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Carte des gisements de kukersite dans le nord de l'Estonie et de la Russie (sites situés après Kattai et Lokk, 1998; et Bauert, 1994). En outre, des zones de schiste d'aluminium en Suède (sites d'après Andersson et autres, 1985). Cliquez pour agrandir la carte.
Estonie
Les gisements de kukersite de l’Ordovicien en Estonie sont connus depuis les années 1700. Cependant, l'exploration active n'a débuté que par suite des pénuries de carburant provoquées par la Première Guerre mondiale. L'exploitation minière à grande échelle a débuté en 1918. La production de schiste bitumineux cette année-là était de 17 000 tonnes par extraction à ciel ouvert et, en 1940, la production annuelle atteint 1,7 million de tonnes. Cependant, ce n’est qu’après la Seconde Guerre mondiale, pendant la période soviétique, que la production a considérablement augmenté, atteignant un sommet en 1980 lorsque 31,4 millions de tonnes de schiste bitumineux ont été extraites de onze mines à ciel ouvert et souterraines.
La production annuelle de schiste bitumineux a diminué après 1980 pour atteindre environ 14 millions de tonnes en 1994-1995 (Katti et Lokk, 1998; Reinsalu, 1998a), puis a recommencé à augmenter. En 1997, 22 millions de tonnes de schiste bitumineux ont été produites à partir de six mines souterraines à chambres et piliers et de trois mines à ciel ouvert (Opik, 1998). Sur cette quantité, 81% ont été utilisés pour alimenter des centrales électriques, 16% ont été transformés en produits pétrochimiques et le reste a été utilisé pour fabriquer du ciment ainsi que d'autres produits mineurs. Les subventions publiques accordées aux sociétés productrices de schiste bitumineux en 1997 se sont élevées à 132,4 millions de couronnes estoniennes (9,7 millions de dollars américains) (Reinsalu, 1998a).
Les gisements de kukersite occupent plus de 50 000 km2 dans le nord de l'Estonie et s'étendent vers l'est jusqu'en Russie, en direction de Saint-Pétersbourg, où ils sont connus sous le nom de gisement de Leningrad. En Estonie, un gisement un peu plus jeune de Kukersite, le gisement Tapa, recouvre le gisement Estonia.
Près de 50 couches de calcaire riche en kukersite et en kérogène, alternant avec du calcaire biomicritique, se trouvent dans les formations de Kgergekallas et Viivikonna de l'âge ordovicien moyen. Ces lits forment une séquence de 20 à 30 m d’épaisseur au milieu du champ d’Estonie. Les lits de kukersite individuels ont généralement une épaisseur de 10 à 40 cm et une hauteur pouvant atteindre 2,4 m. La teneur en matière organique des lits de kukersite les plus riches atteint 40 à 45% en poids (Bauert, 1994).
Les analyses Rock-Eval du kukersite le plus riche en Estonie montrent que les rendements en huile atteignent 300 à 470 mg / g de schiste argileux, ce qui équivaut à environ 320 à 500 l / t. La valeur calorifique dans sept mines à ciel ouvert varie de 2 440 à 3 020 kcal / kg (Reinsalu, 1998a, tableau 5). La majeure partie de la matière organique provient de l’algue verte fossile, Gloeocapsomorpha prisca, qui a des affinités avec la cyanobactérie moderne, Entophysalis major, une espèce existante qui forme des tapis d’algues dans les eaux sous-marines intertidales à très peu profondes (Bauert, 1994).
Les minéraux de la matrice dans la kukersite et les calcaires intercalés estoniens comprennent principalement la calcite à faible teneur en magnésium (> 50%), la dolomite (<10-15%) et les minéraux silicoclastiques, notamment le quartz, les feldspaths, l'illite, la chlorite et la pyrite (<10-15%). . Les gisements de kukersite et les calcaires associés ne sont évidemment pas enrichis en métaux lourds, contrairement au schiste Dictyonema de l'Ordovicien inférieur du Nord de l'Estonie et de la Suède (Bauert, 1994; Andersson et autres, 1985).
Bauert (1994, p. 418-420) a suggéré que la séquence de kukersite et de calcaire se soit déposée dans une série de "bandes empilées" est-ouest dans un bassin marin sub-mortel peu profond adjacent à une zone côtière peu profonde du côté nord de la mer Baltique. près de la Finlande. L'abondance de macrofossiles marins et la faible teneur en pyrite indiquent une eau oxygénée avec des courants de fond négligeables, comme en témoigne la continuité latérale généralisée de lits de kukersite uniformément minces.
Kattai et Lokk (1998, p. 109) ont estimé les réserves prouvées et probables de kukersite à 5,94 milliards de tonnes. Reinsalu (1998b) a passé en revue les critères d'estimation des ressources estoniennes des schistes bitumineux de Kukersite. En plus de l’épaisseur des morts-terrains et de l’épaisseur et de la qualité des schistes bitumineux, Reinsalu a défini un lit de kukersite comme constituant une réserve, si le coût de l’extraction et de la livraison des schistes bitumineux au consommateur était inférieur au coût de la livraison des déchets. quantité équivalente de charbon ayant une valeur énergétique de 7 000 kcal / kg. Il a défini un lit de kukersite comme une ressource comme ayant une énergie nominale supérieure à 25 GJ / m2 de surface de lit. Sur cette base, les ressources totales de Kukersite estonien dans les lits A à F (fig. 8) sont estimées à 6,3 milliards de tonnes, ce qui comprend 2 milliards de tonnes de réserves "actives" (définies comme des schistes bitumineux "valant la peine d'être minés"). Le gisement Tapa n'est pas inclus dans ces estimations.
Le nombre de sondages exploratoires dans le champ d’Estonie dépasse 10 000. Le site kukersite d’Estonie a fait l’objet d’une exploration relativement approfondie, tandis que le gisement Tapa est actuellement en phase de prospection.
-Dictyonema Shale
Un autre gisement de schiste bitumineux plus ancien, les schistes marins de Dictyonema datant de l’âge du premier ordovicien, recouvre la majeure partie du nord de l’Estonie. Jusqu'à récemment, peu de choses ont été publiées sur cette unité, car elle était secrètement exploitée à l'uranium pendant la période soviétique. L'unité varie de moins de 0,5 à plus de 5 m d'épaisseur. Un total de 22,5 tonnes d'uranium élémentaire a été produit à partir de 271 575 tonnes de schiste de Dictyonema d'une mine souterraine située près de Sillamäe. L'uranium (U3O8) a été extrait du minerai dans une usine de traitement à Sillamäe (Lippmaa et Maramäe, 1999, 2000, 2001).
L’avenir des mines de schiste bitumineux en Estonie est confronté à un certain nombre de problèmes, notamment la concurrence du gaz naturel, du pétrole et du charbon. Les mines à ciel ouvert actuelles dans les gisements Kukersite devront éventuellement être converties en opérations souterraines plus onéreuses à mesure que le schiste bitumineux plus profond sera extrait. La combustion des schistes bitumineux et la lixiviation des métaux traces et des composés organiques des tas de déblais laissés par de nombreuses années d’extraction et de traitement des schistes bitumineux ont entraîné une grave pollution de l’air et des eaux souterraines. La remise en état des zones épuisées et des piles de schiste épuisé associées et des études visant à améliorer la dégradation environnementale des terres minées par l'industrie du schiste bitumineux sont en cours. La géologie, l'exploitation minière et la remise en état du gisement d'Estonia Kukersite ont été examinées en détail par Kattai et autres (2000).
Suède
Le schiste d’alun est une unité de marinite riche en matière organique noire d’une épaisseur de 20 à 60 m qui a été déposée dans un environnement marin peu profond sur la plate-forme baltoscandienne tectoniquement stable du Cambrien jusqu’à la première époque de l’Ordovicien en Suède et dans les régions adjacentes. Le schiste d’alun est présent dans des zones aberrantes partiellement délimitées par des failles locales, sur des roches précambriennes du sud de la Suède, ainsi que dans les Calédonides perturbées tectoniquement de l’ouest de la Suède et de la Norvège, où il atteint des épaisseurs égales ou supérieures à 200 m par suite de poussées multiples défauts (fig. 14).
Les schistes noirs, équivalents en partie au schiste d'Alum, sont présents sur les îles d'Öland et de Götland, sous-jacentes à des parties de la mer Baltique, et se détachent le long de la côte nord de l'Estonie où ils forment le schiste de Dictyonema du début de l'Ordovicien (Tremadocian) (Andersson et autres, 1985, leurs figues. 3 et 4). Le schiste d’alun représente un dépôt lent dans des eaux peu profondes et presque anoxiques, peu perturbées par les vagues et les courants de fond.
Les schistes alu suédois cambriens et de l’ordovicien inférieur sont connus depuis plus de 350 ans. Il s’agissait d’une source de sulfate de potassium et d’aluminium utilisée dans l’industrie du tannage du cuir, pour la fixation des couleurs dans les textiles et comme astringent pharmaceutique. L'extraction des schistes pour l'alun a débuté en 1637 à Skåne. Les schistes d’alum ont également été reconnus comme source d’énergie fossile et, vers la fin du XIXe siècle, des tentatives ont été faites pour extraire et raffiner les hydrocarbures (Andersson et autres, 1985, p. 8-9).
Avant et pendant la Seconde Guerre mondiale, les schistes d’Alum ont été répliqués pour leur pétrole, mais la production a cessé en 1966 en raison de la disponibilité de fournitures de pétrole brut moins chères. Au cours de cette période, environ 50 millions de tonnes de schiste ont été extraites à Kinnekulle dans le Västergötland et à Närke.
Le schiste d’alun est remarquable pour sa teneur élevée en métaux, notamment l’uranium, le vanadium, le nickel et le molybdène. De petites quantités de vanadium ont été produites pendant la Seconde Guerre mondiale. Une usine pilote construite à Kvarntorp a produit plus de 62 tonnes d'uranium entre 1950 et 1961. Plus tard, un minerai de teneur plus élevée a été identifié à Ranstad dans le Västergötland, où une mine à ciel ouvert et une usine de traitement ont été établies. Environ 50 tonnes d'uranium par an étaient produites entre 1965 et 1969. Au cours des années 1980, la production d'uranium à partir de gisements à haute teneur ailleurs dans le monde a provoqué une chute du prix mondial de l'uranium à des niveaux trop bas pour exploiter de manière rentable l'usine de Ranstad, et il a fermé en 1989 (Bergh, 1994).
Les schistes d’alun ont également été brûlés avec du calcaire pour la fabrication de «blocs d’aspiration», un bloc de construction léger et poreux largement utilisé dans l’industrie de la construction suédoise. La production a cessé quand on s'est rendu compte que les blocs étaient radioactifs et émettaient des quantités inacceptables de radon. Néanmoins, les schistes d’alun demeurent une importante ressource potentielle d’énergie fossile et nucléaire, de soufre, d’engrais, d’alliages métalliques et de produits en aluminium pour l’avenir. Les ressources en énergie fossile des schistes d’alum en Suède sont résumées dans le tableau 6.
La teneur en matière organique des schistes à l'alun varie de quelques pour cent à plus de 20 pour cent, la plus élevée dans la partie supérieure de la séquence de schiste. Les rendements en pétrole, toutefois, ne sont pas proportionnels au contenu organique d’une zone à l’autre en raison des variations de l’histoire géothermique des zones sous-jacentes à la formation. Par exemple, à Skåne et à Jämtland, dans le centre-ouest de la Suède, le schiste d'Alum est suranné et les rendements en huile sont nuls, bien que le contenu organique du schiste soit de 11 à 12%. Dans les zones moins touchées par l’altération géothermique, les rendements en pétrole varient de 2 à 6% par dosage de Fischer. L'hydrorétortement peut augmenter les rendements de dosage de Fischer de 300 à 400% (Andersson et al., 1985, fig. 24).
Les ressources en uranium des schistes bitumineux de Suède, bien que de faible teneur, sont énormes. Dans la région de Ranstad dans le Västergötland, par exemple, la teneur en uranium d’une zone de 3,6 m d’épaisseur dans la partie supérieure de la formation atteint 306 ppm, et les concentrations atteignent 2 000 à 5 000 ppm dans de petites lentilles semblables à du charbon noires contenant des hydrocarbures (kolm). ) dispersés dans la zone.
Les schistes d’alun dans la région de Ranstad couvrent environ 490 km2, dont le membre supérieur, d’une épaisseur de 8 à 9 m, contient environ 1,7 million de tonnes d’uranium métal (Andersson et al., 1985, tableau 4).