Schiste bitumineux est riche en matières organiques roches sédimentaires contenant du kérogène (matière organique insoluble dans Roche sédimentaire. Lorsqu'ils sont soumis à une chaleur intense, ces schistes produisent du pétrole. Les schistes bitumineux vont du brun au noir. Ils sont inflammables et brûlent avec une flamme de suie. Certains schistes bitumineux sont de véritables schistes dans lesquels des minéraux argileux sont prédominants. D'autres sont en fait calcaires et de les dolomites. Une grande partie de la matière organique d'origine des schistes bitumineux est méconnaissable, mais on pense qu'elle provient du plancton, des algues et des micro-organismes qui vivent dans les sédiments frais. Au cours des siècles précédents, de petites quantités de pétrole ont été extraites avec succès des schistes bitumineux. Au cours du siècle dernier, les schistes bitumineux ont été exploités avec des types de roches variant du schiste au marne et autres carbonates roches. Diverses usines pilotes ont été construites pour extraire le pétrole des schistes, mais les résultats commerciaux sont jusqu'à présent modestes.

Classification des schistes bitumineux

La classification est généralement classée en fonction de leur teneur en minéraux et de leur historique de dépôt. L'histoire de dépôt d'une roche sédimentaire est le type d'environnement dans lequel la roche s'est développée. L'histoire de dépôt d'un schiste bitumineux comprend les organismes et les sédiments qui ont été déposés, ainsi que la façon dont ceux-ci Cautions en interaction avec la pression et la chaleur.

Le diagramme de van Krevelen

Le diagramme de van Krevelen est une méthode de classification des schistes bitumineux en fonction de leur historique de dépôt. Le diagramme divise les schistes bitumineux selon l'endroit où ils se sont déposés : dans les lacs (lacustres), dans l'océan (marin) ou sur terre (terrestre).  

Les schistes bitumineux des milieux lacustres formés principalement d'algues vivant en eau douce, en eau salée ou en eau saumâtre. La lamosite et la torbanite sont des types de schistes bitumineux associés aux environnements lacustres. Les gisements de lamosite constituent certaines des plus grandes formations de schiste bitumineux au monde. Les gisements de torbanite se trouvent principalement en Écosse, en Australie, au Canada et en Afrique du Sud.

 Les schistes bitumineux des milieux marins se sont formés principalement à partir de dépôts d'algues et de plancton. Kukersite, tasmanite et marinite sont des types de schistes marins. Kukersite se trouve dans le bassin de schistes bitumineux de la Baltique en Estonie et en Russie. La tasmanite tire son nom de la région dans laquelle elle a été découverte, l'île de Tasmanie, en Australie. La marinite, le plus abondant de tous les schistes bitumineux, se trouve dans des environnements qui contenaient autrefois des mers larges et peu profondes. Bien que la marinite soit abondante, il s'agit souvent d'une fine couche et il n'est pas économiquement pratique de l'extraire. Les plus grands gisements de marinite au monde se trouvent aux États-Unis, s'étendant des États de l'Indiana et de l'Ohio au Kentucky et au Tennessee.

 Schistes bitumineux provenant d'environnements terrestres formés dans des tourbières peu profondes et des marécages à faible teneur en oxygène. Les dépôts étaient principalement des tiges cireuses ou liégeuses de plantes rustiques. Schiste de canal, également appelé cannel charbon ou «charbon de chandelle», est probablement le type le plus connu de schiste bitumineux terrestre. Le charbon de cannel était principalement utilisé comme combustible pour les lampadaires et autres éclairages au 19e siècle.

Classification des schistes bitumineux par teneur minérale

Le thym est classé en trois types principaux en fonction de sa teneur en minéraux : schiste riche en carbonate, schiste siliceux et schiste cannel.

 Les dépôts de schiste riches en carbonate contiennent de grandes quantités de carbonate minéraux. Les minéraux carbonatés sont constitués de diverses formes de l'ion carbonate (un composé unique de carbone et d'oxygène). Calcite, par exemple, est un minéral carbonaté commun dans les schistes riches en carbonates. La calcite est un composant principal de nombreux organismes marins. La calcite aide à former les coquilles et les extérieurs durs des huîtres, des étoiles de mer et des dollars des sables. Le plancton, les algues rouges et les éponges sont également d'importantes sources de calcite.

 Le schiste siliceux est riche en silice minérale ou dioxyde de silicium. Schiste siliceux formé d'organismes tels que des algues, des éponges et des micro-organismes appelés radiolaires. Les algues ont une paroi cellulaire en silice, tandis que les éponges et les radiolaires ont des squelettes ou des spicules en silice. Le schiste bitumineux siliceux n'est parfois pas aussi dur que le schiste riche en carbonate et peut être plus facilement exploité.

 Le schiste de Cannel a des origines terrestres et est souvent classé comme charbon. Il est composé de restes de résine, de spores et de matériaux liégeux provenant de plantes ligneuses. Il peut contenir les minéraux inertinite et vitrinite. Le schiste de Cannel est riche en hydrogène et brûle facilement.

Composition du schiste bitumineux

La composition du schiste bitumineux peut varier selon le mécanisme de dépôt et le cadre. La composition de la matière organique d'origine peut avoir un impact sur la composition chimique du kérogène incorporé.

Facteurs de qualité

La qualité du schiste bitumineux est importante pour déterminer son aptitude à la production. Certains des déterminants importants de la qualité comprennent :

  • Richesse/Teneur (litres par tonne l/t))
  • Teneur en matière organique (en pourcentage du poids)
  • Teneur en hydrogène,
  • Teneur en humidité, et
  • Concentrations de contaminants, y compris :
  • Azote et
  • Soufre et les métaux.

Richesse/Niveau

L'attrait commercial de tout gisement de schiste bitumineux dépend de la richesse du schiste. Les qualités commercialement intéressantes de schiste bitumineux contiennent 100 l/t ou plus. Certains gisements de schiste bitumineux contiennent 300 l/t (4). La richesse peut en fait entraîner des rendements supérieurs à ceux déterminés par Fischer Assay en raison de l'efficacité du traitement. Les schistes bitumineux varient considérablement en termes de richesse ou de qualité, qui est déterminée par le pourcentage de carbone organique dans le minerai. Le rendement est une expression du volume d'huile de schiste qui peut être extrait du schiste bitumineux. La richesse du schiste bitumineux peut être évaluée par des méthodologies telles que Fischer Assay, qui est la méthode traditionnelle, mais peut ne pas fournir le volume potentiel total de pétrole pouvant être produit à partir du schiste. Une méthode plus récente, connue sous le nom de Rock-Evaluation, peut fournir une meilleure mesure du rendement potentiel réel (5).

Récupérabilité

Le volume de schiste bitumineux est souvent exprimé comme le schiste bitumineux en place. Il s'agit d'une estimation du volume total de schiste bitumineux contenu dans le minerai en tenant compte de la qualité de la ressource. Certains gisements ont également des estimations des ressources récupérables qui prennent en compte des facteurs supplémentaires pour déterminer le volume de schiste qui peut réellement être extrait du minerai. Il existe des variations dans le degré d'évaluation ou de caractérisation des gisements individuels dans le monde ; ainsi, le volume d'huile de schiste n'est pas entièrement connu.

Formation de schiste bitumineux

Le schiste bitumineux est formé de matière organique qui peut avoir plusieurs origines différentes. Elle est souvent catégorisée selon l'origine de la matière organique en trois grandes catégories : terrestre, lacustre et marine (2).

  • Le schiste bitumineux terrestre est formé à partir de matières organiques, de matières végétales et animales qui vivaient autrefois sur terre, semblable à la matière qui produit du charbon.
  • Le schiste bitumineux lacustre descend des restes d'algues d'eau douce ou saumâtre.
  •  Les gisements de schistes bitumineux marins sont le résultat d'algues d'eau salée, d'acritarches et de dinoflagellés.

L'origine du schiste bitumineux peut avoir un impact sur sa qualité et/ou sur les autres minéraux qui se trouvent dans le gisement

Distribution

Des gisements de schiste bitumineux peuvent se trouver à différentes profondeurs sous la surface. Le schiste bitumineux est présent dans près de 100 gisements majeurs dans 27 pays du monde (3). On le trouve généralement à des profondeurs peu profondes de moins de 900 mètres, alors que des zones géologiques plus profondes et plus chaudes sont nécessaires pour former du pétrole conventionnel. Certains gisements sont proches de la surface dans des lits de schiste relativement minces. D'autres gisements peuvent être trouvés plus profondément sous la surface (plus de 300 mètres) dans des lits très épais (300 mètres ou plus d'épaisseur).

Caractéristiques et propriétés

Le thym se trouve dans différents types de roches hôtes, mais la plupart des gisements sont à base de carbonate ou de silice. Le type de roche qui compose le corps de schiste affecte les approches d'extraction et de chauffage, la teneur en humidité et les émissions d'air et de carbone libérées pendant le traitement. Les schistes bitumineux à base de silice et d'argile ont tendance à avoir des teneurs en humidité plus élevées. La roche carbonatée peut s'effriter lors de l'extraction, du concassage et de la manipulation, créant de petites particules appelées fines. Les amendes nécessitent des approches de cornue différentes de celles du schiste en morceaux. Les fines peuvent également contaminer l'huile de schiste avec des particules difficiles à éliminer. La roche carbonatée se décompose également lorsqu'elle est soumise à des températures élevées, provoquant la création et la libération d'émissions de dioxyde de carbone.

Ressources mondiales de schiste bitumineux

Les ressources mondiales de schiste bitumineux sont caractérisées à des degrés divers. La ressource la plus importante, les gisements des États-Unis, contient environ 75 % des ressources mondiales de schiste bitumineux et on en sait beaucoup sur la qualité et l'étendue de ces ressources. Cependant, il existe de nombreux gisements dans le monde dont on sait peu de choses sur la qualité et l'étendue de la ressource.

Utilisations du schiste bitumineux

Les gens utilisent le schiste bitumineux depuis des milliers d'années. Les anciens Mésopotamiens utilisaient l'huile de schiste pour paver les routes et calfeutrer les navires. Les anciens Mongols trempaient la pointe de leurs flèches dans l'huile de schiste pendant les batailles, envoyant des flèches enflammées sur leurs ennemis. Au Moyen-Orient, l'huile de schiste collante était même un composant des mosaïques décoratives.

 L'industrie moderne du schiste a commencé au 19ème siècle. Cette industrie utilisait des procédés industriels pour chauffer le schiste afin d'en extraire le pétrole. L'huile de schiste était utilisée pour une variété de produits, y compris la cire de paraffine.

 Les pays européens, et plus tard les États-Unis, ont commencé à extraire le schiste bitumineux et l'huile de schiste et à les brûler comme sources de carburant. Les premières installations d'extraction de schiste aux États-Unis ont été établies dans la vallée de la rivière Ohio, dans les États de Pennsylvanie, d'Ohio, de Virginie-Occidentale et du Kentucky.

 L'extraction et le traitement de l'huile de schiste est un processus coûteux et difficile. Charbon, pétrole, et le gaz naturel sont moins chers à extraire. L'Australie, le Brésil, la Suisse, la Suède, l'Espagne et l'Afrique du Sud ont commencé à exploiter le schiste bitumineux aux XIXe et XXe siècles, mais ils ont tous arrêté la production dans les années 19. Les États-Unis ont cessé la production au début des années 20.

 De nombreux pays, dont l'Estonie, la Chine et le Brésil, continuent de dépendre du schiste bitumineux comme combustible. Il est brûlé pour générer de l'électricité, est un composant des industries chimiques et des sous-produits sont utilisés dans la production de ciment.

Bibliographie

  • En ligneBonewitz, R. (2012). Roches et minéraux. 2e éd. Londres : DK Publishing.
  • Knaus, E., Killen, J., Biglarbigi, K. et Crawford, P. (2010). Un aperçu des ressources de schiste bitumineux. Dans la série de symposiums de l'ACS (Vol. 1032, pp. 3-20). Presse universitaire d'Oxford.
  • Société, N. (2019). schiste bitumineux. [en ligne] National Geographic Society. Disponible sur : https://www.géographique nationale.org/encyclopedia/oil-shale/ [Consulté le 9 mai 2019].