Rochas

Depósitos de xisto de petróleo na Estônia e na Suécia



Reimpressão do: Relatório de Investigações Científicas do Inquérito Geológico dos Estados Unidos 2005-5294Por John R. Dyni

Xisto de petróleo da Estônia e da Suécia

Mapa dos depósitos de kukersite no norte da Estônia e Rússia (localizações após Kattai e Lokk, 1998; e Bauert, 1994). Além disso, áreas de Alum Shale na Suécia (localizações depois de Andersson e outros, 1985). Clique para ampliar o mapa.

Estônia

Os depósitos ordovicianos de kukersite da Estônia são conhecidos desde os anos 1700. No entanto, a exploração ativa só começou como resultado da escassez de combustível causada pela Primeira Guerra Mundial. A mineração em larga escala começou em 1918. A produção de xisto de petróleo naquele ano era de 17.000 toneladas por mineração a céu aberto e, em 1940, a produção anual atingiu 1,7 milhão de toneladas. No entanto, somente após a Segunda Guerra Mundial, durante a era soviética, a produção aumentou dramaticamente, atingindo o pico em 1980 quando 31,4 milhões de toneladas de xisto foram extraídas de onze minas a céu aberto e subterrâneas.

A produção anual de xisto betuminoso diminuiu depois de 1980 para cerca de 14 milhões de toneladas em 1994-95 (Katti e Lokk, 1998; Reinsalu, 1998a) e começou a aumentar novamente. Em 1997, 22 milhões de toneladas de xisto de petróleo foram produzidas a partir de seis minas subterrâneas de quarto e pilar e três minas a céu aberto (Opik, 1998). Desse montante, 81% foram usados ​​para abastecer usinas de energia elétrica, 16% foram transformados em petroquímicos e o restante foi usado na fabricação de cimento e outros produtos menores. Os subsídios estatais para empresas de xisto betuminoso em 1997 totalizaram 132,4 milhões de coroas estonianas (9,7 milhões de dólares americanos) (Reinsalu, 1998a).

Os depósitos de kukersite ocupam mais de 50.000 km2 no norte da Estônia e se estendem para o leste na Rússia, em direção a São Petersburgo, onde é conhecido como depósito de Leningrado. Na Estônia, um depósito um pouco mais jovem de kukersite, o depósito de Tapa, cobre o depósito da Estônia.

Cerca de 50 leitos de calcário rico em querosite e kukersite alternando com calcário biomicrítico estão nas formações Kõrgekallas e Viivikonna da era ordoviciana média. Esses leitos formam uma sequência de 20 a 30 m de espessura no meio do campo da Estônia. As camas individuais de kukersite têm geralmente 10-40 cm de espessura e atingem até 2,4 m. O conteúdo orgânico dos leitos de kukersite mais ricos atinge 40-45 por cento em peso (Bauert, 1994).

As análises Rock-Eval do kukersite de grau mais rico da Estônia mostram rendimentos de óleo de até 300 a 470 mg / g de xisto, o que equivale a cerca de 320 a 500 l / t. O valor calorífico em sete minas a céu aberto varia de 2.440 a 3.020 kcal / kg (Reinsalu, 1998a, sua tabela 5). A maior parte da matéria orgânica é derivada da alga verde fóssil, Gloeocapsomorpha prisca, que tem afinidades com a cianobactéria moderna, Entophysalis major, uma espécie existente que forma tapetes de algas em águas submarinas a subidas muito rasas (Bauert, 1994).

Os minerais da matriz no kukersite estoniano e nos calcários inter-acolchoados incluem calcita predominantemente com baixo teor de Mg (> 50%), dolomita (<10-15%) e minerais siliciclásticos, incluindo quartzo, feldspato, ilita, clorita e pirita (<10-15%) . Os leitos de kukersite e os calcários associados evidentemente não são enriquecidos em metais pesados, ao contrário do xisto ordicânico inferior Dictyonema Shale do norte da Estônia e da Suécia (Bauert, 1994; Andersson e outros, 1985).

Bauert (1994, p. 418-420) sugeriu que a sequência de kukersite e calcário foi depositada em uma série de "cintos empilhados leste-oeste" em uma bacia marinha submarina rasa adjacente a uma área costeira rasa no lado norte do mar Báltico perto da Finlândia. A abundância de macrofósseis marinhos e o baixo conteúdo de pirita indicam um ambiente de água oxigenada com correntes inferiores desprezíveis, como evidenciado pela continuidade lateral generalizada de leitos uniformemente finos de kukersite.

Kattai e Lokk (1998, p. 109) estimaram as reservas provadas e prováveis ​​do kukersite em 5,94 bilhões de toneladas. Uma boa revisão dos critérios para estimar os recursos da Estônia de xisto de kukersite foi feita por Reinsalu (1998b). Além da espessura da sobrecarga e da espessura e grau do xisto betuminoso, a Reinsalu definiu um determinado leito de kukersite como constituindo uma reserva, se o custo de mineração e entrega do xisto betuminoso ao consumidor fosse menor que o custo da entrega do quantidade equivalente de carvão com um valor energético de 7.000 kcal / kg. Ele definiu um leito de kukersite como um recurso como aquele com uma classificação energética superior a 25 GJ / m2 de área do leito. Nesta base, estima-se que os recursos totais do kukersite estoniano nos leitos A a F (fig. 8) sejam de 6,3 bilhões de toneladas, o que inclui 2 bilhões de toneladas de reservas "ativas" (definidas como xisto de petróleo "que valem a mineração"). O depósito da Tapa não está incluído nessas estimativas.

O número de furos exploratórios no campo da Estônia excede 10.000. O kukersite da Estônia tem sido relativamente explorado, enquanto o depósito de Tapa está atualmente em fase de prospecção.

-Dictyonema Shale

Outro depósito mais antigo de xisto de petróleo, o Dictyonema Shale marinho da idade Ordoviciana, está subjacente à maior parte do norte da Estônia. Até recentemente, pouco havia sido publicado sobre essa unidade, porque foi secretamente extraída de urânio durante a era soviética. A unidade varia de menos de 0,5 a mais de 5 m de espessura. Um total de 22,5 toneladas de urânio elementar foi produzido a partir de 271.575 toneladas de Dictyonema Shale de uma mina subterrânea perto de Sillamäe. O urânio (U3O8) foi extraído do minério em uma planta de processamento em Sillamäe (Lippmaa e Maramäe, 1999, 2000, 2001).

O futuro da mineração de xisto betuminoso na Estônia enfrenta uma série de problemas, incluindo a concorrência de gás natural, petróleo e carvão. As atuais minas a céu aberto nos depósitos de kukersite precisarão ser convertidas em operações subterrâneas mais caras à medida que o xisto de petróleo mais profundo for extraído. A poluição séria do ar e das águas subterrâneas resultou da queima de folhelhos de petróleo e da lixiviação de metais vestigiais e compostos orgânicos de pilhas de detritos deixadas por muitos anos de mineração e processamento de folhelhos de petróleo. Recuperação de áreas mineradas e suas pilhas associadas de xisto gasto e estudos para melhorar a degradação ambiental das terras minadas pela indústria de xisto de petróleo estão em andamento. A geologia, mineração e recuperação do depósito de kukersite da Estônia foram revisadas em detalhes por Kattai e outros (2000).

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Suécia

O Alum Shale é uma unidade de marinita preta rica em orgânicos com cerca de 20 a 60 m de espessura que foi depositada em um ambiente de plataforma marinha rasa na Plataforma Baltoscandian tectonicamente estável em Cambrian até o período ordoviciano mais antigo na Suécia e em áreas adjacentes. O Alum Shale está presente em pontos fora da curva, parcialmente delimitados por falhas locais, nas rochas pré-cambrianas no sul da Suécia, bem como nos Caledonides tectonicamente perturbados do oeste da Suécia e da Noruega, onde atinge espessuras de 200 m ou mais em sequências repetidas devido a esforços múltiplos falhas (fig. 14).

O xisto preto, equivalente em parte ao xisto de Alum, está presente nas ilhas de Öland e Götland, subjacente a partes do Mar Báltico, e cresce ao longo da costa norte da Estônia, onde eles formam a idade do xisto de Dictyonema, do início da Ordávia (Tremadocian). (Andersson e outros, 1985, seus figos. 3 e 4). O Alum Shale representa uma lenta deposição em águas rasas, quase anóxicas, pouco perturbadas pela ação das correntes de ondas e de fundo.

O xisto aluminiano cambriano e ordoviciano da Suécia é conhecido há mais de 350 anos. Era uma fonte de sulfato de alumínio e potássio usada na indústria de curtimento de couro, para fixação de cores em têxteis e como adstringente farmacêutico. A mineração de folhelhos de alumínio começou em 1637 em Skåne. O Alum Shale também foi reconhecido como uma fonte de energia fóssil e, no final do século XIX, foram feitas tentativas para extrair e refinar hidrocarbonetos (Andersson e outros, 1985, p. 8-9).

Antes e durante a Segunda Guerra Mundial, o Alum Shale foi retorcido por seu petróleo, mas a produção cessou em 1966 devido à disponibilidade de suprimentos mais baratos de petróleo bruto. Durante esse período, cerca de 50 milhões de toneladas de xisto foram extraídas em Kinnekulle, em Västergötland e em Närke.

O Alum Shale é notável por seu alto teor de metais, incluindo urânio, vanádio, níquel e molibdênio. Pequenas quantidades de vanádio foram produzidas durante a Segunda Guerra Mundial. Uma planta piloto construída em Kvarntorp produziu mais de 62 toneladas de urânio entre 1950 e 1961. Posteriormente, o minério de maior teor foi identificado em Ranstad, em Västergötland, onde uma mina a céu aberto e uma usina foram estabelecidas. Cerca de 50 toneladas de urânio por ano foram produzidas entre 1965 e 1969. Durante a década de 1980, a produção de urânio a partir de depósitos de alta qualidade em outras partes do mundo causou uma queda no preço mundial do urânio para níveis muito baixos para operar lucrativamente a fábrica de Ranstad, e fechou em 1989 (Bergh, 1994).

O Alum Shale também foi queimado com calcário para fabricar "blocos de brisa", um bloco de construção leve e poroso que foi amplamente utilizado na indústria da construção sueca. A produção parou quando se percebeu que os blocos eram radioativos e emitiam quantidades inaceitavelmente grandes de rádon. No entanto, o Alum Shale continua sendo um importante recurso potencial de energia fóssil e nuclear, enxofre, fertilizantes, elementos de ligas metálicas e produtos de alumínio para o futuro. Os recursos de energia fóssil do Alum Shale na Suécia estão resumidos na tabela 6.

O conteúdo orgânico do Alum Shale varia de alguns a mais de 20%, sendo mais alto na parte superior da sequência de xisto. A produção de petróleo, no entanto, não é proporcional ao conteúdo orgânico de uma área para outra devido a variações na história geotérmica das áreas subjacentes à formação. Por exemplo, em Skåne e Jämtland, no centro-oeste da Suécia, o Alum Shale é excessivo e a produção de petróleo é nula, embora o conteúdo orgânico do xisto seja de 11 a 12%. Em áreas menos afetadas pela alteração geotérmica, a produção de óleo varia de 2 a 6% pelo ensaio Fischer. A hidro-triagem pode aumentar o rendimento do ensaio Fischer em até 300 a 400% (Andersson e outros, 1985, fig. 24).

Os recursos de urânio do Alum Shale da Suécia, embora de baixa qualidade, são enormes. Na área de Ranstad, em Västergötland, por exemplo, o conteúdo de urânio de uma zona de 3,6 m de espessura na parte superior da formação atinge 306 ppm e as concentrações atingem 2.000 a 5.000 ppm em pequenas lentes pretas de hidrocarboneto semelhantes a carvão (kolm ) espalhados pela zona.

O xisto de Alume na área de Ranstad tem cerca de 490 km2, dos quais o membro superior, de 8 a 9 m de espessura, contém cerca de 1,7 milhão de toneladas de urânio metálico (Andersson e outros, 1985, tabela 4).