Az ásványi lelőhelyek kiaknázása mindig vitákat szül a gazdasági szükségesség és a környezetvédelem között. A dél-afrikai Karoo régióban a földgáz kitermelése (fracking) jelenleg heves viták tárgyát képezi. Ez a cikk nem a frackingről szól, de érinti a gázmegmaradás vagy -veszteség szempontjait a Karoo kőzetekben. Rávilágít továbbá az ugyanezen a területen található egyéb ásványi lelőhelyek lehetőségeire.

Kőzetek kialakulása a Karoo területén

A Drakensbergek a dél-afrikai Lesotho hegyvidéki országot uralják, és teljes egészében bazaltos lávákból állnak (mint Hawaii).

Ezeknek a láváknak a kitörése 300 és 180 millió évvel ezelőtt véget vetett az üledékes anyag – homok (ma sárga homokkő), agyag (ma kék-fekete pala) és szerves anyag – felhalmozódásának egy elhúzódó időszakának, amelyből Dél-Afrika kiterjedt szénlelőhelyei keletkeztek, olaj nem, de valószínűleg gázfelhalmozódások.

Az üledékes rétegek és lávafolyamok teljes vastagsága valószínűleg elérte a 6, illetve 2 kilométert. Ezek az üledékrétegek és lávák borították Gondwana, az Afrika, Dél-Amerika, India, Ausztrália és az Antarktisz alkotta ősi mega-kontinens nagy részét, amely 180 millió évvel ezelőtt a vulkánkitörések erőinek hatására kettévált és elsodródott egymástól.

Doleritpárkányok

A hatalmas lávaömléshez egy hatalmas, mélyen fekvő, olvadt kőzetből álló vízvezetékrendszer, az úgynevezett magma társult. A magmák a Föld belsejében 100 km mélységben olvadva keletkeztek, és felfelé szivárogtak a felszínre. A földkéreg bármely illesztését, repedését vagy gyenge pontját kihasználta volna a behatoló magma. Az üledékes kőzetek olyanok, mint a palacsintahalmok – nagyon vékony rétegek, amelyek között határozott elválasztó felületek vannak.

A felfelé behatoló magma vízszintesen injektálódott ezen elválasztó felületek mentén, több tíz vagy akár száz km hosszan. Ahogy a magma lehűlt, egy kemény, fekete kőzetet hozott létre (ami nem különbözik a bazaltláváktól), amit doleritnek nevezünk. Ahol a magma vízszintes rétegsíkba hatolt be, ott párkánynak nevezzük.

Mivel sokkal keményebbek, mint az alatta és felette lévő homokkövek és palák, ezek a doleritpárkányok alkotják a dél-afrikai Karoo tájra oly jellemző lapos tetejű dombokat. Tanulmányok kimutatták, hogy a Karoo szukcesszió vastagságának mintegy 10%-a doleritpárkányokból áll, az átlagos egyedi párkányvastagság 30 méter. Ahol a magma egy meredek törésben szilárdult meg, ott doleritgátnak nevezzük.

Az üledékes kőzetek rétegeit átvágó doleritgát. Grant Cawthorn

Gázcsapdák a kőzetekben

Ezeknek a halmoknak két nagyon különböző, potenciálisan gazdaságilag fontos aspektusa érdemel magyarázatot. Az első a gázmegőrzéssel kapcsolatos. Számos analógiát vontak már a világ üledékes képződményeiben található gáztartalmú palák és a dél-afrikai Karoo kőzetek között, és a gazdaságosság kontra környezet közismert kérdéseit hevesen vitatják.

A Karoo azonban az egyetlen példa, ahol bőségesen találhatók dolerit-pillérek. A doleritkitöréseknek két potenciálisan ellentétes hatása van. A gáz bomló szerves növényi anyagból keletkezett, amelyet vastag homok- és agyagrétegek alá temettek. A gáz általában nagyon lassan szivárogna felfelé a kőzetekben lévő apró pórusokon és tereken keresztül, amíg csapdába nem esne egy pórusmentes kőzetréteg alatt. Ezt a réteget vízhatlan rétegnek nevezzük.

A doleritsziklák ilyen vízáteresztő rétegeket alkotnak, és így jó csapdakőzetként működhettek a gáz számára. Így a doleritpárkány alatti kőzetek jó kutatási célpontot jelenthetnek.

De van egy ellentétes folyamat is. A magma 1200 Celsius fokon hatolt be. Ahogy lehűlt, felmelegítette a környező kőzeteket. Ennek a fűtési zónának a szélessége a doleritpárkány vastagságától függött. A legmagasabb hőmérséklet, amelyen a gáz megmaradhat, körülbelül 250 Celsius-fok, e hőmérséklet felett elég. Ezt a hőmérsékletet minden olyan környező kőzet meghaladja, amely magának a doleritnak a vastagságának a felén belül van (alul és felül egyaránt).

A 180 millió évvel ezelőtt az üledékes kőzetekben jelenlévő gáz a párkánytól ilyen távolságon belül megsemmisült volna. Így egy 30 méter vastagságú párkány elégetné az összes gázt 15 méteren belül a fölötte és alatta lévő 15 méteren belül. Számos felszíni helyen az üledékes kőzetekben igen szokatlan szerkezetet találtak.

A kőzetek megtörtek és újra cementálódtak, és nagymértékben megváltoztak. Ezeket a jellemzőket magas hőmérsékletű folyadékok és gázok mélységből történő felszabadulásának tulajdonítják. Bizonyítékai annak, hogy a doleritek intrúziója gázokat szabadított fel, amelyek felfelé áramlottak? Ha igen, akkor lehet, hogy kevesebb gáz van a vártnál. Nem tudjuk tehát, hogy a dolerit milyen hatást várhatunk a gázmegmaradás szempontjából.

Rejtett nikkel- és rézlelőhelyek

A második lehetséges gazdasági szempont a nikkel-réz-szulfid ásványosodással kapcsolatos. A világ nikkeltermelésének jelentős részét doleritokból bányásszák. A legjobb példa erre az oroszországi Szibériában található. Dél-Afrikában volt egy kis bánya nikkel-réz-szulfid ásványi anyagból Insizwában, Kokstad közelében, KwaZulu-Natalban. Az intrúzió 1000 m vastag.

Noha elhanyagolható mennyiségű ércet bányásztak ki, kémiai bizonyítékok vannak arra, hogy sokkal nagyobb lelőhelyeknek kellene előfordulniuk a bázisán. A logika szerint, ha a magmából egy nem keverhető, kénben gazdag folyadék válik ki (mint ahogyan az olaj elválik a víztől, vagy a lehűlő mosogatóvizes tálon zsírcseppek képződnek), a nikkel és a réz jelentős része kiválik a szulfidos folyadékba, amely aztán érclelőhelyet képez.

A megmaradt magma ezután az eredeti összetételéhez képest nikkelben és rézben megfogyatkozna. A “normál” bazalt és az Insizwa kőzetek közötti különbség alapján kiszámítható, hogy hatalmas tömegű nikkel-rézben gazdag szulfidnak kellene rejtőznie az intrúzió alatt.

Leave a comment

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.