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米国のオイルシェール： アメリカ合衆国、ユタ州、ワイオミング州のコロラド州のグリーンリバーフォーメーションの下にある地域の地図（Dyni、2005年以降）、および米国東部の地表の採掘可能なデボン紀オイルシェールの主要地域（マシューズと1980年以降）。クリックして地図を拡大します。
米国には、先カンブリア時代から第三紀までのオイルシェールの堆積物が数多く存在します。最も重要な2つの鉱床は、コロラド州、ワイオミング州、ユタ州の始新世グリーンリバーフォーメーションと、米国東部のデボン紀-ミシシッピ州黒頁岩です。ペンシルバニア時代の石炭鉱床に関連するオイルシェールも米国東部にあります。他の鉱床はネバダ州、モンタナ州、アラスカ州、カンザス州などにあることが知られていますが、これらは少なすぎるか、グレードが低すぎるか、まだ十分に調査されていません（Russell、1990、p。82-157）このレポートの目的のためのリソースと見なされます。それらのサイズとグレードのため、ほとんどの調査はグリーン川とデボン紀-ミシシッピアン鉱床に焦点を合わせています。
グリーンリバーフォーメーション：
-地質学
グリーン川層の湖成堆積物は、始新世初期から中期にかけてコロラド州、ワイオミング州、ユタ州のいくつかの堆積構造盆地で65,000 km2を占める2つの大きな湖に堆積しました。 Uinta Mountainの隆起とその東方向の延長であるAxial Basin背斜がこれらの盆地を分離しています。グリーンリバーレイクシステムは、温帯から亜熱帯気候の時代に1000万年以上にわたって存在していました。彼らの歴史の一部の間、湖の流域は閉鎖され、水は高度に塩分になった。
流入する河川水の量の変動は、陸地由来の砂岩とシルト岩のベッドを備えたマーリー湖成層の広範囲の交絡によって証明されるように、湖の大きな膨張と収縮を引き起こしました。乾燥した時期には、湖は縮小し、水はますます塩分とアルカリ性になりました。可溶性炭酸ナトリウムと塩化物の湖水含有量は増加したが、溶解性の低い二価Ca + Mg + Fe炭酸塩は有機物に富む堆積物で沈殿した。最も乾燥した時期に、湖の水はナーコライト、岩塩、トロナの層を沈殿させるのに十分な塩分に達しました。堆積物の間隙水は、他の多くの自生炭酸塩およびケイ酸塩鉱物とともに、ナーコライト、ショートタイト、およびドーソナイトの播種結晶を沈殿させるのに十分な塩水でした（Milton、1977）。
鉱物学の注目すべき側面は、自生硫酸塩鉱物の完全な欠如です。硫酸塩はおそらく湖に流入する河川水の主要な陰イオンでしたが、次の一般的な酸化還元反応によると、硫酸塩イオンはおそらく湖および堆積物の水中の硫酸塩還元細菌によって完全に消費されました。
2CH2O + SO4-2 ？ 2HCO3-1 + H2S
還元される硫酸塩のモルごとに、2モルの重炭酸塩が形成されることに注意してください。結果として生じる硫化水素は、利用可能なFe ++と反応して硫化鉄鉱物として沈殿するか、ガスとして堆積物から逃げる可能性があります（Dyni、1998）。炭酸塩の他の主要な供給源には、炭酸カルシウムを分泌する藻類、ケイ酸塩鉱物の加水分解、および流入する流れからの直接投入が含まれます。
始新世グリーンリバー湖の温かいアルカリ性湖水は、オイルシェール中の有機物の主要な前駆物質であると考えられている藍藻類（シアノバクテリア）の豊富な成長のための優れた条件を提供しました。淡水化の時期には、湖にはさまざまな魚、エイ、二枚貝、腹足類、オストラコード、およびその他の水生動物が生息していました。湖の周辺地域は、陸上植物、昆虫、両生類、カメ、トカゲ、ヘビ、ワニ、鳥、および多数の哺乳類動物の大規模で多様な集合体を支えていました（McKenna、1960; MacGinitie、1969; and Grande、1984）。
-歴史的発展
ユタ州コロラド州のグリーンリバーフォーメーションでのオイルシェールの発生は、長年にわたって知られています。 1900年代初期には、グリーンリバー鉱床がシェールオイルの主要な資源であることが明確に確立されました（Woodruff and Day、1914; Winchester、1916; Gavin、1924）。この初期の期間に、モンタナ州のペルム紀の海洋リン層のオイルシェール（ボーエン、1917年;コンディット、1919年）およびネバダ州エルコ近くの第三紀の湖底のオイルシェール（ウィンチェスター、 1923）。
1967年、米国内務省は、グリーンリバーオイルシェール鉱床の商業化を調査するための広範なプログラムを開始しました。 1973-74年のOPEC石油禁輸に起因する石油価格の劇的な上昇は、1970年代から1980年代初頭にかけてオイルシェール活動の復活を引き起こしました。 1974年に、コロラド州、ユタ州、ワイオミング州の公共オイルシェール土地のいくつかの区画が、連邦プロトタイプオイルシェールリースプログラムの下で競争入札にかけられました。コロラド州では2区画（C-aおよびC-b）、ユタ州では2区画（U-aおよびU-b）が石油会社にリースされました。
垂直シャフト、部屋と柱の入り口、修正された現場レトルトを含む大規模な地下採掘施設が、トラクトC-aとC-bに建設されましたが、シェールオイルはほとんどまたはまったく生産されませんでした。この間、Unocal Oil Companyは、Piceance Creek盆地の南側の私有地にオイルシェール施設を開発していました。施設には、露天掘り、10,000バレル/日（1,460トン/日）のレトルト、アップグレードプラントを備えたルームアンドピラー鉱山が含まれていました。エクソン社は、ユノカルの所有地から数マイル北に、露天掘り、運搬道路、廃石投棄場、貯水池とダムを備えた部屋と柱の鉱山を開設しました。
1977-78年、米国鉱山局は、オイルシェールのより深い鉱床の研究を行うために、ピケーンスクリーク盆地の北部にいくつかの部屋と柱の入り口を持つ深さ723 mのシャフトを含む実験鉱山を開設しました。ナーコライトとドーソナイトが混在しています。サイトは1980年代後半に閉鎖されました。
ユタ州のU-a / U-b管路に約8000万ドルが3つのエネルギー会社によって費やされ、深さ313 mの垂直シャフトと傾斜した運搬方法をオイルシェールの高級ゾーンに沈め、いくつかの小さなエントリを開きました。他の施設には、鉱山サービスビル、上下水道施設、および貯水ダムが含まれていました。
Geokinetics、Inc.と米国エネルギー省が資金を提供したU-a / U-b路の南に位置するSeep Ridgeプロジェクトは、浅い現場でのレトルト法によりシェールオイルを生産しました。数千バレルのシェールオイルが生産されました。
Unocalオイルシェール工場は、Green River層からシェールオイルを生産する最後の主要プロジェクトでした。プラント建設は1980年に始まり、鉱山、レトルト、プラントのアップグレード、その他の施設の建設のための設備投資は6億5,000万ドルでした。 Unocalは657,000トン（約4.4百万bbl）のシェールオイルを生産し、米国政府が一部助成したプログラムの下で輸送燃料やその他の製品に精製するためにシカゴに出荷されました。操業の最後の数ヶ月の平均生産率は、1日あたり約875トン（約5,900バレル）のシェールオイルでした。施設は1991年に閉鎖されました。
過去数年間で、シェルオイルカンパニーは、独自の現場技術によってシェールオイルを回収する実験フィールドプロジェクトを開始しました。プロジェクトに関するいくつかの詳細が公表されており、現在までの結果（2006年）は継続的な研究を支持しているようです。
-シェールオイルリソース
コロラド州のグリーンリバーオイルシェール鉱床の知名度が高まるにつれて、資源の推定値は1916年の約200億バレルから、1961年の9000億バレル、1989年の1兆バレル（約1,470億トン）に増加しました（ウィンチェスター、 1916、p.140; Donnell、1961; Pitman and others、1989）。 Piceance Creek盆地の岩層セクションとオイルシェールゾーンごとの資源の概要を図17に示します。
ユタ州とワイオミング州のグリーンリバーオイルシェール資源は、コロラド州のものほど有名ではありません。 Trudellおよびその他（1983年、57ページ）は、約5,200 kmの地域におけるシェールオイルの測定および推定資源を計算しました。2 ユタ州東部のウインタ盆地では2,140億バレル（310億トン）で、そのうち約3分の1はマホガニーの豊かなオイルシェール地帯にあります。カルバートソンら（1980年、17ページ）は、ワイオミング州南西部のグリーンリバー盆地のグリーンリバーフォーメーションのオイルシェール資源を2,440億バレル（約350億トン）のシェールオイルと推定しました。
その他のリソースは、ワイオミング州南西部のグリーンリバー流域の東にあるワサキー流域にもあります。 Trudellら（1973）は、ワサキエ盆地の西側にあるキニーリムのグリーンリバーフォーメーションのいくつかのメンバーが、3つのコアホールに低〜中程度のオイルシェールのシーケンスを含むと報告しました。 Laney Memberのオイルシェールの2つのシーケンスは、厚さ11および42 m、平均63 l / tで、平方キロメートルあたり最大870万トンの原位置のシェールオイルを表しています。ワサキエ流域の資源の総推定値は、地下データの不足について報告されていません。
-その他の鉱物資源
化石エネルギーに加えて、コロラド州のグリーンリバーオイルシェール鉱床には、ナーコライト（NaHCO3）とドーソナイト。両方の鉱物は、盆地の深部北部で高品位オイルシェールと混合されています。 Dyni（1974）は、nahcoliteの総資源量を290億トンと推定しました。 Beardとその他（1974）は、ほぼ同じ量のナーコライトと170億トンのドーソナイトを推定しました。両方のミネラルにはソーダ灰（Na2CO3）ドーソナイトには、アルミナ（Al2O3）コンテンツ。後者の鉱物は、オイルシェール作戦の副産物として回収される可能性が最も高い。 1社は、約600 mの深さでPiceance Creek盆地の北部で重炭酸ナトリウムを製造するためのナコライトのソリューションマイニングです（Day、1998）。別の会社は2004年にナフライトの採掘を中止しましたが、現在はワイオミングトロナ鉱床から得られたソーダ灰を処理して重炭酸ナトリウムを製造しています。
ワイオミング州南西部のグリーンリバー流域のグリーンリバーフォーメーションのウィルキンスピークメンバーには、オイルシェールだけでなく、トロナ（Na2CO3.NaHCO3.2H2O）。トロナ資源は、厚さ1.2から9.8 mの22床で1,150億トン以上と推定されています（Wiig and others、1995）。 1997年、5つの鉱山からのトロナ生産量は1650万トンでした（Harris、1997）。トロナはソーダ灰（Na2CO3）ボトルや板ガラス、重曹、石鹸、洗剤、廃棄物処理薬品、その他多くの工業薬品の製造に使用されます。 1トンのソーダ灰は、約2トンのトロナ鉱石から得られます。ワイオミングトロナは、米国のソーダ灰のニーズの約90％を供給しています。また、ワイオミング州のソーダ灰の総生産量の約3分の1が輸出されています。
Piceance Creek盆地の深部では、Green Riverオイルシェールには天然ガスの潜在的な資源が含まれていますが、その経済回復には疑問があります（Cole and Daub、1991）。天然ガスは、ワイオミング州南西部のグリーンリバーオイルシェール鉱床や、おそらくユタ州のオイルシェールにも存在しますが、量は不明です。コロラド州、ワイオミング州、ユタ州のグリーンリバーフォーメーションのオイルシェールと鉱物資源の概要を表8に示します。
東デボン紀-ミシシッピ州オイルシェール：
-堆積環境
後期デボン紀およびミシシッピ紀初期の黒色の有機物に富む海洋頁岩と関連堆積物2 米国東部で。これらの頁岩は長年天然ガスの資源として利用されてきましたが、シェールオイルとウランの潜在的な低品位資源としても考えられてきました（Roen and Kepferle、1993; Conant and Swanson、1961）。
長年にわたり、地質学者は、チャタヌーガ、ニューアルバニー、オハイオ、サンベリー、アントリムなどを含むこれらの頁岩と関連する岩に多くの地元の名前を付けてきました。米国東部のこれらの岩石の層序、構造、ガスポテンシャルを詳述した一連の論文が、米国地質調査所（Roen and Kepferle、1993）によって公開されました。
黒い頁岩は、ミシシッピ川の東の米国中部および東部の大部分を覆っていた大きな海上で、デボン紀後期およびミシシッピ初期に堆積した。この地域には、アパラチア盆地に向かって東に傾斜する西側の広くて浅い内部プラットフォームが含まれていました。デボン紀-ミシシッピアン黒色頁岩の底部までの深さは、内陸プラットフォームの表面露出からアパラチア盆地の堆積軸に沿った2,700 m以上までの範囲に及びます（de Witt and 1993、彼らのpl。1）。
デボン紀後期の海は比較的浅く、最小限の海流と波の作用があり、スウェーデンのミョウバン頁岩がヨーロッパに堆積した環境とよく似ていました。黒い頁岩中の有機物の大部分はアモルファスbit青石ですが、次のような構造化された化石生物がいくつかあります タスマナイト、ボツリオコッカス、フォースティア、 そして、他のものが認識されています。コノドントと舌状腕足類は、いくつかのベッドを通じて控えめに分布しています。有機物の多くは無定形で、起源は不確かですが、一般的にはその多くは浮遊性藻類に由来すると考えられています。
デボン紀の海の遠位部では、有機物は非常にゆっくりと蓄積し、非常に細かく粘土質の堆積物とともに、潜伏生物のない酸素の少ない水の中に堆積しました。コナントとスワンソン（1961、54ページ）は、テネシー州の内部プラットフォームに堆積したチャタヌーガ頁岩の上部30 cmは、15万年もの堆積を示すと推定しました。
黒色の頁岩は、盆地の東にあるアパラチア山脈の高地からデボン紀の海に流された砕屑性堆積物の量が増加するため、アパラチア盆地の東側に厚くなります。黄鉄鉱と白鉄鉱は豊富な自生鉱物ですが、炭酸塩鉱物は鉱物のごく一部です。
-リソース
オイルシェール資源は、黒い頁岩が最も豊かで表面に最も近いインテリアプラットフォームの部分にあります。古くからレトルトで油を生産することが知られていましたが、デボン紀-ミシシッピ語の黒頁岩の有機物は、グリーンリバー油頁岩の有機物の約半分しか産出せず、これは有機物の種類の違いに起因すると考えられています（または有機炭素の種類）オイルシェールのそれぞれに。デボン紀-ミシシッピ州のオイルシェールは、グリーンリバーオイルシェールよりも脂肪族有機炭素に対する芳香族有機炭素の比率が高く、物質収支フィッシャーアッセイにより、シェールオイルがはるかに少なく、残留炭素の割合が高いことが示されています（Miknis、1990）。
デボン紀-ミシシッピ州のオイルシェールを水素化還元することで、フィッシャーアッセイで決定された値の200％以上を石油収量を増やすことができます。対照的に、ハイドロレトルトによる有機物のオイルへの変換は、グリーンリバーオイルシェールでははるかに少なく、フィッシャーアッセイ値の約130〜140パーセントです。他の海洋オイルシェールも、フィッシャーアッセイの300パーセント以上の収率で、水素化レトルトに好意的に反応します（Dyniなど）、1990年。
Matthews and others（1980）は、インテリアプラットフォームの有機物が豊富で、露天掘りで採掘できるほど地表に近いエリアで、デボン紀-ミシシッピ州のオイルシェールを評価しました。アラバマ州、イリノイ州、インディアナ州、ケンタッキー州、オハイオ州、ミシガン州、ミズーリ州東部、テネシー州、およびウェストバージニア州の調査結果は、地表近くの採掘可能な資源の98％がケンタッキー州、インディアナ州、テネシー州にあることを示しました（Matthews、1983） 。
マシューズなどが使用したデボン系ミシシッピ州のオイルシェール資源の評価基準（1980）は次のとおりです。
- 有機炭素含有量：= 10重量パーセント
- 表土：= 200 m
- ストリップ比：= 2.5：1
- 頁岩層の厚さ：= 3 m
- 露天掘りとハイドロレトルト
これらの基準に基づいて、デボン紀からミシシッピ州までのシェールオイルの総資源量は、423億バレル（610億トン）と推定されました。