Ten earthcache
Współrzędne startowe zaprowadziły cię w okolice odsłonięcia skalnego łupków menilitowych. Możesz tu zostawić samochód. Łupki menilitowe stanowiły skałę macierzystą dla występującej w tym rejonie ropy naftowej. W skałach tych można znaleźć liczne skamieniałości ryb oraz innych organizmów, np. glonów, charakterystycznych dla środowiska morskiego. Większe widać gołym okiem, mniejsze są dostrzegalne dopiero pod mikroskopem.
W celu zaliczenia tego earthcache’a odpowiedz na poniższe pytania. Odpowiedzi znajdziesz w listingu oraz w terenie, na miejscu współrzędnych waypointa - punktu obserwacji odsłonięcia i łupków (N 49° 36.395 E 021° 43.968).
- Co to jest skała zbiornikowa?
- Wyjaśnij, z czego wynika kolejność warstw substancji w pułapce złożowej.
- W miejscu odsłonięcia możesz zaobserwować różne układy warstw skalnych. Jak układają się (jaki mają kierunek) warstwy widoczne po twojej prawej stronie, gdy stoisz na wprost odsłonięcia (na południowym-wschodzie)?
- U podnóża odsłonięcia zalega duża ilość łupków skalnych. Opisz ich wygląd i właściwości: czy mają jednolity kolor? Czy są podobnej wielkości? Czy łatwo można je rozłupać?
Odsłonięcie łupków menilitowych w miejscu earthcache'a
Co to jest ropa naftowa?
Ropa naftowa to naturalna, ciekła substancja będąca mieszaniną związków wodoru i węgla (węglowodorów). Ropa może zawierać różne proporcje zanieczyszczeń w postaci związków tlenu, siarki, azotu i metali ciężkich. W zależności od składu chemicznego istnieją różne rodzaje ropy naftowej. Może występować w różnych kolorach, od jasnożółtego, przez zielonkawy, brunatny do czarnego. Termin petroleum pochodzi od łacińskich słów: petra (skała) i oleum (olej). Stąd wzięło się określenie ropy naftowej – olej skalny. Występuje pod ziemią i pod dnami mórz. Ropa naftowa jest cennym produktem energetycznym, ale jest również szeroko wykorzystywana w przemyśle chemicznym. Służy do produkcji tak wielu różnych rzeczy, że do głowy by wam to nie przyszło.
Jak powstała ropa naftowa?
W różnych źródłach można znaleźć informacje o dwóch głównych teoriach powstania ropy: organicznej i nieorganicznej. Ponieważ wydaje się, że obecnie ta druga teoria, w przeciwieństwie do pierwszej, nie znajduje potwierdzenia, nie będziemy się nad nią zatrzymywać.
Teoria organiczna przyjmuje, że ropa naftowa powstała z martwych organizmów, które opadały na dno morza. Tymi obumierającymi organizmami były rozmaite szczątki zwierzęce i roślinne, ale przede wszystkim roślinny plankton, czyli bardzo drobne organizmy. Nie wystarczyło jednak, by ogromne ilości wymarłego planktonu opadły na dno, żeby powstała ropa. Musiały zaistnieć jeszcze odpowiednie warunki. Po pierwsze, potrzebne było środowisko beztlenowe, ponieważ w procesie rozkładu organicznej materii brały udział bakterie beztlenowe. Już same opadające i rozkładające się szczątki zużywały tlen tworząc tym samym środowisko beztlenowe. W pewnym sensie jest to też proces samonapędzający się, bo rozkładające się szczątki wytarzają produkty (np. siarkowodór), które sprzyjają wymieraniu żyjących jeszcze organizmów.
Samo zużycie tlenu to jednak za mało, musiał zostać także zablokowany dopływ tlenu z innych partii morza, czyli wód bogatych w tlen. Rolę izolacji dla procesów chemicznych zachodzących w rozkładających się szczątkach organizmów pełniły opadające na dno warstwy mułu, iłów, piasków i innych osadów. W ten sposób tworzyły się kolejne warstwy osadów i powstawała skała bogata w materię organiczną – skała macierzysta (w której powstanie ropa). Ale obumarłe szczątki planktonu nie przekształcają się tak od razu w ropę naftową. W procesie przemiany materii organicznej w warunkach beztlenowych powstawał kerogen, nazywany niedojrzałą ropą. Jest to substancja woskowa w postaci drobnych czarnych ziaren rozproszonych w skałach. Stąd jednak jeszcze daleka droga do powstania ropy. Potrzebna była odpowiednio wysoka temperatura oraz ciśnienie.
Pamiętajmy, że procesy te trwały miliony lat. Opadający osad morski przykrywał rozkładającą się materię organiczną, wciskał ją w głąb ziemi, gdzie dopiero na głębokości 2 km panowała temperatura (powyżej 60° C), która pozwoliła na rozpoczęcie reakcji chemicznych, w których wyniku powstała ropa. W temperaturze 60-170° C zachodzi zjawisko katagenezy, czyli przekształcenia kerogenu w ropę naftową. Kolejne stadium przemian to metageneza, zachodząca w temperaturze 200-250°C, której produktem jest gaz ziemny.
Jakie skały są charakterystyczne dla procesu powstania ropy?
Do powstania ropy naftowej potrzebna była skała macierzysta z dużymi zasobami materii organicznej. Ze skały macierzystej ropa przemieszczała się i gromadziła się w tzw. skale zbiornikowej, która musiała charakteryzować się przepuszczalnością (żeby ropa mogła do niej napłynąć). Od góry złoże musiało być izolowane skałą nieprzepuszczalną. W przeciwnym wypadku, ropa by się rozproszyła. Przemieszczanie się ropy określa się mianem migracji. Przyczynami tego przemieszczania mogą być siły grawitacyjne, zjawiska kapilarne, ruchy tektoniczne, dyfuzja, a także ciśnienie hydrauliczne i statyczne wywołane oddziaływaniem ciężaru skał.
W Karpatach skałami macierzystymi są głównie różnego rodzaje łupki z okresu kredy i paleogenu, między innymi łupki menilitowe, łupki pstre, a także ciemne łupki dolnokredowe. Skały zbiornikowe to piaskowce ciężkowickie. Z kolei izolujące warstwy nieprzepuszczalne zbudowane są z łupków mułowcowych lub iłowcowych.
Co to jest pułapka złożowa?
To miejsce gromadzenia się ropy naftowej charakteryzujące się wypukłym ku górze kształtem występujące w skale zbiornikowej i zabezpieczone skałą uszczelniającą, która uniemożliwia odpływ cieczy. Zwykle w takiej pułapce występują trzy warstwy: u podstawy znajduje się woda, powyżej ropa naftowa, a nad nią gaz. Istnienie pułapek złożowych jest kluczowe dla powstania złóż. Jak już wiemy, ropa może powstać głęboko w ziemi, bo tam dopiero panują odpowiednie warunki przemian chemicznych, ale jest lżejsza od wody i skał, więc ma tendencję do wypływania na powierzchnię. Aby powstało złoże, ropa musi zostać uwięziona przez warstwy nieprzepuszczalne.
Kiedy powstała ropa?
Ropa naftowa tworzyła się we wszystkich okresach historii geologicznej, od kambru do kenozoiku, choć w różnych okresach z różnym nasileniem. Ropa powstaje nadal, ale w tempie prawie dwa miliony wolniejszym niż się ją eksploatuje. Złoża, które występują w południowej Polsce, należą do najmłodszych, choć i te powstały wiele milionów lat temu, w różnych okresach geologicznych. Obszar ten składa się z osadów pozostałych po kilku basenach sedymentacyjnych: paleozoicznym, mezozoicznym i kenozoicznym.
Gdzie jest ropa?
Odpowiedź na to pytanie jest na wagę złota. Pierwsze wykopy i odwierty prowadzono w miejscach, w których ropa sama wypływała na powierzchnię ziemi. Ale kiedy te naturalne znaleziska się wyczerpały, potrzeba było opracować sposób na odszukanie surowca, który znajduje się głęboko pod ziemią (lub pod dnem morza). Naukowcy poszukiwali charakterystycznych cech budowy ziemi, które towarzyszą występowaniu złóż. Istnieją bowiem pewne struktury geologiczne sprzyjające gromadzeniu się ropy naftowej, a więc na przykład określone pofałdowanie pasm górskich, które może świadczyć o występowaniu pułapek złożowych. Do określenia budowy geologicznej rejonów poszukiwań wykorzystuje się również techniki sejsmiczne. Służą do tego na przykład tzw. pojazdy wibrujące (foto w galerii), generujące fale sejsmiczne, na których podstawie opracowuje się obraz warstw ziemi (sygnały są rejestrowane przez tzw. geofony). Wreszcie, w miejscach wstępnie wytypowanych jako potencjalne lokalizacje złóż wykonuje się odwierty. W skrócie, możemy wyróżnić trzy etapy poszukiwania ropy: powierzchniowa ocena struktur geologicznych ziemi, badania sejsmiczne i odwierty.
Ropa jest bardzo nierównomiernie rozmieszczona na ziemi. Ponad 60% wszystkich rozpoznanych złóż znajduje w rejonie Zatoki Perskiej. Jest to „zasługą” takiej, a nie innej budowy geologicznej ziemi i występowania pułapek złożowych głównie w tamtej części świata.
Ropa w Bóbrce
Bóbrka leży w karpackim obszarze roponośnym. Ropa naftowa, która tu występuje jest koloru czarnego i zalicza się do rodzaju bezsiarkowego, o gęstości od 0,750 do 0,943 g/cm3 i zawartości parafiny wahającej się od 3,5 do 7%. Złoża karpackie ropy mają charakter warstwowy z okalającą wodą, ale nie stwierdzono w nich czap gazowych. Ropę wydobywa się z głębokości do około 2000 m.
Ropa widoczna w kopance (szybie naftowym) Franek w kopalni w Bóbrce
Przemysł naftowy – kto był pierwszy?
Pierwsze studnie naftowe odkryto w Chinach i pochodzą one z 4 wieku. Nowożytny przemysł naftowy powstał w XIX w., ale źródła nie są zgodne co do tego, kto był pierwszy. Informator OPEC, największej organizacji naftowej na świecie, zresztą za piśmiennictwem anglosaskim, powiada, że pierwsze w nowożytnej erze podziemne złoże odkryto w 1859 r. w Pensylwanii (USA). Nie wiem, dlaczego autorzy broszury nie słyszeli o Ignacym Łukasiewiczu, który kopalnię ropy w Bóbrce uruchomił już w 1854 r. i była to jeśli nie pierwsza, to jedna z pierwszych kopalni na świecie. Co więcej, działa ona do dziś i do dziś wydobywa się w niej ropę, choć już w niewielkich ilościach. Jest to jedyne takie miejsce na świecie, gdzie działa dziewiętnastowieczna kopalnia ropy. Kulminacyjny punkt, jeśli chodzi o wydobycie, miał miejsce w 1906 r. (ponad 2 mln ton ropy).
Na terenie kopalni mieści się Muzeum Przemysłu Naftowego i Gazowniczego im. Ignacego Łukasiewicza (waypoint). Jest to absolutnie fantastyczne miejsce, które koniecznie trzeba zobaczyć, jeśli jest się w okolicy, choć nie jest wymagane do zaliczenia tego earthcache’a.
I na koniec takie zdjęcie odcisku odnalezionego w miejscu odsłonięcia. Podobno dużo tam tego jest.
Żródła:
- Nafta Polska (http://www.nafta-polska.pl/z%C5%82o%C5%BCa-ropy/prowincje-naftowe/; http://www.nafta-polska.pl/z%C5%82o%C5%BCa-ropy/jak-powstaje-z%C5%82o%C5%BCe/; 5.08.2016 r.)
- Przewodnik geoturystyczny po szlaku Geo-Karpaty, praca zbiorowa pod redakcją I.M. Bubniaka i A.T. Soleckiego, Krosno 2013.
- Stanisław Depowski, „Obszary gazonośne i roponośne Polski”, Przegląd Geologiczny nr 5 maj 1981, Wydawnictwa Geologiczne Warszawa.
- Andrzej B. Radwański, Skansen – Muzeum Przemysłu Naftowego i Gazowniczego im. Ignacego Łukasiewicza w Bóbrce oraz pamiątki przemysłu naftowego i solnego w okolicach Krosna (polskie Karpaty zewnętrzne), Geoturystyka 3 (18) 2009.
- Żywa planeta (http://zywaplaneta.pl/ropa-naftowa-w-polsce/; 5.08.2016 r.)
- Państwowy Instytut Geologiczny (http://www.pgi.gov.pl/wydawnictwa/jak-kupowac/lista/pig-pib/126-kopalnia-wiedzy-nowe/surowce-mineralne/448-w-poszukiwaniu-ropy-i-gazu.html; 5.08.2016 r.)
- Serwis informacyjny Państwowej Służby Geologicznej (http://infolupki.pgi.gov.pl/pl/ropa-naftowa/1-poczatek-czyli-pochodzenie-ropy-lupkowej; 5.08.2016 r.)
- Wikipedia (https://pl.wikipedia.org/wiki/Kerogen; 5.08.2016 r.)
- I need to know. An Introduction to the Oil Industry & OPEC (http://www.opec.org/opec_web/static_files_project/media/downloads/publications/ChildrenBook2013.pdf; 5.08.2016 r.)
Zdjęcia i rysunki: elales