Ropná břidlice je bohatý na organické látky sedimentární horniny které obsahují kerogen (nerozpustné organické látky v sedimentární hornina. Když jsou tyto břidlice vystaveny intenzivnímu teplu, poskytují ropu. Roponosné břidlice mají barvu od hnědé po černou. Jsou hořlavé a hoří sazovitým plamenem. Některé ropné břidlice jsou skutečné břidlice, ve kterých jílové minerály jsou převládající. Jiní jsou ve skutečnosti vápence a dolomity. Velká část původního organického materiálu v ropných břidlicích je k nepoznání, ale předpokládá se, že pochází z planktonu, řas a mikroorganismů, které žijí v čerstvém sedimentu. V předchozích staletích se z ropných břidlic úspěšně těžila malá množství ropy. Během minulého století byly ropné břidlice těženy s různými typy hornin slín a další uhličitany skály. Na těžbu ropy z břidlic byly vybudovány různé poloprovozní závody, ale komerční výsledky jsou zatím skromné.
Obsah
Klasifikace ropných břidlic
Klasifikace jsou obecně klasifikovány podle obsahu minerálů a historie ukládání. Historie ukládání sedimentárních hornin je typ prostředí, ve kterém se hornina vyvíjela. Historie ukládání ropných břidlic zahrnuje organismy a sedimenty, které byly uloženy, a také to, jak vklady interagoval s tlakem a teplem.
Van Krevelenův diagram
Van Krevelenův diagram je metoda klasifikace ropných břidlic na základě jejich historie ukládání. Diagram rozděluje ropné břidlice podle toho, kde byly uloženy: v jezerech (jezerní), v oceánu (mořské) nebo na souši (suchozemské).
Roponosné břidlice z jezerního prostředí vzniklé většinou z řas žijících ve sladké, slané nebo brakické vodě. Lamosit a torbanit jsou druhy ropných břidlic spojených s jezerním prostředím. Ložiska lamositu tvoří jedny z největších formací ropných břidlic na světě. Ložiska torbanitů se nacházejí především ve Skotsku, Austrálii, Kanadě a Jižní Africe.
Ropné břidlice z mořského prostředí vznikly většinou z ložisek řas a planktonu. Kukerzit, tasmanit a marinit jsou druhy mořských břidlic. Kukersite se nachází v povodí Baltských ropných břidlic v Estonsku a Rusku. Tasmanit je pojmenován po regionu, ve kterém byl objeven, australském ostrově Tasmánie. Marinit, nejhojnější ze všech ropných břidlic, se nachází v prostředích, která kdysi obsahovala široká, mělká moře. Ačkoli je marinit hojný, často je to tenká vrstva a není ekonomicky praktické jej extrahovat. Největší naleziště marinitu na světě jsou ve Spojených státech amerických, táhnoucí se od států Indiana a Ohio přes Kentucky a Tennessee.
Roponosné břidlice z pozemského prostředí vznikly v mělkých bažinách a bažinách s nízkým množstvím kyslíku. Ložiska byly většinou voskovité nebo korkové stonky odolných rostlin. Cannel břidlice, nazývaná také cannel uhlí nebo „svíčkové uhlí“ je pravděpodobně nejznámějším typem pozemské roponosné břidlice. Kanálové uhlí se v 19. století používalo především jako palivo pro pouliční osvětlení a další osvětlení.
Klasifikace ropných břidlic podle obsahu minerálů
Thye jsou klasifikovány do tří hlavních typů na základě obsahu minerálů: břidlice bohaté na uhličitany, křemičité břidlice a kanelované břidlice.
Na uhličitany bohatá ložiska břidlice mají vysoké množství uhličitanu minerály. Uhličitanové minerály jsou vyrobeny z různých forem uhličitanového iontu (jedinečné sloučeniny uhlíku a kyslíku). Kalcitje například uhličitanový minerál běžný v břidlicích bohatých na uhličitany. Kalcit je primární složkou mnoha mořských organismů. Kalcit pomáhá formovat skořápky a tvrdé povrchy ústřic, mořských hvězd a písečných dolarů. Plankton, červené řasy a houby jsou také důležitými zdroji kalcitu.
Křemičitá břidlice je bohatá na minerální oxid křemičitý neboli oxid křemičitý. Křemičitá břidlice vytvořená z organismů, jako jsou řasy, houby a mikroorganismy nazývané radiolarians. Řasy mají buněčnou stěnu vyrobenou z oxidu křemičitého, zatímco houby a radiolariáni mají kostry nebo jehly vyrobené z oxidu křemičitého. Křemičitá roponosná břidlice někdy není tak tvrdá jako břidlice bohatá na uhličitany a lze ji snadněji těžit.
Kanalská břidlice má pozemský původ a je často klasifikována jako uhlí. Skládá se ze zbytků pryskyřice, výtrusů a korkových materiálů z dřevin. Může obsahovat minerály inertinit a vitrinit. Kanalová břidlice je bohatá na vodík a snadno hoří.
Ropná břidlice složení
Složení živičné břidlice se může lišit v závislosti na mechanismu ukládání a nastavení. Složení původní organické hmoty může ovlivnit chemické složení vloženého kerogenu.
Faktory kvality
Kvalita živičné břidlice je důležitá pro určení její vhodnosti pro výrobu. Některé z důležitých determinantů kvality zahrnují:
- Bohatost/stupeň (litry na tunu l/t))
- Obsah organického materiálu (v procentech hmotnosti)
- obsah vodíku,
- Obsah vlhkosti a
- Koncentrace kontaminantů včetně:
- Dusík a
- Síra a kovy.
Bohatost/Stupeň
Komerční vhodnost jakéhokoli ložiska ropných břidlic závisí na bohatosti břidlice. Komerčně atraktivní druhy živičné břidlice obsahují 100 l/t nebo více. Některá ložiska roponosné břidlice obsahují 300 l/t (4). Bohatost může ve skutečnosti vést k vyšším výtěžkům, než je stanoveno Fischerovým testem v důsledku efektivnosti zpracování. Ropné břidlice se značně liší, pokud jde o bohatost nebo kvalitu, která je určena procentem organického uhlíku v rudě. Výtěžnost je vyjádřením objemu břidlicové ropy, kterou lze z ropné břidlice vytěžit. Bohatost roponosné břidlice lze hodnotit metodikami včetně Fischerova testu, což je tradiční metoda, ale nemusí poskytnout celkový potenciální objem ropy, který lze z břidlice vyrobit. Novější metoda, známá jako Rock-Evaluation, může poskytnout lepší míru skutečného potenciálního výnosu (5).
Obnovitelnost
Objem roponosné břidlice se často vyjadřuje jako roponosná břidlice na místě. Jedná se o odhad celkového objemu ropných břidlic obsažených v rudě s přihlédnutím ke kvalitě zdroje. Některá ložiska mají také odhady vytěžitelných zdrojů, které berou v úvahu další faktory pro určení objemu břidlice, která může být skutečně vytěžena z rudy. Existují rozdíly v míře hodnocení nebo charakterizace jednotlivých ložisek po celém světě; objem břidlicové ropy tedy není zcela znám.
Tvorba ropných břidlic
Roponosná břidlice je tvořena organickým materiálem, který může mít několik různých původů. Často je kategorizována podle původu organického materiálu do tří hlavních kategorií: suchozemské, jezerní a mořské (2).
- Suchozemské roponosné břidlice se tvoří z organického materiálu, rostlinné a živočišné hmoty, která kdysi žila na souši, podobně jako materiál, který produkuje uhlí.
- Jezerní roponosná břidlice sestupuje ze zbytků sladkovodních nebo brakických vodních řas.
- Mořská ložiska ropných břidlic jsou výsledkem slaných vodních řas, acritarchů a dinoflagelátů.
Původ živičné břidlice může ovlivnit její kvalitu a/nebo jiné minerály, které se v ložisku nacházejí
Distribuce
Ložiska ropných břidlic lze nalézt v různých hloubkách pod povrchem. Roponosné břidlice se vyskytují v téměř 100 hlavních nalezištích ve 27 zemích světa (3). Obecně se vyskytuje v mělkých hloubkách menších než 900 metrů, zatímco k vytvoření konvenční ropy jsou zapotřebí hlubší a teplejší geologické zóny. Některá ložiska jsou blízko povrchu v relativně tenkých břidlicových vrstvách. Další ložiska lze nalézt hlouběji pod povrchem (větší než 300 metrů) ve velmi silných vrstvách (tloušťka 300 metrů nebo více).
Charakteristika a vlastnosti
Ty se nacházejí v různých typech hostitelských hornin, ale většina ložisek je na bázi uhličitanu nebo oxidu křemičitého. Typ horniny, který tvoří břidlicové těleso, ovlivňuje přístupy k těžbě a ohřevu, obsah vlhkosti a emise vzduchu a uhlíku uvolněné během zpracování. Ropné břidlice na bázi křemíku a jílu mívají vyšší obsah vlhkosti. Uhličitanové horniny se mohou při těžbě, drcení a manipulaci drolit a vytvářet malé částice nazývané jemné částice. Pokuty vyžadují jiné retortační přístupy než kusové břidlice. Jemné částice mohou také kontaminovat břidlicovou ropu částicemi, které se obtížně odstraňují. Uhličitanová hornina se také rozkládá, když je vystavena vysokým teplotám, což způsobuje tvorbu a uvolňování emisí oxidu uhličitého.
Světové zdroje ropných břidlic
Světové zdroje ropných břidlic jsou charakterizovány v různé míře. Největší zdroj, ložiska Spojených států, obsahuje přibližně 75 procent světových zdrojů ropných břidlic a o kvalitě a rozsahu těchto zdrojů je známo mnoho. Po celém světě však existuje mnoho ložisek, ve kterých se o kvalitě a rozsahu zdroje ví jen málo.
Ropná břidlice používá
Lidé využívají roponosné břidlice po tisíce let. Starověcí Mezopotámci používali břidlicovou ropu k dláždění silnic a utěsňování lodí. Staří Mongolové během bitev namáčeli špičky svých šípů do břidlicového oleje a posílali na své nepřátele ohnivé šípy. Na Blízkém východě byl lepkavý břidlicový olej dokonce součástí dekorativních mozaik.
Moderní břidlicový průmysl začal v 19. století. Tento průmysl využíval průmyslové procesy k ohřevu břidlice za účelem těžby ropy. Břidlicový olej byl používán pro různé produkty, včetně parafínového vosku.
Evropské země a později i Spojené státy začaly těžit roponosné břidlice a ropu z břidlic a spalovat je jako zdroje paliva. První americká zařízení na těžbu břidlic byla založena v údolí řeky Ohio ve státech Pensylvánie, Ohio, Západní Virginie a Kentucky.
Těžba a zpracování ropy z břidlic je nákladný a obtížný proces. Uhlí, ropaa zemní plyn jsou levnější na těžbu. Austrálie, Brazílie, Švýcarsko, Švédsko, Španělsko a Jihoafrická republika začaly těžit roponosné břidlice v 19. a 20. století, ale všechny zastavily těžbu v 1960. letech 1980. století. USA ukončily výrobu na počátku XNUMX. let.
Mnoho zemí, včetně Estonska, Číny a Brazílie, nadále spoléhá na ropné břidlice jako palivo. Spaluje se při výrobě elektřiny, je součástí chemického průmyslu a vedlejší produkty se používají při výrobě cementu.
Reference
- Bonewitz, R. (2012). Horniny a minerály. 2. vyd. Londýn: DK Publishing.
- Knaus, E., Killen, J., Biglarbigi, K., & Crawford, P. (2010). Přehled zdrojů ropných břidlic. V řadě sympozií ACS (sv. 1032, s. 3-20). Oxford University Press.
- Společnost, N. (2019). roponosná břidlice. [online] National Geographic Society. Dostupné na: https://www.národní geografie.org/encyclopedia/oil-shale/ [Přístup 9. května 2019].
