鉱床の開発には、常に経済的必要性と環境保全の問題がつきまといます。 南アフリカのカルー地方では、現在、ガスの採掘が盛んに議論されている。 この記事はフラッキングに関するものではありませんが、カルー岩石中のガスの保持または喪失の側面について触れています。

カルー地域の岩石の形成

ドラケンスバーグは、アフリカ南部のレソトの山国を支配し、全体が玄武岩質の溶岩(ハワイと同じ)で構成されています。

これらの溶岩の噴火は、3億年から1億8000万年前までの長期にわたる堆積物の蓄積の期間を終わらせた。砂(現在の黄色砂岩)、粘土(現在の青黒い頁岩)、有機物で、後者は南アフリカの広大な石炭堆積物を作り、油はないがおそらくガスの蓄積はある。

これらの堆積層の合計厚さはおそらく6km、溶岩流は2kmに達していた。 これらの堆積層と溶岩は、1億8000万年前に火山噴火の力によって分裂し、漂流したアフリカ、南米、インド、オーストラリア、南極大陸の古代巨大大陸であるゴンドワナ大陸の大部分を覆っていたのである。

ドレライトシル

広大な溶岩の流出と関連して、マグマと呼ばれる溶けた岩石の巨大な深部配管系がありました。 マグマは地球内部100kmの深さで融解して発生し、地表まで浸透してきた。 地殻の継ぎ目や割れ目、弱点があれば、マグマが侵入してきたのです。 堆積岩は、パンケーキのように薄い層で、その間にはっきりとした分離面があります。

上方から侵入したマグマは、この境界面に沿って数十kmから百kmにわたって水平に噴射し、マグマが冷えると、ドレライトと呼ばれる硬くて黒い岩石(玄武岩ラバストに似ています)を生成しました。 マグマが水平な層理面に侵入したところをシルと呼ぶ。

このドレライトは、下層や上層の砂岩や頁岩よりもはるかに硬いので、南アフリカのカルー地方の特徴である平坦な頂の丘陵を形成しています。 カルーの地層は、その厚さの約10%がドレライト岩で、個々の岩の厚さは平均30mであることが分かっています。

堆積岩の層を横切るドレライトダイク(Dolerite Dyke)。 Grant Cawthorn

Trapping of gas in the rocks

これらのシルの経済的に重要な2つの非常に異なる側面について、説明する価値があります。 第一は、ガスの保存に関するものである。 世界中の堆積層にあるガスを含むシェールと南アフリカのカルー岩の間には多くの類似点があり、経済性と環境に関するよく知られた問題が活発に議論されている

しかし、カルーは豊富なドレライトシルを持つ唯一の例である。 ドレライトシルには、潜在的に相反する2つの作用がある。 厚い砂と粘土の層の下に埋まっていた有機植物を分解してガスが形成された。 ガスは通常、岩石の中の小さな孔や隙間を通って非常にゆっくりと上方に漏れ、孔のない岩石の層の下に閉じ込められる。 その層を不透水層と呼びます。

このような不透水性の層を形成しているドルーサイト丘陵は、ガスを閉じ込めるのに適した岩石として機能したのでしょう。 従って、このようなシルの下にある岩石は、良い探査対象になるかもしれません。

しかし、これとは逆のプロセスもあります。 1200℃のマグマが侵入したのです。 それが冷えるにつれて、周囲の岩石を加熱した。 この加熱帯の幅は、ドレライトシルの厚さに依存した。 ガスが生存できる最高温度は約250度で、それ以上になると燃えてしまう。 その温度は、ドレライト自体の厚さの半分以内の周囲の岩石すべて(上も下も)で超えてしまいます。

1億8千万年前の堆積岩の中で、その距離内に存在したガスは、シルの中で破壊されていたでしょう。 したがって、厚さ30mのシルは、上下15m以内のガスをすべて燃やすことになる。 地表の多くの場所で、堆積岩が非常に珍しい構造を示していることが分かっている。

岩石は破壊と再セメントを繰り返し、広範囲に渡って変質している。 これらの特徴は、深部からの高温流体やガスの放出に起因するとされている。 これは、ドレライトの貫入によってガスが放出され、それが上方に流出した証拠なのでしょうか。 もしそうなら、ガスは予想より少ないかもしれない。 そのため、ガスの保存という点では、どのような効果を期待すればよいのかわかりません。

隠されたニッケル・銅鉱床

第2の経済的側面は、ニッケル・銅の硫化鉱床に関するものである。 世界のニッケルのかなりの割合が、ドレライトから採掘されている。 その最たるものが、ロシアのシベリアである。 南アフリカでは、クワズールー・ナタール州のコクスタッドに近いインシズワに、ニッケル・銅硫化物鉱床の小さな鉱山が1つありました。 5377>

ごくわずかな量の鉱石しか採掘されなかったが、その底部にはもっと大きな鉱床が存在するはずだという化学的な証拠がある。 その論理は、もしマグマから混じりけのない硫黄に富んだ液体が分離したら(水から油が分離するように、あるいは洗濯水の入った冷却ボウルに油滴ができるように)、かなりの割合のニッケルと銅が硫化液に抽出され、鉱床になるであろうということである。

残ったマグマは、元の組成に比べてニッケルと銅が減少しています。 通常の玄武岩とインシズワ岩の違いから、莫大な量のニッケル・銅に富む硫化物が貫入物の下に隠されているはずだと計算することが可能である。

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