Reimpresión de: United States Geological Survey Scientific Investigations Report 2005-5294By John R. Dyni
Mapa de los depósitos de kukersita en el norte de Estonia y Rusia (ubicaciones según Kattai y Lokk, 1998; y Bauert, 1994). También, zonas de esquisto bituminoso en Suecia (ubicaciones según Andersson y otros, 1985). Haga clic para ampliar el mapa.
Estonia
Los yacimientos de kukersita del Ordovícico de Estonia se conocen desde el año 1700. Sin embargo, la exploración activa no comenzó hasta la escasez de combustible provocada por la Primera Guerra Mundial. La producción de pizarra bituminosa en ese año fue de 17.000 toneladas a cielo abierto, y en 1940 la producción anual alcanzó los 1,7 millones de toneladas. Sin embargo, no fue hasta después de la Segunda Guerra Mundial, durante la época soviética, cuando la producción aumentó de forma espectacular, alcanzando un máximo en 1980, cuando se extrajeron 31,4 millones de toneladas de pizarra bituminosa en once minas a cielo abierto y subterráneas.
La producción anual de pizarra bituminosa disminuyó después de 1980 hasta unos 14 millones de toneladas en 1994-95 (Katti y Lokk, 1998; Reinsalu, 1998a) y luego empezó a aumentar de nuevo. En 1997 se produjeron 22 millones de toneladas de pizarra bituminosa en seis minas subterráneas y tres minas a cielo abierto (Opik, 1998). De esta cantidad, el 81% se utilizó como combustible para centrales eléctricas, el 16% se transformó en productos petroquímicos y el resto se utilizó para fabricar cemento y otros productos menores. Las subvenciones estatales a las empresas de pizarra bituminosa ascendieron en 1997 a 132,4 millones de coronas estonias (9,7 millones de dólares estadounidenses) (Reinsalu, 1998a).
Los yacimientos de kukersita ocupan más de 50.000 km2 en el norte de Estonia y se extienden hacia el este de Rusia, hacia San Petersburgo, donde se conoce como yacimiento de Leningrado. En Estonia, un yacimiento algo más joven de kukersita, el yacimiento de Tapa, se superpone al yacimiento de Estonia.
En las formaciones Kõrgekallas y Viivikonna, del Ordovícico Medio, se encuentran hasta 50 lechos de kukersita y caliza rica en querógeno que alternan con caliza biomicrítica. Estos lechos forman una secuencia de 20 a 30 m de espesor en el centro del campo de Estonia. Los lechos individuales de kukersita suelen tener un grosor de 10-40 cm y llegan a alcanzar los 2,4 m. El contenido orgánico de los lechos de kukersita más ricos alcanza el 40-45% en peso (Bauert, 1994).
Los análisis de Rock-Eval de la kukersita más rica de Estonia muestran rendimientos de petróleo de hasta 300 a 470 mg/g de pizarra, lo que equivale a unos 320 a 500 l/t. El valor calorífico en siete minas a cielo abierto oscila entre 2.440 y 3.020 kcal/kg (Reinsalu, 1998a, su tabla 5). La mayor parte de la materia orgánica procede del alga verde fósil Gloeocapsomorpha prisca, que tiene afinidades con la cianobacteria moderna Entophysalis major, una especie existente que forma alfombras de algas en aguas intermareales muy poco profundas (Bauert, 1994).
Los minerales de la matriz de la kukersita estonia y de las calizas intercaladas incluyen calcita de bajo contenido en magnesio (>50%), dolomita (<10-15%) y minerales siliciclásticos como cuarzo, feldespatos, illita, clorita y pirita (<10-15%). Los lechos de kukersita y las calizas asociadas no están evidentemente enriquecidos en metales pesados, a diferencia del esquisto Dictyonema del 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 caliza se depositó en una serie de “cinturones apilados” de este a 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 en pirita indican un entorno de aguas oxigenadas con corrientes de fondo insignificantes, como demuestra la continuidad lateral generalizada de lechos uniformemente delgados de kukersita.
Kattai y Lokk (1998, p. 109) estimaron las reservas probadas y probables de kukersita en 5.940 millones de toneladas. Reinsalu (1998b) hizo una buena revisión de los criterios de estimación de los recursos de pizarra bituminosa de Estonia. Además del grosor de la sobrecarga y del grosor y el grado de la pizarra bituminosa, Reinsalu definió un lecho determinado de kukersita como una reserva, si el coste de extracción y entrega de la pizarra bituminosa al consumidor era inferior al coste de entrega de la cantidad equivalente de carbón con un valor energético de 7.000 kcal/kg. Definió como recurso un lecho de kukersita que tuviera un valor energético superior a 25 GJ/m2 de superficie de lecho. Sobre esta base, los recursos totales de kukersita de Estonia en los lechos A a F (fig. 8) se estiman en 6.300 millones de toneladas, que incluyen 2.000 millones de toneladas de reservas “activas” (definidas como pizarra bituminosa “digna de ser explotada”). El yacimiento de Tapa no está incluido en estas estimaciones.
El número de perforaciones exploratorias en el yacimiento de Estonia supera las 10.000. La kukersita de Estonia ha sido explorada de forma relativamente exhaustiva, mientras que el yacimiento de Tapa se encuentra actualmente en fase de prospección.
– Pizarra Dictyonema
Otro yacimiento de pizarra petrolífera más antiguo, la pizarra marina Dictyonema de edad ordovícica temprana, subyace en la mayor parte del norte de Estonia. Hasta hace poco, se ha publicado poco sobre esta unidad porque se extrajo uranio de forma encubierta durante la época soviética. La unidad oscila entre menos de 0,5 y más de 5 m de espesor. Se produjo un total de 22,5 toneladas de uranio elemental a partir de 271.575 toneladas de esquisto Dictyonema 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 pizarra bituminosa en Estonia se enfrenta a varios problemas, como la competencia del gas natural, el petróleo y el carbón. Las actuales minas a cielo abierto de los yacimientos de kukersita tendrán que convertirse en operaciones subterráneas más costosas a medida que se extraiga la pizarra bituminosa más profunda. La quema de pizarra bituminosa y la lixiviación de trazas de metales y compuestos orgánicos de los montones de escombros dejados tras muchos años de extracción y procesamiento de las pizarras bituminosas han provocado una grave contaminación del aire y de las aguas subterráneas. Se está llevando a cabo la recuperación de las zonas minadas y de los montones de pizarra bituminosa asociados a ellas, así como estudios para mejorar la degradación medioambiental de las tierras minadas por la industria de la pizarra bituminosa. La geología, la extracción y la recuperación del yacimiento de kukersita de Estonia fueron revisadas en detalle por Kattai y otros (2000).
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Suecia
El Esquisto Alum es una unidad de marinita negra rica en materia orgánica de unos 20-60 m.rica en materia orgánica de unos 20-60 m de grosor que se depositó en un entorno marino poco profundo en la plataforma tectónicamente estable del Baltoscandiano en el Cámbrico hasta el Ordovícico temprano en Suecia y zonas adyacentes. El esquisto de Alum está presente en los valores atípicos, en parte limitados por fallas locales, en las rocas precámbricas del sur de Suecia, así como en las caledónidas tectónicamente perturbadas del oeste de Suecia y Noruega, donde alcanza espesores de 200 m o más en secuencias repetidas debido a múltiples fallas de empuje (fig. 14).
Los esquistos negros, equivalentes en parte al esquisto de Alum, están presentes en las islas de Öland y Götland, subyacen a partes del Mar Báltico y se extienden a lo largo de la costa norte de Estonia, donde forman el esquisto Dictyonema de edad ordovícica temprana (Tremadociano) (Andersson y otros, 1985, sus figs. 3 y 4). El esquisto Alum representa una deposición lenta en aguas poco profundas y casi anóxicas que fueron poco perturbadas por la acción de las olas y las corrientes 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 utilizaba en la industria del curtido del cuero, para fijar los colores en los tejidos y como astringente farmacéutico. La explotación de los esquistos para obtener alumbre comenzó en 1637 en Skåne. El esquisto bituminoso también fue reconocido como una fuente de energía fósil y, hacia finales del siglo XIX, se intentó extraer y refinar hidrocarburos (Andersson y otros, 1985, p. 8-9).
Antes y durante la Segunda Guerra Mundial, el esquisto bituminoso se retorcía 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 unos 50 millones de toneladas de esquisto en Kinnekulle, en Västergötland, y en Närke.
El esquisto bituminoso destaca por su alto contenido en metales, como uranio, vanadio, níquel y molibdeno. Durante la Segunda Guerra Mundial se produjeron pequeñas cantidades de vanadio. Una planta piloto construida en Kvarntorp produjo más de 62 toneladas de uranio entre 1950 y 1961. Posteriormente, se identificó mineral de mayor calidad en Ranstad, en Västergötland, donde se instaló una mina a cielo abierto y una fábrica. Entre 1965 y 1969 se produjeron unas 50 toneladas de uranio al año. Durante la década de 1980, la producción de uranio procedente de yacimientos de alta calidad en otras partes del mundo provocó una caída del precio mundial del uranio hasta niveles demasiado bajos como para que la planta de Ranstad resultara rentable, y ésta cerró en 1989 (Bergh, 1994).
El esquisto bituminoso también se quemaba con piedra caliza para fabricar “bloques de brisa”, un bloque de construcción ligero y poroso que se utilizaba mucho en la industria sueca de la construcción. La producción se detuvo cuando se descubrió que los bloques eran radiactivos y emitían cantidades inaceptables de radón. No obstante, el esquisto bituminoso sigue siendo un importante recurso potencial de energía fósil y nuclear, azufre, fertilizantes, elementos de aleación metálica y productos de aluminio para el futuro. Los recursos energéticos fósiles del esquisto bituminoso en Suecia se resumen en la tabla 6.
El contenido orgánico de Alum Shale oscila entre unos pocos y más del 20%, siendo el más alto en la parte superior de la secuencia de esquisto. Sin embargo, el rendimiento del petróleo no es proporcional al contenido orgánico de una zona a otra debido a las variaciones en la historia geotérmica de las zonas subyacentes a la formación. Por ejemplo, en Skåne y Jämtland, en el centro-oeste de Suecia, la pizarra Alum está sobremadurada y el rendimiento del petróleo es nulo, aunque el contenido orgánico de la pizarra es del 11-12%. En las zonas menos afectadas por la alteración geotérmica, los rendimientos de petróleo oscilan entre el 2 y el 6% por ensayo Fischer. La hidrorrefinación puede aumentar los rendimientos del ensayo Fischer hasta en un 300 o 400% (Andersson y otros, 1985, su fig. 24).
Los recursos de uranio de la pizarra Alum de Suecia, aunque de baja ley, son enormes. En la zona de Ranstad, en 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 llegan a 2.000 a 5.000 ppm en pequeñas lentes negras de hidrocarburo (kolm) que están dispersas por la zona.
El Alum Shale en la zona de Ranstad subyace en unos 490 km2, de los cuales el miembro superior, de 8 a 9 m de espesor, contiene un estimado de 1,7 millones de toneladas de uranio metálico (Andersson y otros, 1985, su tabla 4).
