Złoża mineralne to naturalne nagromadzenie kopalin w obrębie skorupy ziemskiej, powstałe w wyniku różnorodnych procesów geologicznych. Istotny jest fakt, iż złoże występuje w takiej ilości i w takich warunkach ekonomicznych i geologicznych, że jego eksploatacja jest opłacalna (tym różni się złoże od zasobu).

Łupki to określnie odnoszące się do grupy skał, które wykazują się dobrą łupkowatością, czyli zdolnością do mechanicznego rozwarstwiania się na cienkie, równoległe płytki. Wśród nich wymieniamy łupki osadowełupki osadowełupki osadowe wchodzące w skład grupy skał osadowych oraz łupki krystaliczne zaliczane do łupków metamorficznychłupki metamorficznełupków metamorficznych, należących do grupy skał metamorficznych. Łupki odznaczają się wybitną foliacjąfoliacjafoliacją, która powoduje ich łatwość dzielenia się wzdłuż równoległych powierzchni (z reguły płaszczyzn) na cienkie płytki. Zasadnicza różnica między łupkami osadowymi a łupkami metamorficznymi polega na tym, że foliacja łupków osadowych powstaje w skonsolidowanym osadzie bez zmiany składu mineralnego, a jedynie przez przestrzenne ukierunkowanie składników. Łupki metamorficzne natomiast mogą być wynikiem zmian mineralnych w skale poddanej wysokim ciśnieniom i temperaturom, umożliwiającym powstawanie i kierunkowe ułożenie nowo powstałych minerałów.

Gaz ziemny występuje w skałach macierzystych ery paleozoicznej i mezozoicznej. Jego wydobycie rozpoczęło się wraz z końcem XIX w., a technologia wydobywcza na dużą skalę pojawiła się dopiero w latach 90. XX w. w USA. Obecnie łupki są istotnym źródłem gazu ziemnego w tym kraju, duże złoża znajdują się także w Azji, Australii oraz Kanadzie, a w Europie największe pokłady gazu łupkowego znajdują się w Polsce.

Wydobycie gazu ze skały wymaga jej perforacji. Początkowo wykorzystywano skały, które posiadają naturalne szczeliny. Obecnie technologia pozwala na kruszenie łupków, co doprowadza do powstania sztucznych pęknięć w miejscach przeprowadzania odwiertów. W celu wydobycia łupków tworzy się odwierty kierunkowe o długości ok. 3 km. Łupki są bogate w zawartość organiczną (od 0,5% do 25%) i są skałami macierzystymi ropy naftowej, które pod wpływem procesów geologicznych, takich jak wysokie ciśnienie oraz temperatura, przyczyniły się do przekształcenia w gaz ziemny. Dokładne wydobycie gazu z łupków może odbywać się przez szczelinowanie hydrauliczne. Jest to metoda polegająca na rozsadzaniu skał i wtłaczaniu w powstałe w ten sposób szczeliny dużej ilości wody, piasku i środków chemicznych. Wielu badaczy uważa jednak, że procesowi temu towarzyszyć może wyciek płynu szczelinowego doprowadzający do skażenia wody i gleb. Inny specjaliści uważają, że w górnej części odwiertu na wysokości wód gruntowych ściany odwiertu są zabezpieczane warstwą cementu i rur, w związku z tym odwierty nie doprowadzają do skażenia. Wiercenia mimo to nadal produkują uciążliwy hałas i wzmożony ruch w okolicy odwiertu spowodowany transportem niezbędnych narzędzi, technologii i dostaw wody. Ponadto odwiert ingeruje w krajobraz naturalny miejsca. Naukowcy zwracają uwagę także na duże prawdopodobieństwo możliwości wycieku metanu do atmosfery i zużycie do szczelinowania tysięcy metrów sześciennych wody. Szczelinowanie niesie za sobą dużo problemów, tak duże zużycie wody zaburza stany jej zasobów naturalnych, zanieczyszczona woda wypływająca z odwiertu nie może zasilać wód powierzchniowych z powodu ogromnego zanieczyszczenia, pozostałości z wiercenia są bardzo trudne do utylizacji. Mimo wszystko wielu specjalistów stara się rozwiązać problemy tej metody wydobycia gazu, gdyż złoża te mają duży potencjał ekonomiczny i gospodarczy.

R1KmMNULclyxB

Schemat przedstawia położenie złóż gazu łupkowego na tle innych złóż. Obrazek przedstawia przekrój terenu, na którym znajdują się instalacje wydobywające gaz. Od wysokiej wieży odchodzi w głąb ziemi pionowa linia, która dochodzi do warstwy B odpisanej jako warstwa nieprzepuszczalna. Pod nią bezpośrednio znajduje się warstwa A opisana jako gaz konwencjonalny. Od drugiej, umieszczonej obok wieży odchodzi w dół kolejna pionowa linia, która wnika w kolejną warstwę na schemacie opisaną literą C jako łupki bogate w gaz. Nad nią, w warstwie gleby znajduje się nieregularna plama podpisana literą D - gaz piaskowcowy. Dalej, z drugiej strony schematu pod warstwą B, czyli warstwą nieprzepuszczalną, znajduje się warstwa opisana literą F: konwencjonalny gaz, a pod nią kolejne złoże - ropa naftowa. Literą H oznaczona jest powierzchnia ziemi, a literą G znajdujący się płytko pod powierzchnią gaz w złożach węgla.

Największymi producentami gazu łupkowego są Stany Zjednoczone oraz Kanada. W latach 2000–2010 wydobycie gazu pochodzącego z łupków wynosiło średnio 51 mld m³ w skali roku.

W Polsce Państwowy Instytut Geologiczny oszacował złoża na 346–768 mld m³ , natomiast tradycyjne złoża zajmują w kraju 145 mld m³. Pierwsze wydobycie gazu nastąpiło w 2013 roku z odwiertu Łebień LE‑2H niedaleko Lęborka. Wydobyto testowo ok. 8 tys. m³ gazu na dobę, co było najlepszym rezultatem w Europie. Złoże gazu łupkowego obejmuje 12% powierzchni kraju (37 tys. km²) rozciągając się od basenu bałtyckiego przez basen podlaski do basenu lubelskiego. Według szacunków basen bałtycki wykazuje się największą opłacalnością wydobycia.

Słownik