Rocas

Depósitos de esquisto bituminoso de Estonia y Suecia



Reimpresión de: Informe de Investigaciones Científicas del Servicio Geológico de los Estados Unidos 2005-5294Por John R. Dyni

Esquisto bituminoso de Estonia y Suecia

Mapa de depósitos de kukersita en el norte de Estonia y Rusia (lugares después de Kattai y Lokk, 1998; y Bauert, 1994). También, áreas de Alum Shale en Suecia (lugares después de Andersson y otros, 1985). Haga clic para agrandar el mapa.

Estonia

Los depósitos de kukersita ordovícicos de Estonia se conocen desde la década de 1700. Sin embargo, la exploración activa solo comenzó como resultado de la escasez de combustible provocada por la Primera Guerra Mundial. La minería a gran escala comenzó en 1918. La producción de esquisto bituminoso en ese año fue de 17,000 toneladas por minería a cielo abierto, y en 1940, la producción anual alcanzó 1,7 millones de toneladas. Sin embargo, no fue hasta después de la Segunda Guerra Mundial, durante la era soviética, que la producción aumentó drásticamente, llegando a su punto máximo en 1980, cuando se extrajeron 31,4 millones de toneladas de esquisto bituminoso de once minas a cielo abierto y subterráneas.

La producción anual de esquisto bituminoso disminuyó después de 1980 a alrededor de 14 millones de toneladas en 1994-95 (Katti y Lokk, 1998; Reinsalu, 1998a) y luego comenzó a aumentar nuevamente. En 1997, se produjeron 22 millones de toneladas de esquisto bituminoso a partir de seis minas subterráneas de cuarto y pilar y tres minas a cielo abierto (Opik, 1998). De esta cantidad, el 81 por ciento se usó para alimentar plantas de energía eléctrica, el 16 por ciento se procesó en productos petroquímicos y el resto se usó para fabricar cemento y otros productos menores. Los subsidios estatales para las compañías de esquisto bituminoso en 1997 ascendieron a 132,4 millones de coronas estonias (9,7 millones de dólares estadounidenses) (Reinsalu, 1998a).

Los depósitos de kukersita ocupan más de 50,000 km2 en el norte de Estonia y se extienden hacia el este hacia Rusia hacia San Petersburgo, donde se conoce como el depósito de Leningrado. En Estonia, un depósito algo más joven de kukersite, el depósito de Tapa, se superpone al depósito de Estonia.

Hasta 50 camas de kukersita y piedra caliza rica en kerógeno que se alternan con piedra caliza biomicrítica se encuentran en las formaciones Kõrgekallas y Viivikonna de la edad media de Ordovícico. Estas camas forman una secuencia de 20 a 30 m de espesor en el medio del campo de Estonia. Las camas individuales de kukersita tienen comúnmente un grosor de 10-40 cm y alcanzan hasta 2.4 m. El contenido orgánico de los lechos de kukersita más ricos alcanza el 40-45 por ciento en peso (Bauert, 1994).

Los análisis de Rock-Eval de la kukersita de grado más rico en Estonia muestran rendimientos de petróleo de hasta 300 a 470 mg / g de esquisto, lo que equivale a alrededor de 320 a 500 l / t. El valor calorífico en siete minas a cielo abierto varía de 2.440 a 3.020 kcal / kg (Reinsalu, 1998a, su tabla 5). La mayor parte de la materia orgánica se deriva de la alga verde fósil, Gloeocapsomorpha prisca, que tiene afinidades con la cianobacteria moderna, Entophysalis major, una especie existente que forma esteras de algas en aguas intermareales a submareales muy poco profundas (Bauert, 1994).

Los minerales matriciales en kukersita estonia y calizas intercaladas incluyen calcita predominantemente baja en Mg (> 50 por ciento), dolomita (<10-15 por ciento) y minerales siliciclásticos que incluyen cuarzo, feldespatos, illita, clorita y pirita (<10-15 por ciento) . Los lechos de kukersita y las calizas asociadas evidentemente no están enriquecidas en metales pesados, a diferencia del lutita Ordovícico Inferior del Norte de Estonia y Suecia (Bauert, 1994; Andersson y otros, 1985).

Bauert (1994, p. 418-420) sugirió que la secuencia de kukersita y piedra caliza se depositara en una serie de "cinturones apilados" este-oeste en una cuenca marina submareal poco profunda adyacente a una zona costera poco profunda en el lado norte del mar Báltico cerca de Finlandia La abundancia de macrofósiles marinos y el bajo contenido de pirita indican un entorno de agua oxigenada con corrientes de fondo insignificantes, como lo demuestra la continuidad lateral generalizada de lechos de kukersita uniformemente delgados.

Kattai y Lokk (1998, p. 109) estimaron que las reservas probadas y probables de kukersita son de 5.94 billones de toneladas. Reinsalu (1998b) realizó una buena revisión de los criterios para estimar los recursos de esquisto bituminoso de kukersita en Estonia. Además del grosor de la sobrecarga y el grosor y el grado del esquisto bituminoso, Reinsalu definió un lecho de kukersita determinado como una reserva, si el costo de extraer y entregar el esquisto bituminoso al consumidor era menor que el costo de la entrega del cantidad equivalente de carbón con un valor energético de 7,000 kcal / kg. Definió un lecho de kukersita como un recurso que tiene una calificación energética superior a 25 GJ / m2 de área de lecho. Sobre esta base, se estima que los recursos totales de la kukersita estonia en los lechos A a F (fig. 8) son de 6.300 millones de toneladas, lo que incluye 2.000 millones de toneladas de reservas "activas" (definidas como lutitas bituminosas "que valen la pena"). El depósito de Tapa no está incluido en estas estimaciones.

El número de perforaciones exploratorias en el campo de Estonia supera los 10,000. El kukersite de Estonia se ha explorado relativamente a fondo, mientras que el depósito de Tapa se encuentra actualmente en la etapa de prospección.

-Dictyonema Shale

Otro yacimiento de esquisto bituminoso más antiguo, el esquisto marino Dictyonema de edad ordovícica temprana, subyace en la mayor parte del norte de Estonia. Hasta hace poco, se había publicado poco sobre esta unidad porque se extrajo de forma encubierta para obtener uranio durante la era soviética. La unidad tiene un grosor de menos de 0,5 a más de 5 m. Se produjeron un total de 22.5 toneladas de uranio elemental a partir de 271,575 toneladas de Dictyonema Shale de una mina subterránea cerca de Sillamäe. El uranio (U3O8) se extrajo del mineral en una planta de procesamiento en Sillamäe (Lippmaa y Maramäe, 1999, 2000, 2001).

El futuro de la minería de esquisto bituminoso en Estonia enfrenta una serie de problemas, incluida la competencia del gas natural, el petróleo y el carbón. Las actuales minas a cielo abierto en los depósitos de kukersite eventualmente tendrán que convertirse en operaciones subterráneas más caras a medida que se extrae el esquisto bituminoso más profundo. Se ha producido una grave contaminación del aire y del agua subterránea por la quema de lutitas petrolíferas y la lixiviación de metales traza y compuestos orgánicos de las pilas de desechos que han quedado de muchos años de extracción y procesamiento de lutitas petrolíferas. La recuperación de las áreas minadas y sus pilas de esquisto bituminoso asociadas, y los estudios para mejorar la degradación ambiental de las tierras minadas por la industria del esquisto bituminoso están en marcha. Kattai y otros (2000) revisaron en detalle la geología, la minería y la recuperación del depósito de kukersita de Estonia.

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Suecia

El esquisto de alumbre es una unidad de marinita negra rica en materia orgánica de unos 20-60 m de espesor que se depositó en un entorno de plataforma marina poco profunda en la plataforma baltoscandiana tectónicamente estable en el Cámbrico hasta la época ordovícica más temprana en Suecia y áreas adyacentes. El esquisto de alumbre está presente en valores atípicos, en parte delimitados por fallas locales, en rocas precámbricas en el sur de Suecia, así como en las caledónidas perturbadas tectónicamente en el oeste de Suecia y Noruega, donde alcanza espesores de 200 mo más en secuencias repetidas debido al empuje múltiple. fallas (fig. 14).

Las lutitas negras, equivalentes en parte a las lutitas de alumbre, están presentes en las islas de Öland y Götland, subyacentes en partes del mar Báltico, y surgen a lo largo de la costa norte de Estonia, donde forman la lutita Dictyonema de la edad de los primeros ordovícicos (tremadocianos). (Andersson y otros, 1985, sus figs. 3 y 4). El esquisto de alumbre representa una deposición lenta en aguas poco profundas, casi anóxicas, poco perturbadas por la acción de la corriente de las olas y del fondo.

El esquisto de alumbre del Cámbrico y del Ordovícico inferior de Suecia se conoce desde hace más de 350 años. Era una fuente de sulfato de aluminio y potasio que se usaba en la industria del curtido de cuero, para fijar colores en textiles y como astringente farmacéutico. La extracción de lutitas para el alumbre comenzó en 1637 en Skåne. El esquisto de alumbre también fue reconocido como una fuente de energía fósil y, hacia fines del siglo XIX, se hicieron intentos para extraer y refinar hidrocarburos (Andersson y otros, 1985, p. 8-9).

Antes y durante la Segunda Guerra Mundial, Alum Shale fue replicado por su petróleo, pero la producción cesó en 1966 debido a la disponibilidad de suministros más baratos de petróleo crudo. Durante este período, se extrajeron cerca de 50 millones de toneladas de esquisto en Kinnekulle en Västergötland y en Närke.

El Alum Shale es notable por su alto contenido de metales como uranio, vanadio, níquel y molibdeno. Se produjeron pequeñas cantidades de vanadio durante la Segunda Guerra Mundial. Una planta piloto construida en Kvarntorp produjo más de 62 toneladas de uranio entre 1950 y 1961. Más tarde, se identificó mineral de mayor ley en Ranstad en Västergötland, donde se establecieron una mina a cielo abierto y un molino. Alrededor de 50 toneladas de uranio por año se produjeron entre 1965 y 1969. Durante la década de 1980, la producción de uranio a partir de depósitos de alta ley en otras partes del mundo causó una caída en el precio mundial del uranio a niveles demasiado bajos para operar de manera rentable la planta de Ranstad, y cerró en 1989 (Bergh, 1994).

Alum Shale también se quemó con piedra caliza para fabricar "bloques de brisa", un bloque de construcción poroso liviano que se utilizó ampliamente en la industria de la construcción sueca. La producción se detuvo cuando se dio cuenta de que los bloques eran radiactivos y emitían cantidades inaceptablemente grandes de radón. Sin embargo, el esquisto de alumbre sigue siendo un importante recurso potencial de energía fósil y nuclear, azufre, fertilizantes, elementos de aleación de metal y productos de aluminio para el futuro. Los recursos de energía fósil de Alum Shale en Suecia se resumen en la tabla 6.

El contenido orgánico de Alum Shale varía de un pequeño porcentaje a más del 20%, siendo el más alto en la parte superior de la secuencia de shale. Sin embargo, los rendimientos de petróleo no son proporcionales al contenido orgánico de un área a otra debido a las variaciones en la historia geotérmica de las áreas subyacentes a la formación. Por ejemplo, en Skåne y Jämtland, en el centro-oeste de Suecia, el esquisto bituminoso es demasiado maduro y los rendimientos de petróleo son nulos, aunque el contenido orgánico del esquisto es del 11-12 por ciento. En las áreas menos afectadas por la alteración geotérmica, los rendimientos de aceite varían del 2 al 6 por ciento según el ensayo de Fischer. La hidroretorción puede aumentar los rendimientos del ensayo de Fischer hasta en un 300 a 400 por ciento (Andersson y otros, 1985, su fig. 24).

Los recursos de uranio de Alum Shale de Suecia, aunque de bajo grado, son enormes. En el área de Ranstad de Västergötland, por ejemplo, el contenido de uranio de una zona de 3,6 m de espesor en la parte superior de la formación alcanza 306 ppm, y las concentraciones alcanzan de 2,000 a 5,000 ppm en pequeñas lentes de hidrocarburo (kolm) similares a carbón negro ) que se encuentran dispersos por la zona.

El esquisto de alumbre en el área de Ranstad subyace a unos 490 km2, de los cuales el miembro superior, de 8 a 9 m de espesor, contiene aproximadamente 1,7 millones de toneladas de uranio metálico (Andersson y otros, 1985, su tabla 4).