Exploateringen av mineralfyndigheter ger alltid upphov till debatter om ekonomisk nödvändighet kontra miljöbevarande. Fracking för gas i Karoo-regionen i Sydafrika debatteras för närvarande livligt. Den här artikeln handlar inte om fracking, men den berör aspekter av gasbehållning eller gasförlust i Karoo-berggrunden. Den belyser också potentialen för andra mineralfyndigheter i samma område.

Bildning av bergarter i Karoo

Drakensbergen dominerar bergslandet Lesotho i södra Afrika och består helt och hållet av basaltiska lavor (som Hawaii).

Uppbrottet av dessa lavor avslutade en långvarig period av ackumulering av sedimentärt material från 300 till 180 miljoner år sedan – sand (nu gul sandsten), lera (nu blåsvart skiffer) och organiskt material, det sistnämnda gav upphov till Sydafrikas omfattande kolfyndigheter, ingen olja, men möjligen gasansamlingar.

Den sammanlagda tjockleken på dessa sedimentära lager och lavaströmmar nådde troligen 6 km respektive 2 km. Dessa sedimentära lager och lavaflöden täckte en stor del av Gondwana, den gamla megakontinent som bestod av Afrika, Sydamerika, Indien, Australien och Antarktis och som splittrades och drev isär på grund av krafter från vulkanutbrott för 180 miljoner år sedan.

Doleritkanter

I samband med det enorma utflödet av lava fanns det ett enormt djupt rörsystem av smält berg, kallat magma. Magma uppstod genom smältning på 100 km djup inne i jorden och infiltrerade sig uppåt till ytan. Alla skarvar, sprickor och svagheter i jordskorpan skulle ha utnyttjats av den invaderande magman. De sedimentära bergarterna är som högar av pannkakor – mycket tunna lager med tydliga skiljeytor emellan.

Magman som invaderade uppåt injicerade horisontellt längs dessa skiljeytor, i tiotals eller till och med hundra kilometer. När magman svalnade producerade den en hård, svart sten (inte olik basaltlava) som kallas dolerit. Där magman trängde in i ett horisontellt bäddplan kallar vi det för en sill.

Då den är mycket hårdare än de under- och överliggande sandstenarna och skifferna, bildar dessa doleritkullar de platttoppiga kullar som är så utmärkande för Karoo i Sydafrika. Studier har visat att Karoo-successionen innehåller cirka 10 % av sin tjocklek i form av doleritskikt med en genomsnittlig tjocklek på 30 meter. När magman har stelnat i en brant spricka kallar vi det för en dyke.

Doleritdyke som skär genom lager av sedimentära bergarter. Grant Cawthorn

Fångst av gas i bergarterna

Två mycket olika potentiellt ekonomiskt viktiga aspekter av dessa sills är värda att förklara. Den första gäller bevarandet av gas. Många analogier har dragits mellan de gasbärande skifferna i sedimentära formationer runt om i världen med Karoo-berggrunden i Sydafrika och de välkända frågorna om ekonomi kontra miljö debatteras livligt.

Däremot är Karoo det enda exemplet där det finns rikligt med doleritsills. Det finns två potentiellt motsatta effekter av doleritskiktet. Gasen bildades från nedbrytande organiskt växtmaterial som begravdes under tjocka lager av sand och lera. Gasen skulle normalt sett läcka uppåt mycket långsamt genom små porer och mellanrum i stenarna tills den fastnade under ett lager av sten som inte har några porer. Vi kallar det lagret för ogenomträngligt.

Doleritkällorna bildar sådana ogenomträngliga lager och kan därför ha fungerat som bra fångststenar för gasen. Således kan bergarterna under en doleritkärning utgöra ett bra mål för prospektering.

Men det finns också en motsatt process. Magman intruderade vid 1200 grader Celsius. När den svalnade värmde den upp de omgivande bergarterna. Bredden på denna uppvärmningszon berodde på tjockleken på doleritfilialen. Den högsta temperatur vid vilken gas kan överleva är cirka 250 grader Celsius, över den temperaturen förbränns den. Den temperaturen kommer att överskridas för alla omgivande bergarter som befinner sig inom halva tjockleken av själva doleriten (både över och under).

Alla gaser som fanns i de sedimentära bergarterna för 180 miljoner år sedan inom det avståndet från tröskeln skulle ha förstörts. En 30 meter tjock tröskel skulle alltså bränna all gas inom 15 meter ovanför och nedanför. På ett antal platser på ytan har man funnit att de sedimentära bergarterna uppvisar en mycket ovanlig struktur.

Rockarna har brutits sönder och åter cementerats och ändrats i stor utsträckning. Dessa egenskaper har tillskrivits utsläpp av vätskor och gaser med hög temperatur från djupet. Är de bevis för att intrusionen av doleriterna frigjorde gaser som strömmade uppåt? Om så är fallet kan det finnas mindre gas än väntat. Vi vet alltså inte vad vi kan förvänta oss att effekten av doleriten kan vara när det gäller gasbevarande.

Gömda nickel- och kopparfyndigheter

Den andra potentiella ekonomiska aspekten gäller nickel-kopparsulfidmineralisering. En betydande del av världens nickel bryts från doleriter. Det bästa exemplet finns i Sibirien, Ryssland. I Sydafrika fanns det en liten gruva för nickel-kopparsulfidmineralisering vid Insizwa, nära Kokstad, i KwaZulu-Natal. Intrusionen är 1 000 meter tjock.

Och även om försumbara mängder malm någonsin bröts, finns det kemiska bevis för att mycket större fyndigheter borde förekomma vid dess bas. Logiken är att om en omblandbar svavelrik vätska separeras från magman (som olja som separeras från vatten eller fettdroppar som bildas på en svalnande skål med diskvatten) skulle en betydande del av nickel och koppar extraheras i sulfidvätskan, som sedan bildar en malmförekomst.

Den återstående magman skulle då vara utarmad på nickel och koppar jämfört med sin ursprungliga sammansättning. Baserat på skillnaden mellan ”normal” basalt och Insizwa-stenarna är det möjligt att beräkna att enorma massor av nickel-kopparrik sulfid borde ligga gömda under intrusionen.

Lämna en kommentar

Din e-postadress kommer inte publiceras.