Genesis, evolution and economic significance of the northen and the eastern parts of Karapinar-Ayranci coal deposit
Authors: Oskay Riza Gorkem 
Published: August 2021

Κατά τις τελευταίες δυο δεκαετίες η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας στην Τουρκία αυξήθηκε με γρήγορους ρυθμούς. Επειδή η συνολική εγκατεστημένη ισχύς της χώρας δεν επαρκούσε για την κάλυψη της αυξανόμενης ζήτησης, εγκαταστάθηκαν αρκετές νέες μονάδες ηλεκτροπαραγωγής που τροφοδοτούνται με εισαγόμενο φυσικό αέριο, γεγονός που αύξησε την εξάρτηση της Τουρκίας από εισαγόμενους πόρους. Ο εγχώριος γαιάνθρακας, ιδιαίτερα ο λιγνίτης, είναι σε θέση να μειώσει την εξάρτηση της χώρας από τις εισαγωγές. Τα συνολικά αποθέματα γαιάνθρακα της Τουρκίας εκτιμώνται σε ~13 Gt, με αυτόν χαμηλού βαθμού ενανθράκωσης (λιγνίτης και υποβιτουμενιούχος γαιάνθρακας) να αποτελούν το σημαντικότερο ποσοστό. Το κοίτασμα γαιάνθρακα Karapınar-Ayrancı έχει ανακαλυφθεί και ερευνηθεί πρόσφατα και θεωρείται πολύ σημαντικό λόγω των αποθεμάτων του (1,8 Gt) και της γεωγραφικής θέσης στη νότια κεντρική Τουρκία. Έχουν εκπονηθεί σχέδια για εκμετάλλευση του συγκεκριμένου κοιτάσματος. Γι’ αυτόν το λόγο κρίνεται απαραίτητη η διερεύνηση των πιθανών επιπτώσεων στο περιβάλλον και των πιθανών προβλημάτων από την εκμετάλλευση του συγκεκριμένου γαιάνθρακα. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι ο προσδιορισμός των συνθηκών του παλαιοπεριβάλλοντος κατά τη διάρκεια της συσσώρευσης τύρφης στα ανατολικά και βόρεια τμήματα του κοιτάσματος Karapınar-Ayrancı. Επιπρόσθετα εκτιμώνται οι πιθανές περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τη μελλοντική εξόρυξη και αξιοποίηση του γαιάνθρακα, καθώς και πιθανά τεχνικά προβλήματα από την καύση γαιάνθρακα και προτείνονται αντίστοιχα μέτρα. Για τον σκοπό αυτόν επιλέχθηκαν δείγματα γαιάνθρακα και ανοργάνων ιζημάτων (ενδιάμεσα στείρα) από τα ανατολικά και βόρεια τμήματα του κοιτάσματος κατά τα τελευταία στάδια της γεωλογικής έρευνας. Τα δείγματα εξετάστηκαν κυρίως ως προς την πετρολογική, ορυκτολογική και γεωχημική σύσταση. Το συνολικό πάχος της ανθρακοφόρας στιβάδας κυμαίνεται από 12,05 έως 40,20 m με αθροιστικό πάχος των στρωμάτων γαιάνθρακα από 2,00 έως 9,10 m. Τα ενδιάμεσα στείρα είναι αργιλόλιθος, οργανομιγής ιλυόλιθος και μάργα. Επικρατέστερος λιθότυπος είναι ο μαζώδης (matrix) μαζί με τον ορυκτομιγή. Πλούσιος σε εξανθρακώματα (char-rich) λιθότυπος εμφανίζεται μόνο στο ανατολικό τμήμα του κοιτάσματος. Ο γαιάνθρακας παρουσιάζει υψηλή τέφρα (μέσος όρος 37,5%, επί ξηρού) και υψηλή περιεκτικότητα σε πτητικά συστατικά (μ.ό. 53,1%, σε ελεύθερο υγρασίας και τέφρας δείγμα). Το συνολικό θείο (μ.ό. 8,6%, σε ελεύθερο υγρασίας και τέφρας δείγμα) και υδρογόνο (μ.ό. 6.8%, σε ελεύθερο υγρασίας και τέφρας δείγμα) παρουσιάζουν υψηλές τιμές, ενώ η θερμαντική ικανότητα είναι χαμηλή (μ.ό. 11,71 MJ/kg, σε υγρό και ελεύθερο τέφρας δείγμα).Ο χουμινίτης είναι η κυρίαρχη ομάδα maceral και στα δύο τμήματα του κοιτάσματος, ενώ ο λειπτινίτης και ο ινερτινίτης εμφανίζουν μεταβλητές συγκεντρώσεις. Στο βόρειο τμήμα ο ινερτινίτης έχει χαμηλότερες τιμές από ό,τι στο ανατολικό. Ο χουμοτελινίτης και ο χουμοδετρινίτης είναι οι πιο κοινές υπο-ομάδες του χουμινίτη. Ο ινερτοδετρινίτης και ο φουσινίτης είναι τα πιο συχνά απαντώμενα maceral της ομάδας του ινερτινίτη. Ο λειπτινίτης εκπροσωπείται κυρίως από το λειπτοδετρινίτη και το ρητινίτη (τύπος φθορινίτης). Οι ορυκτολογικοί προσδιορισμοί πραγματοποιήθηκαν σε δείγματα γαιάνθρακα και της τέφρας τους στους 750°C, καθώς και σε δείγματα ανόργανων ενδιαμέσων στείρων. Στον γαιάνθρακα τα πυριτικά ορυκτά είναι συνήθη. Χαλαζίας προσδιορίστηκε σ’ όλα τα δείγματα γαιάνθρακα, ενώ τα αργιλικά ορυκτά, ο μαρμαρυγίας και οι άστριοι εμφανίζουν κυμαινόμενες συγκεντρώσεις. Τα ορυκτά του θείου είναι θειικά και θειούχα. Ο βασσανίτης είναι συνήθης και η γύψος σπάνια. Ο πυρίτης είναι το μόνο θειούχο ορυκτό στο γαιάνθρακα ως δευτερεύουσα φάση. Ανθρακικά ορυκτά είναι σπάνια και συνήθως μόνο σε δείγματα με κελύφη. Αλίτης διαπιστώθηκε μόνο στο ανατολικό τμήμα του κοιτάσματος. Τα ανόργανα ενδιάμεσα εμφανίζουν παρόμοια σύσταση, με τα ανθρακικά ορυκτά να αποτελούν την κύρια φάση. Τα αργιλοπυριτικά και τα πυριτικά ορυκτά των Ca-Mg είναι οι κύριες φάσεις στις τέφρες του γαιάνθρακα. Τα οξείδια, τα θειικά ορυκτά (κυρίως ανυδρίτης) και τα ανθρακικά ορυκτά (κυρίως δολομίτης) συνήθως περιέχονται ως δευτερεύουσες φάσεις. Η επικράτηση των πυριτικών ορυκτών μπορεί να εξηγηθεί με την αντίδραση είτε οξειδίων με το πυριτικό τήγμα είτε της στερεάς φάσης κατά τη διάρκεια αποτέφρωσης. Η στοιχειακή σύσταση του γαιάνθρακα διαφοροποιείται στα δύο τμήματα του κοιτάσματος λόγω του διαφορετικού γεωλογικού υποβάθρου και της θέσης στον παλαιοτυρφώνα. Αργίλιο και Fe είναι κύρια στοιχεία (1,18% και 0,48% αντίστοιχα). Ακόμη στα δείγματα γαιάνθρακα προσδιορίστηκαν τα στοιχεία: As, B, Ba, Be, Bi, Cd, Cs, Co, Cr, Cs, Cu, F, Ga, Ge, Li, Mn, Mo, Ni, Pb, Rb, Re, Sr, Ti, U, V, W, Zn, και Zr. Τα περισσότερα από αυτά τα στοιχεία παρουσιάζουν μικτή σύνδεση, αν και αυτή ποικίλλει από θέση και θέση στο κοίτασμα. Στο βόρειο τμήμα τα περισσότερα στοιχεία συνδέονται με το ανόργανο μέρος (κυρίως με κλαστικά αργιλοπυριτικά ορυκτά), ενώ γενικά τα στοιχεία δείχνουν μικτή σύνδεση στο ανατολικό τμήμα του κοιτάσματος.Τα διαγράμματα φάσεων και τα λιθολογικά χαρακτηριστικά της ανθρακοφόρας στιβάδας υποδηλώνουν ότι η τύρφη αποτέθηκε κάτω από αμιγώς τελματικές έως λιμνοτελματικές συνθήκες. Η απόθεση τύρφης διακόπηκε αρκετές φορές από την άνοδο της στάθμης του νερού. Επομένως κλαστικά ορυκτά (π.χ. χαλαζίας, αργιλικά ορυκτά) και αυθιγενή (π.χ. σιδηροπυρίτης) εμφανίζουν μεταβλητές συγκεντρώσεις. Παρόμοιες τάσεις διαπιστώνονται και στη στοιχειακή σύσταση. Υψηλές περιεκτικότητες θείου, εβαποριτών (π.χ. αλίτης) και βορίου υποδηλώνουν υφάλμυρες/αλμυρές συνθήκες κατά τη διάρκεια συσσώρευσης της τύρφης, αν και υψηλή περιεκτικότητα σε θείο μπορεί να σχετίζεται με αλκαλικές συνθήκες. Η παρουσία θραυσμάτων γαστερόποδων μαζί με άμορφο πυριτικό υλικό που πληροί κοιλότητες, δείχνουν επίσης αλκαλικές συνθήκες. Αυτά μπορεί να οφείλονται σε καρστικό υδροφόρο πλούσιο σε θειικά, που τροφοδοτούσε τον παλαιοτυρφώνα. Τα ιόντα βορίου και χλωρίου μπορεί εύκολα να κινητοποιηθούν με την κυκλοφορία υγρών μέσα στον γαιάνθρακα με αποτέλεσμα να τον εμπλουτίζουν. Παρόλα αυτά γαστερόποδα και οστρακώδη που εντοπίστηκαν, υποδηλώνουν συνθήκες ‘γλυκού’ νερού. Όλα αυτά δείχνουν ότι η τύρφη αποτέθηκε κάτω από μεσοτροφικές συνθήκες και ο παλαιοτυρφώνας τροφοδοτιόταν από πλούσια σε θειικά, ουδέτερα έως αλκαλικά υπόγεια ύδατα στα τμήματα του κοιτάσματος που μελετήθηκαν.Το συνολικό γεωλογικό απόθεμα του κοιτάσματος Karapınar-Ayrancı, καθώς και η χαμηλή θερμαντική ικανότητα του γαιάνθρακα τον καθιστούν κατάλληλο για ηλεκτροπαραγωγή. Όμως η ορυκτολογική, πετρολογική και στοιχειακή σύσταση του γαιάνθρακα στις περιοχές του κοιτάσματος που μελετήθηκαν, θα μπορούσαν να έχουν σημαντικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις (π.χ. όξινη απορροή του ορυχείου, εκπομπή τοξικών αερίων), όπως και τεχνικά προβλήματα (π.χ. διάβρωση, επικαθήσεις) σε λέβητες των μελλοντικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής. Αυτά τα προβλήματα μπορούν να αμβλυνθούν με εφαρμογή καταλλήλων μεθόδων εμπλουτισμού του γαιάνθρακα και του ελέγχου των καυσαερίων. Μερικές απλές δοκιμές έκπλυσης του γαιάνθρακα δείχνουν ότι είναι εφικτή η βελτίωση της ποιότητας του γαιάνθρακα. Για τον λόγο αυτόν κρίνονται απαραίτητες μελέτες πριν από τη λήψη της τελικής απόφασης σχετικά με τη χρήση του γαιάνθρακα και την εγκατάσταση ηλεκτροπαραγωγικών σταθμών. Πέρα από αυτά τα μειονεκτήματα, η εκμετάλλευση του κοιτάσματος Karapınar-Ayrancı θα μπορούσε να είναι σημαντική κοινωνικοοικονομικά σε τοπικό, περιφερειακό και εθνικό επίπεδο.