Sadržaj
- Što je solna kupola?
- Deformacija soli pod pritiskom
- "Zabluda o gustoći"
- Kako gustoća može biti nebitna
- Koliko su velike kupole soli?
- Prvo otkriće ulja sa solnom kupolom
- Ekonomska važnost kupola soli
- Rezervoari nafte i prirodnog plina
- Izvor sumpora
- Proizvodnja soli
- Podzemni spremnici
- Odlaganje smeća
- Gdje nastaju kupole soli?
Srednja jurska sol: Ovaj presjek prikazuje stijene u slivu Istočnog Teksasa između granice Oklahoma i Teksas (slijeva) i obale Meksičkog zaljeva (s desne strane). Jedinica ljubičaste stijene je srednja jurska sol, stijena koja ima sposobnost da teče pod pritiskom. Sol je prekrivena na tisućama metara taloga koji stvaraju ogroman pritisak na površini soli i uzrokuju je da istječe. Na brojnim mjestima sol je upadala prema gore u sedimente. To je proizvelo male humke ili visoke stupove soli koji mogu biti visoki i tisuće metara. Slani stupovi i manji nasipi nazivaju se "kupolama soli". USGS slika.
Kupola soli: Crtani oblik kupole soli koji prikazuje probijanje kroz dvije stijene i deformaciju stijene neposredno iznad. Rast kupole postiže se migracijom soli u kupolu iz okolnih područja. Sol migrira u kupolu, jer je komprimirana težinom nadzemnih sedimenata.
Što je solna kupola?
Slana kupola je nasip ili stupac soli koji je upadao prema gore u sedimente. Kupove soli mogu se formirati u sedimentnom bazenu gdje se debeli sloj soli prekriva mlađim sedimentima značajne debljine. Tamo gdje uvjeti dopuštaju, solne kupole mogu se uzdići tisućama metara iznad sloja soli iz kojeg su počele rasti. Primjer je prikazan na slici.
Na ilustraciji na vrhu stranice, ljubičasta stijena (Js) izvorno je bila sloj soli. Izvor je soli za nekoliko stupova soli i nekoliko manjih nakupina soli koji su se udubili u nadzemne jedinice.
Razvoj solnih kupola može deformirati kamene jedinice u zamke u kojima se nalazi nafta i prirodni plin. Često se miniraju kao izvori soli i sumpora. Nepropusna priroda soli može ih učiniti važnim mjestima za podzemno skladištenje ili podzemno odlaganje opasnog otpada.
Deformacija soli pod pritiskom
Za razliku od većine ostalih vrsta sedimenata, sol ima sposobnost mijenjanja oblika i strujanja kada se stavi pod dovoljan pritisak. Da bi se razvila kupola soli, pritisak na sol mora biti dovoljno visok da bi mogao upasti u višak sedimenata. Pritisak mora biti dovoljno velik da savlada nekoliko prepreka. Oni uključuju težinu nadvojnih slojeva, snagu nadvojnih slojeva, sile trenja i silu gravitacije koja se odupire podizanju.
Dva izvora tlaka koji su stvorili kupole soli su tlak prema dolje iznad naslaga i bočni pritisak tektonskog kretanja.
Ako se u nadimenom sedimentu razvije područje slabosti ili nestabilnosti, sol pod odgovarajućim pritiskom može upasti u njega. Slabost može biti uzrokovana lomovima ekstenzija, antiklinama u razvoju, gredom potiska ili dolinom koja je izrasla na Zemljinu površinu iznad.
Jednom kada sol počne teći, može se nastaviti sve dok je pritisak na sol dovoljno visok da nadvlada otporne sile. Protok će se zaustaviti kad se sol podigne na visinu tamo gdje postoje ravnotežni uvjeti.
"Zabluda o gustoći"
Mnoga objašnjenja solnih kupola sugeriraju da je niža gustoća soli, u usporedbi s gustoćom nadzemnih kamenih jedinica, pokretačka sila stvaranja kupola soli. To je zabluda.
U vrijeme taloženja, klastični sedimenti iznad soli nerazvrstani su, sadrže značajan porani prostor i imaju manju gustoću od soli. Njihova gustoća ne prelazi gustoću soli sve dok je duboko ne zakopaju, čvrsto zbijenu i djelomično lititiziraju. Do tada to više nisu mekani sedimenti. Oni su kompetentne stijene koje mogu biti prepreka propadanju soli.
Težina i gustoća: Zrak ima gustoću koja je gotovo zanemariva. No, stup atmosferskog zraka teži dovoljno da stupac izuzetno guste žive vodi gotovo metar do staklene vakuumske cijevi.
Kako gustoća može biti nebitna
Živin barometar prikazuje ilustraciju kako gustoća može biti nevažna. Godine 1643. Evangelista Torricelli napunila je staklenu cijev, zatvorenu na jednom kraju, živom. Zatim je uspravno stajao u kanti sa živom, držeći jedan kraj potopljenim. Nakon što je cijev bila uspravna, težina atmosfere na površini žive pružila je dovoljan pritisak da podrži stup žive u visini od gotovo jednog metra. Merkura bi se dizala i padala u cijevi kako bi se tlak atmosfere mijenjao.
U slučaju živog barometra, razlika u gustoći između žive u cijevi i gustoće okolnog zraka je ogromna. Ali, težina atmosfere je dovoljno visoka da podupire stupac žive.
U slučaju slane kupole, tisuće stopa sedimenta, pritiskom na zemljopisno široku jedinicu soli, mogu pružiti dovoljno energije za proizvodnju solne kupole.
Kupe arktičke soli: Satelitska slika dviju solnih kupola koje su izbile na površinu otoka Melville, na sjeveru Kanade. Kupole su okrugle bijele osobine okružene sivom stijenom. Svake su širine oko 2 milje. Otok je okružen morskim ledom. Sol može izdržati na površini u hladnim i suhim klimama. Slika NASA-e. Uvećaj sliku.
Koliko su velike kupole soli?
Kupove soli mogu biti vrlo velike građevine. Jezgre soli se kreću u rasponu od 1/2 milje do 5 milja. Matične stijenske jedinice koje služe kao izvor soli obično su debljine nekoliko stotina do nekoliko tisuća stopa. Kupove soli uzdižu se s dubine između 500 i 6000 stopa (ili više) ispod površine. Obično ne dosegnu površinu. U tom slučaju može nastati slani ledenjak.
Slani domovi Meksičkog zaljeva: Karta reljefa s dna Meksičkog zaljeva kraj jugoistočne obale Louisiane. Crvena i narančasta boja predstavljaju plitku vodu; plava predstavlja dublju vodu. Okrugle strukture ravnih vrhova površinski su izraz kupola ispod soli. Slika iz programa NOAA Okeanos Explorer. Uvećaj sliku.
Prvo otkriće ulja sa solnom kupolom
Slane kupole bile su gotovo nepoznate sve dok nije bušena istražna bušotina nafte na brdu Spindletop blizu Beaumonta u Teksasu 1900. godine, a dovršena je 1901. Spindletop je bio nisko brdo s reljefom od oko 15 stopa, gdje je posjetitelj mogao pronaći sumporne izvore i tragove prirodnog plina.
Na dubini od oko 1000 stopa bunar je probio rezervoar nafte pod pritiskom koji je bušotine izbacio iz bušotine i sirovom naftom ispušio okolno zemljište sve dok bušotina nije mogla biti stavljena pod kontrolu. Početna proizvodnja iz bušotine bila je preko 100 000 barela sirove nafte dnevno - veći prinos nego ikad prethodni bušotin ikad proizveden.
Otkriće Spindletop pokrenulo je bušilicu na sličnim građevinama širom područja Zaljevske obale. Neke od tih bušotina pogodile su naftu. Ta su otkrića motivirala geologe da nauče o strukturama ispod kojih se nalazila tako velika količina nafte.
Pažljivo podzemno preslikavanje podataka iz bušotina, a kasnije i uporaba seizmičkih istraživanja, omogućili su geolozima da otkriju oblik slanih kupola, razviju hipoteze o tome kako se formiraju i razumiju njihovu ulogu u istraživanju nafte.
Kupola perzijske zaljevske soli: Otok Sir Bani Yas u Perzijskom zaljevu na zapadnoj obali Ujedinjenih Arapskih Emirata. Otok je naselje koje je podizala kupola od soli. Kupola je probila površinu otoka, a okrugla jezgra kupole može se vidjeti u središtu otoka. Slika NASA Zemaljskog opservatorija. Kliknite za veću sliku.
Ekonomska važnost kupola soli
Kupove soli služe kao rezervoari nafte i prirodnog plina, izvora sumpora, izvora soli, podzemna skladišta nafte i prirodnog plina i odlagališta opasnog otpada.
Rezervoari nafte i prirodnog plina
Slane kupole vrlo su važne za naftnu industriju. Kako kupola soli raste, kapica iznad nje zakrivljena je prema gore. Ova stijena može poslužiti kao rezervoar nafte ili prirodnog plina.
Kako kupola raste, stijene kroz koje prodire savijene su uzduž bočnih strana kupole (pogledajte obje slike na vrhu ove stranice). Ovaj uzlazni luk omogućuje nafti i prirodnom plinu da se kreću prema kupoli soli gdje se mogu akumulirati u strukturalnu zamku.
Rastuća sol također može uzrokovati greške. Ponekad ove greške omogućuju zaptivanje propusne stijene na nepropusnu stijenu. Ova konstrukcija može poslužiti i kao rezervoar za naftu i plin. Jedna solna kupola može imati mnogo pridruženih rezervoara na različitim dubinama i mjestima oko kupole.
Seizmička izmjera: Rani seizmički profil slane kupole stečen pregledom broda. Prikazuje središnju jezgru soli široku oko 1/2 milje i stijene koje su deformirane pomicanjem soli prema gore. Seizmička slika modificirana nakon Parkea D. Snavelyja, Sjedinjene Države.
Izvor sumpora
Kupove soli ponekad su prekrivene stijenama u kojima se nalaze značajne količine elementarnog sumpora. Sumpor nastaje kao kristalni materijal koji popunjava lomove i intergranularne pore, a u nekim slučajevima zamjenjuje kapicu stijene. Smatra se da je sumpor nastao iz anhidrita i gipsa koji su povezani sa soli bakterijskim djelovanjem.
Neke kupole soli imaju dovoljno sumpora u stijeni kape da se on može ekonomski obnoviti. Obnavlja se bušenjem u bušotinu i ispumpavanjem pregrijane vode i zraka u bunar. Pregrijana voda je dovoljno vruća da rastopi sumpor. Vrući zrak pretvara rastopljeni sumpor u pjenu dovoljno gustu da se dobro izbije na površinu.
Danas se većina sumpora proizvodi kao nusprodukt rafiniranja sirove nafte i prerade prirodnog plina. Proizvodnja sumpora iz solnih kupola uglavnom nije konkurentna sumporu proizvedenom iz nafte i prirodnog plina.
Proizvodnja soli
Neke kupole soli iskorištavane su podzemnim iskopavanjem. Ovi rudnici proizvode sol koja se koristi kao sirovina u kemijskoj industriji i kao sol za tretiranje snježnih autocesta.
Otopinom je minirano nekoliko kupola soli. Vruća voda se pumpa niz bunar u sol. Voda otapa sol i vraća se na površinu kroz proizvodne bušotine. Na površini se voda ispari kako bi se dobila sol, ili se slana voda koristi u kemijskom procesu.
Podzemni spremnici
Neki od rudnika razvijenih u kupolama soli pažljivo su zapečaćeni i zatim korišteni kao skladišta nafte, prirodnog plina i vodika.
Slane kupole u Sjedinjenim Državama i Rusiji služe i kao nacionalna skladišta državnih rezervi helijskog plina. Sol je jedina vrsta stijene koja ima tako nisku propusnost da može da drži sitne atome helija.
Odlaganje smeća
Sol je nepropusna stijena koja ima sposobnost toka i zaptivanja lomova koji bi se u njoj mogli razviti. Iz tog razloga, kupole soli korištene su kao odlagališta opasnog otpada. Umjetne pećine u slanim kupolama korištene su kao skladište otpada iz bušenja naftnih polja i drugih vrsta opasnog otpada u Sjedinjenim Državama i drugim zemljama. Također su uzeti u obzir i za zbrinjavanje nuklearnog otpada visoke razine, ali nijedno mjesto u Sjedinjenim Državama nije dobilo tu vrstu otpada.
Depoziti soli u SAD-u: Položaj ležišta soli i bazeni solnih kupola u Sjedinjenim Državama. Louann Saltlen je velika kontinuirana ležišta uz zaljevsku obalu koja sadrže tri bazena slane kupole. Karta sa lokacijskim podacima Nacionalnog laboratorija Argonne.
Gdje nastaju kupole soli?
Kupove soli mogu se pojaviti u sedimentnim bazenima, gdje su debela naslaga soli ukopana s najmanje 500 stopa drugih vrsta sedimenata. Jedna od najvećih svjetskih regija slane kupole je Meksički zaljev. Preko 500 kupola soli otkriveno je na obali i ispod morskog dna Meksičkog zaljeva. Potječu iz Louann Salt-a, podzemne stijene koja je bočno postojana u cijelom području. Karta u desnom stupcu ove stranice prikazuje položaj ležišta soli u Sjedinjenim Državama i tri polja kupole soli. Velika polja slanih kupola otkrivena su i u Angoli, Brazilu, Kanadi, Gabonu, Njemačkoj, Iranu i Iraku.