Hvad er en Salt Dome? Hvordan dannes de?

Indhold

• Hvad er en Salt Dome?
• Deformationen af ​​salt under tryk
• "Density Misforståelse"
• Hvordan tæthed kan være irrelevant
• Hvor store er saltkupler?
• Den første Salt Dome Oil Discovery
• Økonomisk betydning af saltkupler
• Olier og naturgasbeholdere
• En kilde til svovl
• Saltproduktion
• Underjordiske opbevaringsmagasiner
• Bortskaffelse af affald
• Hvor forekommer saltkupler?

Mellemjura salt: Dette tværsnit viser klipper i det østlige Texas-bassin mellem Oklahoma-Texas-grænsen (til venstre) og Mexicogolfen (til højre). Den lilla klippeenhed er det mellemjura salt, en klippeenhed, der har evnen til at flyde under pres. Saltet overspændes med tusinder af fod af sediment, som lægger et enormt pres på saltets overflade og får det til at flyde. Flere steder har saltet trængt opad i overliggende sedimenter. Dette har produceret små hauger eller høje kolonner med salt, der kan være tusinder af meter høje. Saltkolonnerne og mindre hauger kaldes "salt kupler". USGS-billede.

Salt Dome: Tegneserie af en salt kuppel, der viser gennemboring gennem to klippeenheder og deformation af klippeenheden umiddelbart ovenfor. Væksten af ​​kupplen opnås ved migrering af salt ind i kuppelen fra de omkringliggende områder. Saltet vandrer ind i kuppelen, fordi det er komprimeret af vægten af ​​overliggende sedimenter.

Hvad er en Salt Dome?

En saltkuppel er en haug eller en søjle af salt, der er trængt opad i overliggende sedimenter. Saltkuppler kan dannes i et sedimentært bassin, hvor et tykt lag salt overlejres af yngre sedimenter med betydelig tykkelse. Hvor forholdene tillader det, kan saltkupler hæve tusinder af fod over det lag salt, hvorfra de begyndte at vokse. Et eksempel er vist på illustrationen.

På illustrationen øverst på siden var den lilla klippeenhed (Js) oprindeligt et lag salt. Det er saltkilden for flere saltkolonner og flere mindre saltkoller, der er trængt ind i overliggende enheder.

Udviklingen af ​​saltkupler kan deformere klippeenheder til fælder, der indeholder olie og naturgas. De udvindes ofte som kilder til salt og svovl. Saltets uigennemtrængelige natur kan gøre dem til vigtige steder til oplagring i undergrunden eller underjordisk bortskaffelse af farligt affald.

Deformationen af ​​salt under tryk

I modsætning til de fleste andre typer sediment, har salt evnen til at ændre form og strømning, når det placeres under tilstrækkeligt pres. For at udvikle en saltkuppel skal trykket på saltet være højt til, at det kan trænge ind i de overliggende sedimenter. Presset skal være stort nok til at overvinde flere hindringer. Disse inkluderer vægten af ​​overliggende lag, styrken af ​​de overliggende lag, friktionskræfter og tyngdekraften, der modstår løft.

To kilder til tryk, der har frembragt saltkuppler, er det nedadgående pres af det overliggende sediment og det laterale tryk ved tektonisk bevægelse.

Hvis der udvikler sig et område med svaghed eller ustabilitet i det overliggende sediment, kan salt under tilstrækkeligt pres trænge ind i det. Svagheden kan være forårsaget af ekstensionsfrakturer, en udviklende anticline, en trykfejl eller en dal eroderet ned på jordoverfladen ovenfor.

Når saltet begynder at strømme, kan det fortsætte, så længe trykket på saltet er højt nok til at overvinde de modstandskræfter. Flowet stopper, når saltet er steget til en højde, hvor der findes ligevægtsbetingelser.

"Density Misforståelse"

Mange forklaringer af saltkupler antyder, at den lavere densitet af salt sammenlignet med densiteten af ​​overliggende klippeenheder er drivkraften for dannelse af saltkuppel. Det er en misforståelse.

På deponeringstidspunktet er klastiske sedimenter over saltet ukomprimeret, indeholder siginficant poreplads og har en lavere densitet end saltet. Deres tæthed overstiger ikke saltets densitet, før de er dybt begravet, tæt komprimeret og delvist lithificeret. På det tidspunkt er de ikke længere bløde sedimenter. De er kompetente klippeenheder, der kan være hindringer for saltindtrængen.

Vægt vs densitet: Luft har en densitet, der næsten er ubetydelig. Imidlertid vejer en søjle i atmosfærisk luft nok til at drive en søjle med ekstremt tæt kviksølv næsten en meter op i et vakuumglas i glas.

Hvordan tæthed kan være irrelevant

Et kviksølvbarometer giver en illustration af, hvordan densitet kan være irrelevant. I 1643 fyldte Evangelista Torricelli et glasrør lukket i den ene ende med kviksølv. Derefter stod han det lodret i et bassin af kviksølv og holdt den ene ende nedsænket. Efter at røret var lodret, tilvejebragte vægten af ​​atmosfæren på overfladen af ​​kviksølvet tilstrækkeligt pres til at understøtte en søjle af kviksølv næsten en meter i højden. Kviksølvet ville stige og falde i røret, efterhånden som atmosfæretrykket ændrede sig.

I tilfælde af et kviksølvbarometer er densitetsforskellen mellem kviksølv i røret og densitet i den omgivende luft enorm. Men atmosfærens vægt er høj nok til at understøtte kvikksølvsøjlen.

I tilfælde af en salt kuppel kan tusindvis af fod af sediment, der trykker ned på en geografisk omfattende saltenhed, give energi nok til at producere en salt kuppel.

Arktiske saltkupler: Et satellitbillede af to saltkupler, der brød ud til overfladen af ​​Melville Island i det nordlige Canada. Kupplerne er de runde hvide træk omgivet af grå klippe. De er hver ca. 2 miles på tværs. Øen er omgivet af havis. Salt kan fortsætte på overfladen i koldt og tørt klima. Billede af NASA. Forstør billede.

Hvor store er saltkupler?

Salt kupler kan være meget store strukturer. Saltkernerne spænder fra 1/2 mil til 5 miles på tværs. De overordnede klippeenheder, der tjener som en kilde til salt, er normalt flere hundrede til et par tusinde fod tykke. Saltkupplerne stiger op fra dybder mellem 500 og 6000 fod (eller mere) under overfladen. De når normalt ikke overfladen. Hvis de gør det, kan der dannes en saltgletsjer.

Mexicanske Golf Salt Domes: Et lettelseskort over gulvet i Mexicogolfen ud for den sydøstlige kyst af Louisiana. Røde og orange farver repræsenterer lavt vand; blå repræsenterer dybere vand. De runde flade topstrukturer er overfladeudtrykket af saltoverflader under jorden. Billede fra NOAA Okeanos Explorer-program. Forstør billede.

Den første Salt Dome Oil Discovery

Saltkupler var næsten ukendt, indtil en efterforskende oliebrønd blev boret på Spindletop Hill nær Beaumont, Texas i 1900 og færdiggjort i 1901. Spindletop var en lav bakke med en lettelse på ca. 15 meter, hvor en besøgende kunne finde svovlfjedre og naturgas siver.

På en dybde på ca. 1000 fod trængte brønden ind i et oliebeholder under tryk, som sprængte boreværktøjerne ud af brønden og brusede det omgivende land med råolie, indtil brønden kunne bringes under kontrol. Den oprindelige produktion fra brønden var over 100.000 tønder råolie om dagen - et større udbytte end nogen tidligere brønd nogensinde havde produceret.

Spindletop-fundet antændte en borespiral på lignende strukturer over Gulf Coast-området. Nogle af disse brønde ramte olie. Disse opdagelser motiverede geologer til at lære om strukturerne nedenfor, der indeholdt så store mængder olie.

Omhyggelig kortlægning af undergrundsdata af brønddata og senere anvendelse af seismiske undersøgelser gjorde det muligt for geologer at opdage formen af ​​saltkupler, udvikle hypoteser om, hvordan de dannes, og forstå deres rolle i olieudforskning.

Persiske Golf Salt Dome: Sir Bani Yas Island i den persiske golf på vestkysten af ​​De Forenede Arabiske Emirater. Øen er en haug skubbet op af en stigende saltkuppel. Kupplen er brudt gennem øens overflade, og den runde kerne af kupplen kan ses i midten af ​​øen. Billede af NASA Earth Observatory. Klik for større billede.

Økonomisk betydning af saltkupler

Saltkupler tjener som olie- og naturgasbeholdere, svovlkilder, saltkilder, underjordiske oplagringssteder for olie og naturgas og bortskaffelsessteder for farligt affald.

Olier og naturgasbeholdere

Saltkupler er meget vigtige for olieindustrien. Efterhånden som en salt kuppel vokser, er hætteklippen over den buet opad. Denne cap rock kan tjene som et olie- eller naturgasreservoir.

Når en kuppel vokser, er de klipper, den trænger ind, buet opad langs siderne af kupplen (se begge illustrationer øverst på denne side). Denne opadvendte bue gør det muligt for olie og naturgas at migrere mod saltkuppelen, hvor den kan samle sig i en strukturel fælde.

Det stigende salt kan også forårsage fejl. Nogle gange tillader disse fejl, at en permeabel klippeenhed kan forsegles mod en impermeabel klippeenhed. Denne struktur kan også tjene som et olie- og gasreservoir. En enkelt saltkuppel kan have mange tilknyttede reservoirer på forskellige dybder og placeringer omkring kuppelen.

Seismisk undersøgelse: En tidlig seismisk profil af en salt kuppel erhvervet fra en undersøgelse om bord. Det viser en central saltkerne ca. 1-1 / 2 miles bred og stenlag, der blev deformeret af saltets opadgående bevægelse. Seismisk billede ændret efter Parke D. Snavely, USAs geologiske undersøgelse.

En kilde til svovl

Saltkupler er undertiden overskygget af en hætte, der indeholder betydelige mængder elementært svovl. Svovlen forekommer som et krystallinsk materiale, der fylder brud og intergranulære porer, og i nogle tilfælde erstatter det cap rock. Svovl antages at have dannet sig fra anhydrit og gips forbundet med saltet ved bakterieaktivitet.

Nogle saltkupler har tilstrækkelig svovl i bundklippen til at det kan genvindes økonomisk. Det genvindes ved at bore en brønd i svovl og pumpe overopvarmet vand og luft ned i brønden. Det overvarmede vand er varmt nok til at smelte svovl. Den varme luft omdanner det smeltede svovl til en skum, der er flydende nok til at hæve en brønd op til overfladen.

I dag produceres mest svovl som et biprodukt fra raffinering af råolie og forarbejdning af naturgas. Produktionen af ​​svovl fra saltkupler er generelt ikke omkostningskonkurrencedygtig med svovl produceret af olie og naturgas.

Saltproduktion

Nogle saltkupler er blevet udnyttet af underjordisk minedrift. Disse miner producerer salt, der bruges som råmateriale i den kemiske industri og som salt til behandling af snedækkede motorveje.

Et par salt kupler er udvindet ved opløsning. Varmt vand pumpes ned i en brønd i saltet. Vandet opløser saltet og bringes tilbage til overfladen gennem produktionsbrønde. Ved overfladen inddampes vandet for at udvinde saltet, eller det saltede vand anvendes i en kemisk proces.

Underjordiske opbevaringsmagasiner

Nogle af miner, der er udviklet i saltkupler, er forsigtigt forseglet og derefter brugt som oplagringssteder for olie, naturgas og brint.

Saltkupler i USA og Rusland fungerer også som nationale oplagringssteder for regeringsreserver af heliumgas. Salt er den eneste type klipper, der har en permeabilitet, der er så lav, at det kan indeholde de små heliumatomer.

Bortskaffelse af affald

Salt er en uigennemtrængelig klippe, der har evnen til at flyde og forsegle brud, der kan udvikle sig i det. Af denne grund er saltkupler brugt som bortskaffelsessteder for farligt affald. Menneskeskabte huler i salt kupler er blevet brugt som oplagringssteder til oliefeltboreaffald og andre typer farligt affald i USA og andre lande. De er også blevet overvejet til bortskaffelse af nukleart affald på højt niveau, men intet sted i USA har modtaget denne type affald.

U.S. Saltindskud: Placering af sengede saltaflejringer og saltkuppelbassiner i USA. Louann Salt understreger den store kontinuerlige aflejring langs Golfkysten, der indeholder de tre saltkuppelbassiner. Kort efter med lokale data fra Argonne National Laboratory.

Hvor forekommer saltkupler?

Saltkupler kan forekomme i sedimentære bassiner, hvor tykke saltaflejringer er begravet af mindst 500 fod af andre typer sediment. En af verdens største saltkuppelregioner er Mexicogolfen. Over 500 saltkupler er blevet opdaget onshore og under Mexicogolfen. De stammer fra Louann Salt, en underjordisk klippeenhed, der er lateralt vedvarende i hele området. Et kort i højre kolonne på denne side viser placeringen af ​​sengede saltaflejringer i USA og tre saltkuppelfelter. Store felter med saltkupler er også blevet opdaget i Angola, Brasilien, Canada, Gabon, Tyskland, Iran og Irak.