Какво е солен купол? Как се образуват?

Съдържание

• Какво е солен купол?
• Деформацията на солта под налягане
• „Погрешното схващане“
• Как гъстотата може да бъде без значение
• Колко големи са солените куполи?
• Първото откритие на масло от солен купол
• Икономическо значение на солените куполи
• Резервоари за нефт и природен газ
• Източник на сяра
• Производство на сол
• Подземни резервоари за съхранение
• Изхвърляне на отпадъци
• Къде се срещат солените куполи?

Средна юрска сол: Това напречно сечение показва скали от басейна на Източен Тексас между границата между Оклахома и Тексас (вляво) и бреговата линия на Мексиканския залив (вдясно). Пурпурната скална единица е средната юрска сол, скална единица, която има способността да тече под налягане. Солта се наслоява от хиляди фута утайка, които оказват огромен натиск върху повърхността на солта и причиняват тя да тече. На много места солта нахлува нагоре в надлежащи седименти. Това е довело до малки могили или извисяващи се колони от сол, които могат да бъдат високи хиляди фута. Солните колони и по-малките могили се наричат ​​"солни куполи". USGS изображение.

Солен купол: Карикатура на солен купол, показваща пробиване през две скални единици и деформация на скалния блок непосредствено отгоре. Растежът на купола се осъществява чрез миграция на сол в купола от околните райони. Солта мигрира в купола, защото се компресира от теглото на надлежащите седименти.

Какво е солен купол?

Соленият купол е могила или колона от сол, която е нахлула нагоре в надлежащите седименти. Солените куполи могат да се образуват в утаечен басейн, където дебел слой сол се покрива от по-млади утайки със значителна дебелина. Там, където условията позволяват, солните куполи могат да се издигнат на хиляди фута над слоя сол, от който те започнаха да растат. Пример е показан на илюстрацията.

На илюстрацията в горната част на страницата, пурпурната скална единица (Js) първоначално беше слой сол. Той е източник на сол за няколко колони сол и няколко по-малки могили сол, които са навлезли в надлежащи единици.

Развитието на солни куполи може да деформира скални единици в капани, които държат нефт и природен газ. Те често се добиват като източници на сол и сяра. Непропускливият характер на солта може да ги направи важни места за подземно съхранение или подземно изхвърляне на опасни отпадъци.

Деформацията на солта под налягане

За разлика от повечето други видове утайки, солта има способността да променя формата и потока, когато се поставя под достатъчно налягане. За да се развие солен купол, налягането върху солта трябва да бъде достатъчно високо, за да може тя да навлезе върху надлежащите седименти. Налягането трябва да е достатъчно голямо, за да преодолее няколко препятствия. Те включват теглото на надлежащите слоеве, силата на надвисналите слоеве, силите на триене и силата на гравитацията, устояваща на повдигане.

Два източника на налягане, които произвеждат куполи на солта, са налягането надолу на над утайката и страничното налягане на тектонното движение.

Ако в надлежащата утайка се развие зона на слабост или нестабилност, сол под подходящо налягане може да навлезе в нея. Слабостта може да бъде причинена от фрактури на удължаване, развиваща се антиклина, разрушаване на тягата или долина, ерозирала в земната повърхност отгоре.

След като солта започне да тече, тя може да продължи, докато натискът върху солта е достатъчно висок, за да преодолее съпротивителните сили. Потокът ще спре, когато солта се покачи на височина, където съществуват условия за равновесие.

„Погрешното схващане“

Много обяснения на солните куполи предполагат, че по-ниската плътност на солта в сравнение с плътността на надвисналите скални единици е движещата сила на образуването на солен купол. Това е погрешно схващане.

По време на отлагането, кластичните утайки над солта са некомплектирани, съдържат значително порно пространство и имат по-ниска плътност от солта. Плътността им не надвишава плътността на солта, докато не бъдат дълбоко заровени, плътно уплътнени и частично литифицирани. Дотогава те вече не са меки утайки. Те са компетентни скални единици, които могат да бъдат препятствия за проникване на сол.

Тегло спрямо плътност: Въздухът има плътност, която е почти незначителна. Въпреки това, колона от атмосферен въздух тежи достатъчно, за да задвижва колона от изключително плътен живак почти метър нагоре в стъклена вакуумна тръба.

Как гъстотата може да бъде без значение

Живачен барометър дава илюстрация за това как плътността може да бъде без значение. През 1643 г. Евангелиста Торичели напълни стъклена тръба, затворена в единия край, с живак. След това го изправи изправен в леген с живак, като единият му край беше потопен. След като тръбата беше изправена, теглото на атмосферата върху повърхността на живака осигурява достатъчно налягане, за да поддържа колона с живак с почти един метър височина. Живакът щеше да се издигне и да падне в тръбата, когато налягането на атмосферата се променяше.

В случай на живачен барометър разликата в плътността между живака в тръбата и плътността на околния въздух е огромна. Но теглото на атмосферата е достатъчно високо, за да поддържа колоната с живак.

В случая на солен купол, хиляди фута на утайката, натискане на географски обширна солна единица, може да осигури достатъчно енергия за производството на солен купол.

Арктически солени куполи: Сателитно изображение на два солни купола, изригнали на повърхността на остров Мелвил, северна Канада. Куполите са кръгли бели черти, заобиколени от сива скала. Те са на разстояние около 2 мили. Островът е заобиколен от морски лед. Солта може да се запази на повърхността в студен и сух климат. Изображение на НАСА. Уголемяване на изображението.

Колко големи са солените куполи?

Солените куполи могат да бъдат много големи структури. Солените ядра варират от 1/2 мили до 5 мили. Родовите скални единици, които служат като източник на сол, обикновено са с дебелина от няколкостотин до няколко хиляди фута. Солените куполи се издигат от дълбочина между 500 и 6000 фута (или повече) под повърхността. Те обикновено не достигат до повърхността. Ако го направят, може да се образува солен ледник.

Солените куполи на Мексиканския залив: Релефна карта на пода на Мексиканския залив край югоизточния бряг на Луизиана. Червеният и оранжевият цвят представляват плитка вода; синьото представлява по-дълбока вода. Кръглите конструкции с плосък връх са повърхностният израз на подпокривните куполовидни соли. Изображение от NOAA Okeanos Explorer програма. Уголемяване на изображението.

Първото откритие на масло от солен купол

Солените куполи са почти неизвестни, докато не се пробие проучвателна нефтена яма на Спиндълтоп Хил близо до Бомонт, Тексас през 1900 г. и завършена през 1901 г. Шпиндлетоп е нисък хълм с релеф около 15 фута, където посетител може да намери серни извори и просмукване на природен газ.

На дълбочина около 1000 фута кладенецът прониква в резервоар под налягане на нефт, който издухва сондажните инструменти от кладенеца и обсипва околните земи със суров нефт, докато кладенецът може да бъде поставен под контрол. Първоначалното производство от кладенеца е било над 100 000 барела суров нефт на ден - по-голям добив от всеки предишен кладенец, който някога е произвеждал.

Откритието на Spindletop запали сондажни сондажи на подобни конструкции в района на брега на Персийския залив. Някои от тези кладенци удариха нефт. Тези открития мотивираха геолозите да научат за структурите отдолу, които държат толкова огромни количества нефт.

Внимателното картографиране на подземните повърхности на данните от кладенците, а по-късно и използването на сеизмични проучвания, даде възможност на геолозите да открият формата на солни куполи, да разработят хипотези за това как се образуват и да разберат ролята им в проучването на нефта.

Купол на персийската заливна сол: Остров сър Бани Яс в Персийския залив на западния бряг на Обединените арабски емирства. Островът е могила, изтласкана от издигащ се солен купол. Куполът е пробил повърхността на острова, а кръглото ядро ​​на купола може да се види в центъра на острова. Изображение на Наземната обсерватория на НАСА. Кликнете за по-голямо изображение.

Икономическо значение на солените куполи

Солените куполи служат като резервоари за нефт и природен газ, източници на сяра, източници на сол, подземни места за съхранение на нефт и природен газ и депа за опасни отпадъци.

Резервоари за нефт и природен газ

Солените куполи са много важни за петролната промишленост. Докато соленият купол расте, капачката над него се извива нагоре. Тази скала на капачката може да служи като резервоар за нефт или природен газ.

Докато куполът расте, скалите, през които той прониква, се извиват нагоре по страните на купола (вижте и двете илюстрации в горната част на тази страница). Тази възходяща арка позволява на нефт и природен газ да мигрират към соления купол, където могат да се натрупат в структурен капан.

Надигащата се сол също може да причини повреда. Понякога тези разломи позволяват пропусклива скална единица да бъде запечатана срещу непроницаема скална единица. Тази структура може да служи и като резервоар за нефт и газ. Единият солен купол може да има много свързани резервоари на различни дълбочини и места около купола.

Сеизмично изследване: Ранен сеизмичен профил на солен купол, получен при проучване на кораб. Тя показва централно солено ядро ​​с широчина около 1-1 / 2 мили и скални слоеве, които се деформират от движението на солта нагоре. Сеизмично изображение, променено след Parke D. Snavely, Съединените американски геоложки проучвания.

Източник на сяра

Солените куполи понякога се покриват от скална шапка, която съдържа значителни количества елементарна сяра. Сярата се среща като кристален материал, който запълва счупвания и междугранулярни пори, а в някои случаи замества скалната скала. Смята се, че сярата се е образувала от анхидрит и гипс, свързани със солта, чрез бактериална активност.

Някои солни куполи имат достатъчно сяра в скалата на капачката, за да може да се възстанови икономически. Възстановява се чрез пробиване на кладенец в сярата и изпомпване на прегрята вода и въздух в кладенеца. Прегрятата вода е достатъчно гореща, за да стопи сярата. Горещият въздух превръща разтопената сяра в пяна, достатъчно жизнена, за да се издигне до кладенец до повърхността.

Днес повечето сяра се произвежда като страничен продукт от рафинирането на суров нефт и преработката на природен газ. По принцип производството на сяра от солни куполи обикновено не е конкурентно на разходите със сяра, произведена от нефт и природен газ.

Производство на сол

Някои солни куполи са били експлоатирани от подземен добив. Тези мини произвеждат сол, която се използва като суровина от химическата промишленост и като сол за третиране на заснежени магистрали.

Няколко соли куполи са били добивани с разтвор. Топлата вода се изпомпва в кладенец в солта. Водата разтваря солта и се извежда обратно на повърхността чрез производствени кладенци. На повърхността водата се изпарява, за да се възстанови солта, или солената вода се използва в химичен процес.

Подземни резервоари за съхранение

Някои от рудниците, разработени в солни куполи, са внимателно запечатани и след това използвани като места за съхранение на нефт, природен газ и водород.

Солените куполи в Съединените щати и Русия също служат като национални хранилища за държавни резерви от хелиев газ. Солта е единственият вид скала, която има пропускливост толкова ниска, че може да побере малките хелиеви атоми.

Изхвърляне на отпадъци

Солта е непромокаема скала, която има способността да тече и запечатва фрактури, които могат да се развият в нея. Поради тази причина солените куполи са използвани като места за обезвреждане на опасни отпадъци. Изработени от човека пещери в солни куполи са използвани като хранилища за отпадъци от сондажни нефтени находища и други видове опасни отпадъци в САЩ и други страни. Те също са били разгледани за обезвреждане на ядрени отпадъци на високо ниво, но никой обект в Съединените щати не е получил този вид отпадъци.

Депозити на сол в САЩ: Местоположение на залежи от солни залежи и солни куполи в Съединените щати. Голямото непрекъснато находище по крайбрежието на Персийския залив, което съдържа трите басейна на солен купол, е подчертано от солта на Луан. Карта от с локални данни от Национална лаборатория Аргон.

Къде се срещат солените куполи?

Солените куполи могат да се появят в утаечни басейни, където дебели солни отлагания са били заровени от поне 500 фута от други видове седимент. Един от най-големите региони на солни куполи в света е Мексиканският залив. Над 500 солени купола са открити на брега и под морското дъно на Мексиканския залив. Те произхождат от солта Louann, подземна скална единица, която е странично устойчива в цялата област. Карта в дясната колона на тази страница показва местоположението на залежени солни залежи в Съединените щати и три полета със солен купол. Големи полета от солни куполи са открити също в Ангола, Бразилия, Канада, Габон, Германия, Иран и Ирак.