Olej a benzín

Čo je soľná kupola?



Stĺpce soli, ktoré prenikajú cez nadložné sedimentárne jednotky.

Soľ strednej jury: V tomto priereze sú zobrazené skaly východného Texasu medzi hranicami Oklahoma - Texas (vľavo) a pobrežím Mexického zálivu (napravo). Fialová skalná jednotka je stredná jurská soľ, skalná jednotka, ktorá má schopnosť prúdiť pod tlakom. Soľ je obložená tisíckami stôp sedimentu, ktoré spôsobujú enormný tlak na povrch soli a spôsobujú jej prietok. Na mnohých miestach soľ prenikla do nadložných sedimentov. Takto vznikli malé kopce alebo týčiace sa stĺpce soli, ktoré môžu byť vysoké tisíce stôp. Stĺpce soli a menšie kopce sa nazývajú „soľné kupoly“. Obrázok USGS 1.

Soľná kupola: Karikatúra soľnej kupoly ukazujúcej prienik cez dve skalné jednotky a deformáciu skalnej jednotky bezprostredne nad ňou. Rast kupoly sa dosahuje migráciou soli do kupoly z okolitých oblastí. Soľ migruje do kupoly, pretože je stlačená hmotnosťou nadložných sedimentov.

Čo je soľná kupola?

Soľná kupola je kopec alebo stĺpec soli, ktorý prenikol hore do nadložných sedimentov. Soľné dómy sa môžu tvoriť v sedimentárnej nádrži, kde silná vrstva soli je pokrytá mladšími sedimentmi značnej hrúbky. Tam, kde to podmienky umožňujú, môžu soľné dómy stúpať tisíce metrov nad vrstvu soli, z ktorej začali rásť. Príklad je znázornený na obrázku.

Na ilustrácii v hornej časti stránky bola fialová skalná jednotka (Js) pôvodne vrstvou soli. Je zdrojom soli pre niekoľko stĺpcov soli a niekoľko menších hromád soli, ktoré vnikli do nadložných jednotiek.

Vývoj soľných baní môže deformovať skalné jednotky na pasce, ktoré zadržiavajú ropu a zemný plyn. Často sa ťažia ako zdroje soli a síry. Nepriepustná povaha soli z nich robí dôležité miesta pre podzemné skladovanie alebo podzemné zneškodňovanie nebezpečného odpadu.

Deformácia soli pod tlakom

Na rozdiel od väčšiny ostatných typov sedimentov má soľ pri dostatočnom tlaku schopnosť meniť tvar a tok. Aby sa vyvinula soľná kupola, musí byť tlak na soľ dostatočne vysoký, aby mohla preniknúť do nadložných sedimentov. Tlak musí byť dostatočne veľký, aby prekonal niekoľko prekážok. Patria sem hmotnosť nadložných vrstiev, sila nadložných vrstiev, trecie sily a sila gravitácie odolávajúca zdvihnutiu.

Dva zdroje tlaku, ktoré vyvolali soľné kupoly, sú tlak nad sedimentom nadol a bočný tlak tektonického pohybu.

Ak sa v nadložnom sedimente vyvíja slabina alebo nestabilita, môže do neho vniknúť soľ pod primeraným tlakom. Slabosť môže byť spôsobená zlomeninami nástavcov, vyvíjajúcou sa antiklinou, chybou ťahu alebo údolím erodovaným na zemský povrch nad zemou.

Akonáhle soľ začne stekať, môže pokračovať, pokiaľ je tlak na soľ dostatočne vysoký na prekonanie odporujúcich síl. Tok sa zastaví, keď soľ stúpne do výšky, kde existujú rovnovážné podmienky.

„Mylná predstava o hustote“

Mnohé vysvetlenia soľných kupolov naznačujú, že nižšia hustota soli, v porovnaní s hustotou nadložných skalných jednotiek, je hnacou silou tvorby soľných kupolov. To je mylná predstava.

V čase nanášania sú klastické sedimenty nad soľou nekompaktované, obsahujú významný pórovitý priestor a majú nižšiu hustotu ako soľ. Ich hustota nepresahuje hustotu soli, pokiaľ nie sú hlboko zakopané, pevne zhutnené a čiastočne zaliate. Do tej doby už nie sú mäkkými usadeninami. Sú to kompetentné skalné jednotky, ktoré môžu byť prekážkou prieniku solí.

Hmotnosť vs. hustota: Hustota vzduchu je takmer zanedbateľná. Stĺpec atmosférického vzduchu však váži dosť na to, aby priviedol stĺpec extrémne hustej ortuti takmer meter po sklenenú vákuovú trubicu.

Ako môže byť hustota irelevantná

Rtuťový barometer poskytuje ilustráciu toho, ako môže byť hustota irelevantná. V roku 1643 naplnil Evangelista Torricelli sklenenú trubicu uzavretú na jednom konci ortuťou. Potom to postavil vzpriamene do ortuťovej nádrže a jeden koniec držal ponorený. Po tom, čo bola skúmavka zvislá, hmotnosť atmosféry na povrchu ortuti poskytla dostatočný tlak na podporu stĺpca ortuti s výškou takmer jedného metra. Ortuť by stúpala a klesala v skúmavke pri zmene tlaku atmosféry.

V prípade ortuťového barometra je rozdiel hustoty medzi ortuťou v skúmavke a hustotou okolitého vzduchu obrovský. Hmotnosť atmosféry je však dostatočne vysoká, aby podporila stĺpec ortuti.

V prípade soľnej kupoly môžu tisíce stôp sedimentu tlačiť nadol na geograficky rozsiahlu soľnú jednotku a môžu poskytnúť dostatok energie na výrobu soľnej kupoly.

Arktické soľné dómy: Satelitný obraz dvoch soľných kupolov, ktoré vypukli na povrch ostrova Melville v severnej Kanade. Kopule sú okrúhle biele prvky obklopené sivou skalou. Každý z nich je vzdialený asi 2 míle. Ostrov je obklopený morským ľadom. Soľ môže pretrvávať na povrchu v chladnom a suchom podnebí. Obrázok NASA 4. Zväčšiť obrázok.

Aké veľké sú soľné kupoly?

Soľné dómy môžu byť veľmi veľké štruktúry. Soľné jadrá sú v rozsahu od 1/2 míle do 5 míľ. Rodičovské skalné jednotky, ktoré slúžia ako zdroj soli, sú zvyčajne hrubé niekoľko sto až niekoľko tisíc metrov. Soľné kupoly vystupujú z hĺbok medzi 500 a 6000 stôp (alebo viac) pod povrchom 2. Zvyčajne sa k povrchu nedostanú. Ak áno, môže sa vytvoriť soľný ľadovec.

Soľné kopule Mexického zálivu: Reliéfna mapa dna Mexického zálivu pri juhovýchodnom pobreží Louisiany. Červená a oranžová farba predstavuje plytkú vodu; modrá predstavuje hlbšiu vodu. Kruhové ploché ploché povrchy sú povrchovým vyjadrením povrchových soľných kupolov. Obrázok z programu NOAA Okeanos Explorer. Zväčšiť obrázok.

Prvý objav oleja v soľnej kupole

Soľné kopule boli takmer neznáme, kým sa v roku 1900 na vrchu Spindletop neďaleko mesta Beaumont v Texase neuzavrela prieskumná ropná studňa a neukončila sa v roku 1901. Spindletop bol nízky kopec s reliéfom asi 15 stôp, kde návštevník mohol nájsť sírové pramene a presakovanie zemného plynu.

V hĺbke asi 1 000 stôp prenikla studňa do nádrže na stlačený olej, ktorá vyfúkla vrtné nástroje zo studne a osprchovala okolitú pôdu surovou ropou, až kým sa studňa nemohla dostať pod kontrolu. Počiatočná produkcia z vrtu bola vyše 100 000 barelov ropy za deň - vyšší výnos, než akákoľvek z predchádzajúcich vrstiev.

Objav Spindletopu zapálil ťažbu na podobných štruktúrach naprieč pobrežím Mexického zálivu. Niektoré z týchto vrtov zasiahli ropu. Tieto objavy motivovali geológov, aby sa dozvedeli viac o štruktúrach, ktoré držali také obrovské množstvá ropy 3.

Starostlivé podpovrchové mapovanie údajov o vrtoch a neskôr použitie seizmických prieskumov umožnilo geológom objaviť tvar soľných kupolov, rozvíjať hypotézy o tom, ako sa tvoria, a pochopiť ich úlohu pri prieskume ropy.

Dóm soli v Perzskom zálive: Ostrov Sir Bani Yas v Perzskom zálive na západnom pobreží Spojených arabských emirátov. Ostrov je kopec tlačený hore stúpajúcou soľnou kupolou. Dóm sa prelomil cez povrch ostrova a jeho jadro je v strede ostrova viditeľné. Obrázok NASA Earth Observatory 5. Kliknite pre väčší obrázok.

Ekonomický význam soľných baní

Soľné dómy slúžia ako nádrže na ropu a zemný plyn, zdroje síry, zdroje soli, podzemné úložiská ropy a zemného plynu a úložiská nebezpečného odpadu.

Zásobníky ropy a zemného plynu

Soľné dómy sú pre ropný priemysel veľmi dôležité. Ako soľná kupola rastie, čiapka horná nad ňou je klenutá nahor. Táto horná čiara môže slúžiť ako nádrž na ropu alebo zemný plyn.

Ako kupola rastie, horniny, do ktorých preniká, sú vyklenuté smerom nahor pozdĺž bočných strán kupoly (pozri obidve ilustrácie v hornej časti tejto stránky). Tento oblúk smerom nahor umožňuje migráciu ropy a zemného plynu smerom k soľnej kupole, kde sa môže akumulovať v štrukturálnom lapači.

Zvyšujúca sa soľ môže tiež spôsobiť poruchu. Niekedy tieto poruchy umožňujú, aby priepustná skalná jednotka bola utesnená proti nepriepustnej skalnej jednotke. Táto štruktúra môže tiež slúžiť ako zásobník ropy a plynu. Jedna soľná kupola môže mať mnoho pridružených rezervoárov v rôznych hĺbkach a miestach okolo kupoly.

Seizmický prieskum: Raný seizmický profil soľnej kupoly získanej z prieskumu na palube. Zobrazuje stredné jadro soli široké asi 1-1 / 2 míle a vrstvy hornín, ktoré boli deformované pohybom soli smerom nahor. Seizmický obraz modifikovaný po Parke D. Snavely, Geologický prieskum Spojených štátov.

Zdroj síry

Soľné dómy sú niekedy pokryté čiapkou, ktorá obsahuje významné množstvo elementárnej síry. Síra sa vyskytuje ako kryštalický materiál, ktorý vypĺňa zlomeniny a medzikryštálové póry av niektorých prípadoch nahrádza horninu čiapočky. Síra je tvorená z anhydritu a sadry spojenej so soľou bakteriálnou aktivitou.

Niektoré soľné kupoly majú v hornine horniny dostatok síry, ktorú je možné ekonomicky získať. Obnovuje sa vŕtaním studne do síry a prečerpávaním prehriatej vody a vzduchu do studne. Prehriata voda je dostatočne horúca, aby roztavila síru. Horúci vzduch premieňa roztavenú síru na penu, ktorá je dostatočne vztlaková na to, aby stúpala dobre na povrch.

V súčasnosti sa väčšina síry vyrába ako vedľajší produkt pri rafinácii ropy a spracovaní zemného plynu. Výroba síry zo soľných baní nie je vo všeobecnosti nákladovo konkurencieschopná so sírou získanou z ropy a zemného plynu.

Výroba soli

Niektoré soľné kupoly boli využívané podzemnou ťažbou. Tieto bane vyrábajú soľ, ktorá sa používa ako surovina v chemickom priemysle a ako soľ na úpravu zasnežených diaľnic.

Z roztoku sa ťažilo niekoľko soľných baní. Horúca voda sa čerpá zo studne do soli. Voda rozpúšťa soľ a je privádzaná späť na povrch cez produkčné jamky. Na povrchu sa voda odparuje, aby sa získala soľ, alebo sa slaná voda používa v chemickom procese.

Informácie o soľnej dome
1 Geologické modely a hodnotenie neobjavených konvenčných a nepretržitých zdrojov ropy a zemného plynu: Horná krieda Austin Chalk, americké pobrežie Mexického zálivu; Krystal Pearson, Geologický prieskum Spojených štátov, Správa o vedeckých vyšetreniach 2012-5159, 2012.
2 Soľné jaskyne a ich využitie na zneškodňovanie odpadov z ropných polí: brožúra vydaná Národným úradom pre ropnú technológiu, Národné laboratórium Argonne, 1999.
3 Spindletop: Pôvodná soľná dóm: Michel T. Halbouty, článok uverejnený na webovej stránke WorldEnergySource.com, 2009.
4 Solné dómy na ostrove Melville: Jesse Allen, observatórium Zeme NASA, Obrázok dňa 27. augusta 2006.
5 Ostrov Sir Bani Yas, Spojené arabské emiráty: Astronautská fotografia Medzinárodnej vesmírnej stanice, observatórium Zeme NASA, Obrázok dňa 15. marca 2010.

Podzemné zásobníky

Niektoré bane vyvinuté v soľných baniach boli starostlivo utesnené a potom použité ako úložiská ropy, zemného plynu a vodíka.

Solné dómy v Spojených štátoch a Rusku slúžia tiež ako národné úložiská vládnych rezerv hélia. Soľ je jediný druh horniny, ktorá má priepustnosť tak nízku, že dokáže udržať malé atómy hélia.

Likvidácia odpadu

Soľ je nepriepustná hornina, ktorá má schopnosť pretekať a utesňovať zlomeniny, ktoré sa v nej môžu vyvinúť. Z tohto dôvodu sa soľné dómy používajú ako miesta na zneškodňovanie nebezpečného odpadu. Jaskyne vyrobené človekom v soľných baniach sa v Spojených štátoch a iných krajinách používajú ako úložiská pre ropné ložiská a iné druhy nebezpečného odpadu. Uvažovalo sa aj o zneškodňovaní vysokoaktívneho jadrového odpadu, ale žiadny druh odpadu v Spojených štátoch amerických nebol prijatý.

Sklady v USA: Poloha ložísk solí a povodí solí v USA. Veľké nepretržité ložisko pozdĺž pobrežia Mexického zálivu, ktoré obsahuje tri nádrže s soľnými dómami, leží pod lonom Louannovej soli. Mapa pomocou Geology.com s údajmi o polohe z Národného laboratória Argonne 2.

Kde sa vyskytujú soľné dómy?

Soľné dómy sa môžu vyskytovať v sedimentárnych kotlinách, kde boli usadené silné usadeniny solí najmenej 500 stôp iných typov sedimentov. Jednou z najväčších svetových oblastí so soľnými kupolami je Mexický záliv. Na pobreží a pod morským dnom Mexického zálivu bolo objavených vyše 500 soľných baní. Pochádzajú z londýnskej soli, podpovrchovej skalnej jednotky, ktorá je po celej oblasti priečne perzistentná. Mapa v pravom stĺpci na tejto stránke zobrazuje umiestnenie ložísk solí v USA a tri polia soľných kupolov. Veľké oblasti soľných baní boli objavené aj v Angole, Brazílii, Kanade, Gabone, Nemecku, Iráne a Iraku.