsalu, 1998a, Tabelle 5). Der größte Teil der organischen Substanz stammt von der fossilen Grünalge Gloeocapsomorpha prisca, die mit dem modernen Cyanobakterium Entophysalis major verwandt ist, einer noch vorhandenen Art, die in Gezeiten- bis sehr flachen Gezeitengewässern Algenmatten bildet (Bauert, 1994).

Zu den Matrixmineralien in estnischem Kukersit und eingebetteten Kalksteinen gehören vorwiegend Calcit mit niedrigem Mg-Gehalt (> 50 Prozent), Dolomit (<10-15 Prozent) und silikiklastische Mineralien wie Quarz, Feldspat, Illit, Chlorit und Pyrit (<10-15 Prozent). . Die Kukersitbetten und die dazugehörigen Kalksteine ​​sind offensichtlich nicht mit Schwermetallen angereichert, im Gegensatz zum niederen ordovizischen Dictyonema-Schiefer von Nordestland und Schweden (Bauert, 1994; Andersson und andere, 1985).

Bauert (1994, S. 418-420) schlug vor, die Sequenz aus Kukersit und Kalkstein in einer Reihe von Ost-West- "gestapelten Gürteln" in einem flachen Meeresbecken neben einem flachen Küstengebiet an der Nordseite der Ostsee abzulegen in der Nähe von Finnland. Die Fülle der Makrofossilien im Meer und der niedrige Pyritgehalt deuten auf eine Sauerstoff-Wasser-Einstellung mit vernachlässigbaren Bodenströmen hin, was durch die weit verbreitete seitliche Kontinuität gleichmäßig dünner Kukersitbetten belegt wird.

Kattai und Lokk (1998, S. 109) schätzten die nachgewiesenen und wahrscheinlichen Reserven von Kukersit auf 5,94 Milliarden Tonnen. Eine gute Überprüfung der Kriterien zur Schätzung der estnischen Vorkommen von Kukersit-Ölschiefer erfolgte durch Reinsalu (1998b). Neben der Dicke des Abraums und der Dicke und Qualität des Ölschiefers definierte Reinsalu ein bestimmtes Kukersitbett als Reserve, wenn die Kosten für den Abbau und die Lieferung des Ölschiefers an den Verbraucher geringer waren als die Kosten für die Lieferung des Ölschiefers äquivalente Menge Kohle mit einem Energiewert von 7.000 kcal / kg. Er definierte ein Bett aus Kukersit als Ressource mit einer Energieeffizienz von mehr als 25 GJ / m2 Bettfläche. Auf dieser Grundlage werden die Gesamtressourcen des estnischen Kukersits in den Lagerstätten A bis F (Abb. 8) auf 6,3 Milliarden Tonnen geschätzt, einschließlich 2 Milliarden Tonnen "aktiver" Reserven (definiert als "bergbaulicher" Ölschiefer). Die Tapa-Kaution ist in diesen Schätzungen nicht enthalten.

Die Anzahl der Explorationsbohrungen im Feld Estland übersteigt 10.000. Die estnische Kukersite wurde relativ gründlich erkundet, während sich die Tapa-Lagerstätte derzeit in der Erkundungsphase befindet.

-Dictyonema Shale

Ein weiteres älteres Ölschiefervorkommen, das marine Dictyonema-Schiefervorkommen aus dem frühen ordovizischen Alter, liegt größtenteils in Nordestland. Bis vor kurzem wurde wenig über diese Einheit veröffentlicht, da sie während der Sowjetzeit verdeckt nach Uran abgebaut wurde. Die Einheit hat eine Dicke von weniger als 0,5 bis mehr als 5 m. Aus 271.575 Tonnen Dictyonema-Schiefer wurden in einer unterirdischen Mine in der Nähe von Sillamäe insgesamt 22,5 Tonnen elementares Uran gewonnen. Das Uran (U3O8) wurde in einer Aufbereitungsanlage in Sillamäe (Lippmaa und Maramäe, 1999, 2000, 2001) aus dem Erz gewonnen.

Die Zukunft des Ölschieferabbaus in Estland ist mit einer Reihe von Problemen konfrontiert, einschließlich der Konkurrenz durch Erdgas, Erdöl und Kohle. Die jetzigen Tagebauminen in den kukersite-Lagerstätten müssen schließlich zu teureren Untertagebetrieben umgebaut werden, da der tiefere Ölschiefer abgebaut wird. Schwerwiegende Luft- und Grundwasserverschmutzung ist auf das Verbrennen von Ölschiefer und das Auswaschen von Spurenmetallen und organischen Verbindungen aus Abraumhalden zurückzuführen, die nach jahrelangem Abbau und Verarbeitung des Ölschiefers entstanden sind. Die Rückgewinnung abgebauter Gebiete und der damit verbundenen Schieferhalden sowie Studien zur Verbesserung der Umweltverschmutzung der abgebauten Gebiete durch die Ölschieferindustrie laufen. Die Geologie, der Abbau und die Rückgewinnung der estnischen Kukersitlagerstätte wurden von Kattai und anderen (2000) eingehend untersucht.

Ölschiefer - Länderkarte

Schweden

Der Alaun-Schiefer ist eine etwa 20 bis 60 m dicke Einheit aus schwarzem, organisch reichem Marinit, der in einer flachen Meeresumgebung auf der tektonisch stabilen baltoskandischen Plattform in Cambrian abgelagert wurde. Der Alaunschiefer kommt in teilweise durch lokale Verwerfungen begrenzten Ausreißern auf präkambrischen Gesteinen in Südschweden sowie in den tektonisch gestörten Caledoniden in Westschweden und Norwegen vor, wo er durch Mehrfachschub in wiederholten Abfolgen Dicken von 200 m oder mehr erreicht Störungen (Abb. 14).

Schwarzschiefer, die zum Teil dem Alaunschiefer entsprechen, kommen auf den Inseln Öland und Götland vor, die unter Teilen der Ostsee liegen, und treten an der Nordküste Estlands aus, wo sie den Dictyonema-Schiefer des frühen ordovizischen Zeitalters (Tremadocian) bilden (Andersson und andere, 1985, Abb. 3 und 4). Der Alaun-Schiefer repräsentiert eine langsame Ablagerung in seichten, nahezu anoxischen Gewässern, die durch Wellen- und Bodenströmungen nur wenig gestört wurden.

Der Kambrische und Unterordovizische Alaunschiefer von Schweden ist seit mehr als 350 Jahren bekannt. Es war eine Kaliumaluminiumsulfatquelle, die in der Ledergerbstoffindustrie zum Fixieren von Farben in Textilien und als pharmazeutisches Adstringens verwendet wurde. Der Abbau der Schiefer für Alaun begann 1637 in Skåne. Der Alaunschiefer wurde auch als fossile Energiequelle anerkannt und gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurde versucht, Kohlenwasserstoffe zu gewinnen und zu raffinieren (Andersson et al., 1985, S. 8-9).

Vor und während des Zweiten Weltkriegs wurde Alum Shale wegen seines Öls zurückgezahlt. Die Produktion wurde jedoch 1966 eingestellt, da billigere Rohölvorräte zur Verfügung standen. In dieser Zeit wurden im Kinnekulle in Västergötland und in Närke rund 50 Millionen Tonnen Schiefer abgebaut.

Der Alaunschiefer zeichnet sich durch einen hohen Gehalt an Metallen wie Uran, Vanadium, Nickel und Molybdän aus. Während des Zweiten Weltkriegs wurden geringe Mengen Vanadium produziert. Eine in Kvarntorp gebaute Pilotanlage produzierte zwischen 1950 und 1961 mehr als 62 Tonnen Uran. Später wurde in Ranstad in Västergötland ein höherwertiges Erz identifiziert, in dem eine Tagebaumine und eine Mühle errichtet wurden. Zwischen 1965 und 1969 wurden etwa 50 Tonnen Uran pro Jahr produziert. In den 1980er Jahren führte die Produktion von Uran aus hochwertigen Lagerstätten in anderen Teilen der Welt dazu, dass der Welturanpreis auf ein Niveau fiel, das zu niedrig war, um das Werk in Ranstad rentabel zu betreiben. und es wurde 1989 geschlossen (Bergh, 1994).

Alaunschiefer wurde auch mit Kalkstein gebrannt, um "Brisenblöcke" herzustellen, einen leichten porösen Baustein, der in der schwedischen Bauindustrie weit verbreitet war. Die Produktion wurde eingestellt, als festgestellt wurde, dass die Blöcke radioaktiv waren und unannehmbar große Mengen an Radon emittierten. Dennoch bleibt der Alaunschiefer eine wichtige potenzielle Ressource für fossile und nukleare Energie, Schwefel, Düngemittel, Metalllegierungselemente und Aluminiumprodukte für die Zukunft. Die fossilen Energieressourcen des Alum Shale in Schweden sind in Tabelle 6 zusammengefasst.

Der organische Gehalt von Alaunschiefer liegt zwischen einigen Prozent und mehr als 20 Prozent und ist im oberen Teil der Schiefersequenz am höchsten. Die Ölerträge sind jedoch nicht proportional zum organischen Gehalt von einem Gebiet zum anderen, da die geothermische Geschichte der durch die Formation unterlegten Gebiete unterschiedlich ist. In Skåne und Jämtland in Westschweden beispielsweise ist der Alaunschiefer überreif und die Ölerträge sind gleich Null, obwohl der organische Gehalt des Schiefers 11-12 Prozent beträgt. In Gebieten, die weniger von geothermischen Veränderungen betroffen sind, liegen die Ölerträge laut Fischer-Assay zwischen 2 und 6 Prozent. Durch Hydroretorting können die Fischer-Assay-Ausbeuten um bis zu 300 bis 400 Prozent gesteigert werden (Andersson und andere, 1985, Abb. 24).

Die Uranressourcen des schwedischen Alaunschiefers sind zwar gering, aber enorm. Im Gebiet Ranstad in Västergötland beispielsweise liegt der Urangehalt einer 3,6 m dicken Zone im oberen Teil der Formation bei 306 ppm, und die Konzentrationen in kleinen schwarzen kohleähnlichen Linsen aus Kohlenwasserstoff (kolm ), die in der Zone verstreut sind.

Der Alaunschiefer in der Region Ranstad liegt unter 490 km2, von denen das 8 bis 9 m dicke obere Glied geschätzte 1,7 Millionen Tonnen Uranmetall enthält (Andersson und andere, 1985, Tabelle 4).