Vsebina
- Kaj je solna kupola?
- Deformacija soli pod pritiskom
- »Napačna gostota«
- Kako je lahko gostota nepomembna
- Kako velike so solne kupole?
- Prvo odkritje nafte s solno kupolo
- Gospodarski pomen solnih kupolov
- Rezervoarji za nafto in zemeljski plin
- Vir žvepla
- Pridelava soli
- Podzemni rezervoarji za shranjevanje
- Odlaganje odpadkov
- Kje se pojavljajo solne kupole?
Srednja jurska sol: Ta presek prikazuje skale vzhodnega teksaškega bazena med mejo Oklahoma in Teksasom (na levi strani) in obalo Mehičnega zaliva (na desni). Enota vijolične kamnine je srednja jurska sol, kamninska enota, ki ima možnost, da teče pod pritiskom. Sol prekriva več tisoč metrov usedlin, ki na površini soli povzročajo velik pritisk in povzročijo, da teče. Na številnih lokacijah je sol vdrla navzgor v prekrivajoče se sedimente. Tako nastanejo majhni nagrobniki ali stolpiči soli, ki so lahko visoki tisoč metrov. Solne stebre in manjše nagrobnike imenujemo "solne kupole". Slika USGS.
Solna kupola: Karikatura solne kupole, ki prikazuje prebijanje skozi dve skalni enoti in deformacijo skalne enote neposredno zgoraj. Rast kupole se doseže s selitvijo soli v kupolo iz okoliških krajev. Sol se seli v kupolo, ker jo stisne teža nad sedimentom.
Kaj je solna kupola?
Solna kupola je nasip ali stolpec soli, ki je vdrl navzgor v prekrivajoče se sedimente. Solne kupole se lahko tvorijo v sedimentnem bazenu, kjer debela plast soli prekriva mlajše usedline velike debeline. Kjer razmere dopuščajo, se lahko solne kupole dvignejo več tisoč metrov nad plastjo soli, iz katere so začele rasti. Primer je prikazan na sliki.
Na sliki na vrhu strani je bila škrlatna skalna enota (Js) prvotno plast soli. Je vir soli za več stolpcev soli in več manjših nasipov soli, ki so vdrli v prekrivne enote.
Razvoj solnih kupola lahko deformira kamnite enote v pasti, ki zadržujejo nafto in zemeljski plin. Pogosto jih rudijo kot vire soli in žvepla. Zaradi neprepustnosti soli so lahko pomembna mesta za podzemno skladiščenje ali podzemno odlaganje nevarnih odpadkov.
Deformacija soli pod pritiskom
Za razliko od večine drugih vrst usedlin ima sol možnost spreminjanja oblike in pretoka, če jo damo pod dovolj pritiska. Če želite razviti solno kupolo, mora biti pritisk soli dovolj visok, da lahko vdre v višje sedimente. Pritisk mora biti dovolj velik, da premaga več ovir. Sem spadajo teža nadvisnih slojev, moč nadzemnih slojev, torne sile in sila gravitacije, ki se upirajo dvigu.
Dva vira tlaka, ki sta povzročila solne kupole, sta pritisk navzdol nad sedimentom in stranski tlak tektonskega gibanja.
Če se v zgornjem sedimentu razvije območje šibkosti ali nestabilnosti, lahko sol pod ustreznim pritiskom vanjo vdre. Šibkost lahko povzročijo zlomi podaljška, razvijajoči se antiklini, potisni prelom ali dolina, ki je erodirala na površje Zemlje zgoraj.
Ko sol začne teči, se lahko nadaljuje, dokler je pritisk na sol dovolj visok, da premaga uporovne sile. Pretok se ustavi, ko se sol dvigne na višino, kjer obstajajo ravnotežni pogoji.
»Napačna gostota«
Številne razlage solnih kupola kažejo, da je nižja gostota soli v primerjavi z gostoto nadzemnih kamnitih enot gonilna sila tvorbe solnih kupolov. To je napačno prepričanje.
V času odlaganja so klastični sedimenti nad soljo nezapleteni, vsebujejo pomemben poraten prostor in imajo nižjo gostoto kot sol. Njihova gostota ne presega gostote soli, dokler niso globoko zakopane, tesno stisnjene in delno litificirane. Do takrat niso več mehki sedimenti. So kompetentne kamnite enote, ki so lahko ovira za vdor soli.
Teža v primerjavi z gostoto: Zrak ima gostoto, ki je skoraj zanemarljiva. Vendar stolpec atmosferskega zraka tehta dovolj, da je steber izredno gostega živega srebra vodil skoraj meter do steklene vakuumske cevi.
Kako je lahko gostota nepomembna
Živosrebrni barometer ponazarja, kako je gostota lahko nepomembna. Leta 1643 je Evangelista Torricelli napolnila stekleno cev, zaprto na enem koncu, z živim srebrom. Nato jo je postavil pokonci v kotliček živega srebra, pri čemer je bil en konec potopljen. Ko je bila cev pokončna, je teža ozračja na površini živega srebra ustvarila dovolj pritiska, da je podpiral steber živega srebra skoraj en meter v višino. Živo srebro bi se dvigalo in padalo v cevi, ko bi se spreminjal pritisk atmosfere.
V primeru barometra živega srebra je razlika v gostoti med živo srebro v cevi in gostoto okoliškega zraka ogromna. Toda teža ozračja je dovolj visoka, da podpira kolono živega srebra.
V primeru solne kupole lahko več tisoč metrov usedlin, ki pritiskajo na geografsko obsežno solno enoto, zagotovi dovolj energije za proizvodnjo solne kupole.
Kupe arktične soli: Satelitska slika dveh solnih kupolov, ki sta izbruhnila na površje otoka Melville na severu Kanade. Kupole so okrogle bele lastnosti, obdane s sivo skalo. Vsak je približno 2 milje. Otok je obdan z morskim ledom. Sol lahko obdrži na površini v hladnih in sušnih podnebjih. Slika NASA. Povečaj sliko.
Kako velike so solne kupole?
Solne kupole so lahko zelo velike strukture. Solna jedra segajo od 1/2 milje do 5 milj. Matične kamnite enote, ki služijo kot vir soli, so ponavadi debele od nekaj sto do nekaj tisoč čevljev. Kupoli soli se dvigajo iz globine med 500 in 6000 čevljev (ali več) pod gladino. Običajno ne dosežejo površine. V tem primeru lahko nastane slani ledenik.
Mehiški zaliv Salt Domes: Reliefni zemljevid dna Mehiškega zaliva ob jugovzhodni obali Louisiane. Rdeča in oranžna barva predstavljata plitvo vodo; modra predstavlja globlje vode. Okrogle strukture z ravnim vrhom so površinski izraz podzemnih kupola soli. Slika iz programa NOAA Okeanos Explorer. Povečaj sliko.
Prvo odkritje nafte s solno kupolo
Slane kupole so bile skoraj neznane, dokler leta 1900 na griču Spindletop pri Beaumontu v Teksasu ni bilo izvrtanih raziskovalnih vrtin za nafto in dokončanih leta 1901. Spindletop je bil nizek hrib z reliefom približno 15 čevljev, na katerem je obiskovalec lahko našel žveplove izvire in pipe zemeljskega plina.
V globini približno 1000 čevljev je vrtina prodrla v rezervoar za nafto pod tlakom, ki je vrtalno orodje iz vrtine odpihnil in okoliško zemljo napolnil z surovo nafto, dokler ni bilo mogoče vodnjak pod nadzorom. Začetna proizvodnja iz vrtine je znašala več kot 100.000 sodčkov surove nafte na dan - večji donos kot katerikoli prejšnji vodnjak.
Odkritje Spindletop je sprožilo vrtanje na podobne konstrukcije po območju zalivske obale. Nekatere od teh vrtin so zadele nafto. Ta odkritja so geologe motivirala, da so spoznali strukture, ki so vsebovale tako velike količine nafte.
Skrbno kartiranje podzemnih površin iz vrtin in kasneje uporaba potresnih raziskovanj je geologom omogočilo, da so odkrili obliko solnih kupolov, razvili hipoteze o njihovem oblikovanju in razumeli njihovo vlogo pri raziskovanju nafte.
Kupola perzijske solinske soli: Otok Sir Bani Yas v Perzijskem zalivu na zahodni obali Združenih arabskih emiratov. Otok je grič, ki ga dviga naraščajoča solna kupola. Kupola se je prebila skozi površino otoka, okroglo jedro kupole pa je mogoče videti v središču otoka. Slika NASA Earth Observatory. Kliknite za večjo sliko.
Gospodarski pomen solnih kupolov
Solne kupole služijo kot rezervoarji za nafto in zemeljski plin, vire žvepla, vire soli, podzemna skladišča nafte in zemeljskega plina ter odlagališča nevarnih odpadkov.
Rezervoarji za nafto in zemeljski plin
Solne kupole so zelo pomembne za naftno industrijo. Ko raste solna kupola, se kapica nad njo zaskoči navzgor. Ta skala lahko služi kot rezervoar za nafto ali zemeljski plin.
Ko kupola raste, se skale, ki jih prodirajo, oboknejo navzgor ob straneh kupole (glejte obe sliki na vrhu te strani). Ta lok navzgor omogoča, da se nafta in zemeljski plin selita v solno kupolo, kjer se lahko kopičita v strukturni past.
Naraščajoča sol lahko povzroči tudi napake. Včasih te napake omogočajo, da se neprepustna kamninska ploščica zapečati z neprepustno kamnino. Ta zgradba lahko služi tudi kot rezervoar za nafto in plin. Ena sama solna kupola ima lahko številne povezane rezervoarje na različnih globinah in lokacijah okrog kupole.
Potresna raziskava: Zgodnji potresni profil solne kupole, pridobljen z raziskavo na ladji. Prikazuje osrednje solno jedro, široko približno 1–2 milje, in skalne plasti, ki so bile deformirane zaradi gibanja soli navzgor. Seizmična slika spremenjena po Parkeju D. Snavelyju, Združeni državni geološki pregled.
Vir žvepla
Solne kupole včasih prekrivajo kapne skale, ki vsebujejo velike količine elementarnega žvepla. Žveplo se pojavlja kot kristalni material, ki zapolni zlome in intergranularne pore, ponekod pa nadomesti kapnico. Šteje se, da žveplo nastaja iz anhidrita in gipsa, povezanih s soljo, z bakterijsko aktivnostjo.
Nekatere solne kupole vsebujejo dovolj žvepla v skalovju, da ga je mogoče ekonomsko obnoviti. Izterja se z vrtanjem vrtine v žveplo in črpanjem pregrete vode in zraka v vrtino. Pregreta voda je dovolj vroča, da lahko žveplo stopi. Vroči zrak pretvarja staljeno žveplo v peno, ki je dovolj živahna, da se dvigne v vodnjak do površine.
Danes se večina žvepla pridobi kot stranski proizvod pri predelavi surove nafte in predelavi zemeljskega plina. Proizvodnja žvepla iz solnih kupolov na splošno ni stroškovno konkurenčna žveplu, proizvedenemu iz nafte in zemeljskega plina.
Pridelava soli
Nekatere solne kupole so izkoriščale podzemno rudarjenje. V teh rudnikih nastaja sol, ki jo kemična industrija uporablja kot surovino in kot sol za obdelavo zasneženih avtocest.
Z raztopino so izkopali nekaj solnih kupolov. Vroča voda se v vodnjak prelije v vodnjak. Voda sol raztopi in se skozi proizvodne vrtine prinese nazaj na površino. Na površini se voda izhlapi, da se sol pridobi, ali pa se slana voda uporabi v kemičnem postopku.
Podzemni rezervoarji za shranjevanje
Nekateri rudniki, razviti v solnih kupolah, so bili skrbno zaprti in nato uporabljeni kot skladišča nafte, zemeljskega plina in vodika.
Solne kupole v ZDA in Rusiji služijo tudi kot nacionalna skladišča državnih rezerv helijevega plina. Sol je edina vrsta kamnine, ki ima tako nizko prepustnost, da lahko sprejme drobne atome helija.
Odlaganje odpadkov
Sol je neprepustna kamnina, ki lahko pretaka in zatesnjuje zlome, ki bi se lahko razvili znotraj nje. Zaradi tega so solne kupole uporabljale kot odlagališča nevarnih odpadkov. Človeške kaverne v solnih kupolah so bile v ZDA in drugih državah uporabljene kot odlagališča odpadkov za vrtanje naftnih polj in drugih vrst nevarnih odpadkov. Upoštevali so jih tudi za odstranjevanje jedrskih odpadkov na visoki ravni, vendar nobeno mesto v ZDA ni prejelo te vrste odpadkov.
Vloge soli v ZDA: Lokacija posteljnih nahajališč soli in bazenov solne kupole v Združenih državah Amerike. Louannova sol obdrži veliko neprekinjeno nahajališče ob zalivski obali, ki vsebuje tri bazene solne kupole. Zemljevid z lokacijskimi podatki Nacionalnega laboratorija Argonne.
Kje se pojavljajo solne kupole?
Solne kupole se lahko pojavijo v sedimentnih bazenih, kjer so debele usedline soli pokopale vsaj 500 čevljev drugih usedlin. Eno največjih svetovnih regij solne kupole je Mehični zaliv. Na morju in pod morskim dnom Mehiškega zaliva je bilo odkritih več kot 500 solnih kupolov. Izvirajo iz soline Louann, podzemne kamnite enote, ki je bočno obstojna na celotnem območju. Zemljevid v desnem stolpcu te strani prikazuje lokacijo posteljnih nahajališč soli v Združenih državah Amerike in tri polja solne kupole. Velika polja solnih kupolov so bila odkrita tudi v Angoli, Braziliji, Kanadi, Gabonu, Nemčiji, Iranu in Iraku.