Содержание
- Что такое соляной купол?
- Деформация соли под давлением
- «Плохое представление о плотности»
- Как плотность может быть неактуальной
- Насколько велики соляные купола?
- Первое открытие нефти соляного купола
- Экономическое значение соляных куполов
- Нефтегазовые резервуары
- Источник серы
- Производство соли
- Подземные резервуары
- Утилизация отходов
- Где встречаются соляные купола?
Среднеюрская соль: На этом поперечном разрезе показаны породы Восточно-Техасского бассейна между границей Оклахома-Техас (слева) и береговой линией Мексиканского залива (справа). Фиолетовая каменная единица - это соль средней юры, каменная единица, способная течь под давлением. Соль покрыта тысячами футов отложений, которые оказывают огромное давление на поверхность соли и вызывают ее течение. Во многих местах соль проникла вверх в вышележащие отложения. Это привело к появлению небольших насыпей или высоких столбов соли, высота которых может достигать тысяч футов. Соляные колонны и небольшие насыпи называются «соляными куполами». USGS изображение.
Соляной купол: Рисунок соляного купола, показывающий прокалывание двух каменных блоков и деформацию каменного блока сразу над ним. Рост купола осуществляется путем миграции соли в купол из близлежащих районов. Соль мигрирует в купол, потому что она сжата весом вышележащих отложений.
Что такое соляной купол?
Соляной купол - это насыпь или столб соли, который проник в верхние слои отложений. Соляные купола могут образовываться в осадочном бассейне, где толстый слой соли перекрывается более молодыми отложениями значительной толщины. Там, где позволяют условия, соляные купола могут подниматься на тысячи футов над слоем соли, из которого они начали расти. Пример показан на иллюстрации.
На иллюстрации вверху страницы фиолетовая каменная единица (Js) изначально была слоем соли. Это источник соли для нескольких столбцов соли и нескольких небольших насыпей соли, которые проникли в вышележащие единицы.
Развитие соляных куполов может деформировать горные породы в ловушки, в которых содержатся нефть и природный газ. Они часто добываются как источники соли и серы. Непроницаемая природа соли может сделать их важными площадками для подземного хранения или подземного захоронения опасных отходов.
Деформация соли под давлением
В отличие от большинства других типов отложений, соль обладает способностью изменять форму и течение, когда находится под достаточным давлением. Чтобы создать соляной купол, давление на соль должно быть достаточно высоким, чтобы позволить ей проникнуть в вышележащие отложения. Давление должно быть достаточно большим, чтобы преодолеть несколько препятствий. К ним относятся вес вышележащих слоев, сила вышележащих слоев, силы трения и сила тяжести, противодействующая подъему.
Два источника давления, которые произвели соляные купола, - это нисходящее давление вышележащего осадка и боковое давление тектонического движения.
Если в вышележащем осадке образуется область слабости или нестабильности, соль под соответствующим давлением может проникнуть в него. Слабость может быть вызвана трещинами растяжения, развивающейся антиклиналью, разрывом тяги или долиной, разрушенной на поверхности Земли выше.
Как только соль начинает течь, она может продолжаться до тех пор, пока давление на соль будет достаточно высоким, чтобы преодолеть силы сопротивления. Поток остановится, когда соль поднимется до высоты, где существуют условия равновесия.
«Плохое представление о плотности»
Многие объяснения соляных куполов позволяют предположить, что более низкая плотность соли по сравнению с плотностью вышележащих каменных пород является движущей силой образования соляных куполов. Это ошибочное мнение.
Во время осаждения обломочные отложения над солью не уплотняются, содержат пигментное пространство и имеют более низкую плотность, чем соль. Их плотность не превышает плотность соли до тех пор, пока они не будут глубоко зарыты, плотно уплотнены и частично литифицированы. К тому времени они уже не мягкие отложения. Они являются компетентными каменными единицами, которые могут быть препятствиями для проникновения соли.
Вес против плотности: Воздух имеет плотность, которая почти ничтожна. Однако столб атмосферного воздуха весит достаточно, чтобы поднять столб чрезвычайно плотной ртути почти на метр вверх по стеклянной вакуумной трубке.
Как плотность может быть неактуальной
Ртутный барометр показывает, как плотность может быть неактуальной. В 1643 году Евангелиста Торричелли наполнил стеклянную трубку, закрытую с одного конца ртутью. Затем он поставил его вертикально в таз с ртутью, держа один конец под водой. После того, как трубка была в вертикальном положении, вес атмосферы на поверхности ртути обеспечивал достаточное давление, чтобы поддерживать столб ртути почти одного метра в высоту. Ртуть будет подниматься и опускаться в трубе при изменении давления атмосферы.
В случае ртутного барометра разница в плотности между ртутью в трубе и плотностью окружающего воздуха огромна. Но вес атмосферы достаточно высок, чтобы поддерживать столб ртути.
В случае соляного купола тысячи футов отложений, давящих на географически обширный соляной блок, могут обеспечить достаточно энергии для производства соляного купола.
Арктические соляные купола: Спутниковое изображение двух соляных куполов, вспыхнувших на поверхности острова Мелвилл, северная Канада. Купола - это круглые белые элементы, окруженные серой скалой. Каждый из них около 2 миль в поперечнике. Остров окружен морским льдом. Соль может сохраняться на поверхности в холодном и сухом климате. Изображение НАСА. Увеличить изображение.
Насколько велики соляные купола?
Соляные купола могут быть очень большими структурами. Соляные ядра варьируются от 1/2 мили до 5 миль в поперечнике. Родительские породы, которые служат источником соли, обычно имеют толщину от нескольких сотен до нескольких тысяч футов. Соляные купола поднимаются с глубины от 500 до 6000 футов (или более) ниже поверхности. Они обычно не достигают поверхности. Если они это сделают, может образоваться соленый ледник.
Соляные купола в Мексиканском заливе: Рельефная карта дна Мексиканского залива у юго-восточного побережья Луизианы. Красный и оранжевый цвета представляют мелководье; синий представляет более глубокую воду. Круглые структуры с плоским верхом являются поверхностным выражением подземных соляных куполов. Изображение из программы NOAA Okeanos Explorer. Увеличить изображение.
Первое открытие нефти соляного купола
Соляные купола были почти неизвестны, пока разведочная нефтяная скважина не была пробурена на холме Шпиндлтоп около Бомонта, штат Техас, в 1900 году и завершена в 1901 году. Шпиндлтоп представлял собой невысокий холм с рельефом около 15 футов, где посетитель мог найти серные источники и утечки природного газа.
На глубине около 1000 футов скважина проникла в резервуар для масла под давлением, который выбил буровые инструменты из скважины и засыпал окружающую землю сырой нефтью, пока скважина не могла быть взята под контроль. Первоначальная добыча из скважины составляла более 100 000 баррелей сырой нефти в день - больший дебит, чем любая предыдущая скважина.
Открытие Spindletop вызвало бурение на подобных структурах в районе побережья Мексиканского залива. Некоторые из этих скважин пробивали нефть. Эти открытия побудили геологов узнать о структурах ниже, которые содержали такое огромное количество нефти.
Тщательное подземное картографирование данных по скважинам, а затем использование сейсмических исследований позволило геологам обнаружить форму соляных куполов, выработать гипотезы о том, как они образуются, и понять их роль в разведке нефти.
Купол Соляной Персидского залива: Остров сэра Бани Яса в Персидском заливе на западном побережье Объединенных Арабских Эмиратов. Остров представляет собой курган, поднимаемый соляным куполом. Купол пробил поверхность острова, и в центре острова можно увидеть круглое ядро купола. Изображение NASA Earth Observatory. Нажмите для увеличения изображения.
Экономическое значение соляных куполов
Соляные купола служат резервуарами для нефти и природного газа, источниками серы, источниками соли, подземными хранилищами для нефти и природного газа и местами захоронения опасных отходов.
Нефтегазовые резервуары
Соляные купола очень важны для нефтяной промышленности. По мере роста соляного купола верхняя часть скалы изогнута вверх. Эта кепка может служить резервуаром для нефти или природного газа.
По мере роста купола скалы, в которые он проникает, изогнуты вверх по сторонам купола (см. Обе иллюстрации в верхней части этой страницы). Эта восходящая арка позволяет нефти и природному газу мигрировать к соляному куполу, где он может накапливаться в структурной ловушке.
Растущая соль также может вызвать повреждение. Иногда эти разломы позволяют изолировать проницаемую горную единицу от непроницаемой горной единицы. Эта структура также может служить резервуаром нефти и газа. Один соляной купол может иметь множество связанных резервуаров на различных глубинах и в разных местах вокруг купола.
Сейсморазведка: Ранний сейсмический профиль соляного купола, полученный по данным судовой разведки. Это показывает центральное ядро соли приблизительно 1-1 / 2 мили шириной и слои породы, которые были деформированы движением соли вверх. Сейсмическое изображение изменено после Parke D. Snavely, Геологическая служба США.
Источник серы
Соляные купола иногда перекрываются кепкой, которая содержит значительное количество элементарной серы. Сера встречается в виде кристаллического материала, который заполняет трещины и межзерновые поры, а в некоторых случаях заменяет верхнюю породу. Считается, что сера образовалась из ангидрита и гипса, связанных с солью в результате бактериальной активности.
В некоторых соляных куполах в скальной породе достаточно серы, чтобы ее можно было экономически извлечь. Он восстанавливается путем бурения скважины в серу и откачки перегретой воды и воздуха по скважине. Перегретая вода достаточно горячая, чтобы расплавить серу. Горячий воздух превращает расплавленную серу в пену, которая достаточно плавучая, чтобы подняться на поверхность.
Сегодня большая часть серы производится в качестве побочного продукта переработки нефти и переработки природного газа. Производство серы из соляных куполов, как правило, не конкурентоспособно по цене с серой, добываемой из нефти и природного газа.
Производство соли
Некоторые соляные купола эксплуатировались подземным способом. Эти шахты производят соль, которая используется в качестве сырья для химической промышленности и в качестве соли для обработки заснеженных дорог.
Несколько соляных куполов были добыты раствором. Горячая вода закачивается в колодец. Вода растворяет соль и возвращается на поверхность через добывающие скважины. На поверхности вода испаряется, чтобы извлечь соль, или соленая вода используется в химическом процессе.
Подземные резервуары
Некоторые шахты, разработанные в соляных куполах, были тщательно запечатаны и затем использованы в качестве хранилищ нефти, природного газа и водорода.
Соляные купола в Соединенных Штатах и России также служат национальными хранилищами государственных запасов газа гелия. Соль - единственный тип породы, проницаемость которой настолько мала, что он может удерживать крошечные атомы гелия.
Утилизация отходов
Соль - это непроницаемая порода, которая обладает способностью течь и герметизировать трещины, которые могут возникнуть внутри нее. По этой причине соляные купола использовались как места захоронения опасных отходов. Искусственные пещеры в соляных куполах использовались в качестве хранилищ для отходов бурения нефтяных месторождений и других видов опасных отходов в Соединенных Штатах и других странах. Они также были рассмотрены для захоронения ядерных отходов высокого уровня, но ни один объект в Соединенных Штатах не принимал такой тип отходов.
Соляные месторождения США: Расположение залежей соленой залежи и бассейнов соляных куполов в США. Большое непрерывное месторождение вдоль побережья Мексиканского залива, которое содержит три соляных купольных бассейна, подстилается солью Луанн. Карта с местными данными из Аргоннской Национальной Лаборатории.
Где встречаются соляные купола?
Соляные купола могут встречаться в осадочных бассейнах, где густые соляные отложения закопаны не менее чем на 500 футов от других типов отложений. Одним из крупнейших в мире соляных купольных регионов является Мексиканский залив. Более 500 соляных куполов были обнаружены на берегу и под морским дном Мексиканского залива. Они происходят из Соли Лоунна, подповерхностного скального отряда, который является боковым устойчивым по всей области. Карта в правом столбце этой страницы показывает расположение залежей соли в Соединенных Штатах и три поля соляных куполов. Большие поля соляных куполов были также обнаружены в Анголе, Бразилии, Канаде, Габоне, Германии, Иране и Ираке.