Využívání ložisek nerostných surovin vždy vyvolává debaty o ekonomické potřebě versus ochraně životního prostředí. V současné době se živě diskutuje o těžbě plynu frakováním v jihoafrické oblasti Karoo. Tento článek se frackingem nezabývá, ale dotýká se aspektů zadržování nebo ztráty plynu v horninách Karoo. Upozorňuje také na potenciál dalších ložisek nerostných surovin ve stejné oblasti.

Formation of rocks in the Karoo

Drakensberg dominuje hornaté zemi Lesotho v jižní Africe a je tvořen výhradně čedičovými lávami (podobně jako Havaj).

Výbuchem těchto láv skončilo před 300 až 180 miliony let zdlouhavé období akumulace sedimentárního materiálu – písku (nyní žlutý pískovec), jílu (nyní modročerná břidlice) a organického materiálu, z něhož vznikla rozsáhlá jihoafrická ložiska uhlí, žádné zásoby ropy, ale možná i plynu.

Celkové tloušťky těchto sedimentárních vrstev a lávových proudů dosahovaly pravděpodobně 6 km, resp. 2 km. Tyto sedimentární vrstvy a lávy pokrývaly velkou část Gondwany, dávného megakontinentu Afriky, Jižní Ameriky, Indie, Austrálie a Antarktidy, který se před 180 miliony let rozdělil a oddělil v důsledku sil sopečných erupcí.

Doleritové prahy

S rozsáhlým výlevem lávy byl spojen obrovský hluboký vodovodní systém roztavené horniny, nazývaný magma. Magmata vznikala tavením v hloubkách až 100 km uvnitř Země a infiltrovala si cestu vzhůru k povrchu. Jakékoli spáry, trhliny nebo slabiny v zemské kůře mohly být využity pronikajícím magmatem. Sedimentární horniny jsou jako hromady placek – velmi tenké vrstvy s určitými dělícími plochami mezi nimi.

Magma vnikající vzhůru se vstřikovalo vodorovně podél těchto dělících ploch v délce desítek až dokonce stovek km. Když se magma ochladilo, vznikla tvrdá, černá hornina (ne nepodobná čedičovým lávám), která se nazývá dolerit. Tam, kde magma vniklo do vodorovné podložní roviny, mu říkáme práh.

Protože jsou tyto doleritové prahy mnohem tvrdší než pod nimi a nad nimi ležící pískovce a břidlice, tvoří kopce s plochými vrcholy, které jsou tak charakteristické pro krajinu Karoo v Jižní Africe. Studie ukázaly, že sukcese Karoo obsahuje asi 10 % své tloušťky v podobě doleritových prahů, přičemž průměrná tloušťka jednotlivých prahů je 30 m. Tam, kde magma utuhlo ve strmém zlomu, mu říkáme hráz.

Doleritová hráz protínající vrstvy sedimentárních hornin. Grant Cawthorn

Zachycení plynu v horninách

Dva velmi odlišné potenciálně ekonomicky důležité aspekty těchto prahů stojí za vysvětlení. První se týká uchování plynu. Mezi plynonosnými břidlicemi v sedimentárních formacích po celém světě a horninami Karoo v Jihoafrické republice bylo učiněno mnoho analogií a o známých otázkách ekonomiky versus životního prostředí se živě diskutuje.

Karoo je však jediným příkladem, který má hojné doleritové prahy. Existují dva potenciálně protichůdné účinky doleritových prahů. Plyn vznikl z rozkládajícího se organického rostlinného materiálu, který byl pohřben pod silnými vrstvami písku a jílu. Plyn by za normálních okolností velmi pomalu unikal vzhůru malými póry a mezerami v horninách, dokud by nebyl uvězněn pod vrstvou horniny, která nemá póry. Tuto vrstvu nazýváme nepropustnou.

Doleritové prahy tvoří takové nepropustné vrstvy, a tak mohly fungovat jako dobré horniny pro zachycení plynu. Horniny pod doleritovým prahem by tedy mohly být dobrým cílem průzkumu.

Existuje však i opačný proces. Magma intrudovalo při teplotě 1200 stupňů Celsia. Jak chladlo, zahřívalo okolní horniny. Šířka této zóny ohřevu závisela na tloušťce doleritového prahu. Nejvyšší teplota, při které může plyn přežít, je asi 250 stupňů Celsia, nad touto teplotou shoří. Tato teplota bude překročena u všech okolních hornin, které se nacházejí do poloviny tloušťky samotného doleritu (nad i pod ním).

Všechen plyn přítomný v sedimentárních horninách před 180 miliony let v této vzdálenosti od prahu by byl zničen. Tedy 30 m silný práh by spálil veškerý plyn ve vzdálenosti 15 m nad i pod ním. Na řadě povrchových lokalit byla zjištěna velmi neobvyklá struktura sedimentárních hornin.

Tyto horniny byly rozlámány a znovu stmeleny a značně pozměněny. Tyto vlastnosti byly přisuzovány uvolňování vysokoteplotních kapalin a plynů z hloubky. Jsou důkazem toho, že se při intruzi doleritů uvolnily plyny, které proudily vzhůru? Pokud ano, může zde být méně plynu, než se předpokládalo. Nevíme tedy, jaký lze očekávat vliv doleritu, pokud jde o zachování plynu.

Skrytá ložiska niklu a mědi

Druhý potenciální ekonomický aspekt se týká sulfidické mineralizace niklu a mědi. Značná část světových zásob niklu se těží z doleritů. Nejlepším příkladem je Sibiř v Rusku. V Jihoafrické republice existoval jeden malý důl na nikl-měděnou sulfidickou mineralizaci v Insizwě u Kokstadu v KwaZulu-Natal. Intruze má tloušťku 1000 m.

Ačkoli zde bylo nikdy vytěženo zanedbatelné množství rudy, existují chemické důkazy, že by se na jejím podloží měla vyskytovat mnohem větší ložiska. Z logiky věci vyplývá, že pokud by se od magmatu oddělila nemísitelná kapalina bohatá na síru (podobně jako se odděluje olej od vody nebo se na chladnoucí misce s vodou na mytí nádobí tvoří kapičky tuku), značná část niklu a mědi by se extrahovala do sulfidické kapaliny, která pak tvoří rudné ložisko.

Zbylé magma by pak bylo oproti svému původnímu složení ochuzeno o nikl a měď. Na základě rozdílu mezi „normálním“ čedičem a horninou Insizwa je možné vypočítat, že by se pod intruzí měly skrývat obrovské masy sulfidu bohatého na nikl a měď.

Leave a comment

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.