Τι είναι το αλάτι θόλο; Πώς σχηματίζονται;

Περιεχόμενο

• Τι είναι το αλάτι θόλο;
• Η παραμόρφωση της πίεσης του αλατιού
• Η "λανθασμένη αντίληψη πυκνότητας"
• Πώς η πυκνότητα μπορεί να είναι άσχετη
• Πόσο μεγάλοι είναι οι αλατοί θόλοι;
• Η πρώτη ανακάλυψη πετρελαίου αλατιού θόλου
• Οικονομική σημασία των αλάτων
• Δεξαμενές πετρελαίου και φυσικού αερίου
• Μια πηγή θείου
• Παραγωγή αλατιού
• Υπόγειες δεξαμενές αποθήκευσης
• Διαχείριση απορριμάτων
• Πού εμφανίζονται οι θόλοι;

Μέσο Γιούρα Αλάτι: Αυτή η διατομή δείχνει βράχια της λεκάνης του Ανατολικού Τέξας μεταξύ των συνόρων Οκλαχόμα-Τέξας (στα αριστερά) και της ακτής του Κόλπου του Μεξικού (στα δεξιά). Η μοβ ροκ μονάδα είναι το μέσο Jurassic αλάτι, μια βράχος μονάδα που έχει την ικανότητα να ρέει υπό πίεση. Το αλάτι επικαλύπτεται από χιλιάδες πόδια ιζήματος που θέτουν τεράστια πίεση στην επιφάνεια του αλατιού και προκαλούν τη ροή του. Σε πολλές τοποθεσίες το αλάτι έχει εισχωρήσει προς τα πάνω σε επικαλυπτικά ιζήματα. Αυτό έχει δημιουργήσει μικρές ανασκαφές ή πανύψηλες στήλες αλατιού που μπορεί να είναι χιλιάδες πόδια ψηλά. Οι στήλες αλάτων και οι μικρότερες οροφές αποκαλούνται "θόλοι αλατιού". Εικόνα USGS.

Salt Dome: Καρτούνια ενός θόλου αλατιού που δείχνει διάτρηση μέσω δύο μονάδων βράχου και παραμόρφωση της μονάδας βράχου αμέσως πάνω. Η ανάπτυξη του θόλου επιτυγχάνεται με τη μετανάστευση άλατος στον θόλο από τις γύρω περιοχές. Το άλας μεταναστεύει στον θόλο επειδή συμπιέζεται από το βάρος των υπερκείμενων ιζημάτων.

Τι είναι το αλάτι θόλο;

Ένας αλατισμένος θόλος είναι ένας τοίχος ή μια στήλη αλατιού που έχει εισχωρήσει προς τα πάνω σε επικαλυπτικά ιζήματα. Μπορούν να σχηματιστούν θολωτοί θόλοι σε μια ιζηματογενή λεκάνη όπου ένα παχύ στρώμα αλατιού επικαλύπτεται από νεότερα ιζήματα σημαντικού πάχους. Όπου το επιτρέπουν οι συνθήκες, οι θόλοι του αλατιού μπορούν να ανέλθουν χιλιάδες πόδια πάνω από το στρώμα αλατιού από το οποίο άρχισαν να αναπτύσσονται. Ένα παράδειγμα εμφανίζεται στην εικόνα.

Στην εικόνα στο πάνω μέρος της σελίδας, η μοβ ροκ μονάδα (Js) ήταν αρχικά ένα στρώμα αλατιού. Είναι η πηγή αλατιού για αρκετές στήλες αλατιού και αρκετές μικρότερες θόλοι αλατιού που έχουν εισέλθει σε υπερκείμενες μονάδες.

Η ανάπτυξη αλάτων θόλων μπορεί να παραμορφώσει τις μονάδες βράχου σε παγίδες που κατέχουν πετρέλαιο και φυσικό αέριο. Συχνά εξορύσσονται ως πηγές αλατιού και θείου. Η αδιαπέραστη φύση του αλατιού μπορεί να τις καταστήσει σημαντικούς χώρους για υπόγεια αποθήκευση ή υπόγεια διάθεση επικίνδυνων αποβλήτων.

Η παραμόρφωση της πίεσης του αλατιού

Σε αντίθεση με τους περισσότερους άλλους τύπους ιζήματος, το αλάτι έχει την ικανότητα να αλλάζει σχήμα και ροή όταν τοποθετείται υπό αρκετή πίεση. Για να αναπτυχθεί ένας θολωτός θόλος, η πίεση στο αλάτι πρέπει να είναι αρκετά υψηλή ώστε να μπορεί να εισβάλλει τα υπερκείμενα ιζήματα. Η πίεση πρέπει να είναι αρκετά μεγάλη για να ξεπεράσει πολλά εμπόδια. Αυτά περιλαμβάνουν το βάρος των υπερκείμενων στρωμάτων, τη δύναμη των υπερκείμενων στρωμάτων, τις δυνάμεις τριβής και τη δύναμη της αντοχής στη βαρύτητα.

Δύο πηγές πίεσης που παρήγαγαν αλατούχα θόλους είναι η καθοδική πίεση του υπερκείμενου ιζήματος και της πλευρικής πίεσης της τεκτονικής κίνησης.

Εάν αναπτύσσεται μια περιοχή αδυναμίας ή αστάθειας στο υπερκείμενο ίζημα, το αλάτι υπό επαρκή πίεση μπορεί να εισχωρήσει σε αυτό. Η αδυναμία μπορεί να προκληθεί από τα κατάγματα επέκτασης, από ένα αναπτυσσόμενο αντικολλητικό σύμβολο, από ένα σφάλμα ώσης ή από μια κοιλάδα διαβρωμένη στην επιφάνεια της Γης παραπάνω.

Μόλις το αλάτι αρχίσει να ρέει, μπορεί να συνεχιστεί εφόσον η πίεση στο αλάτι είναι αρκετά υψηλή για να ξεπεράσει τις δυνάμεις αντίστασης. Η ροή θα σταματήσει όταν το αλάτι έχει ανέβει σε ένα ύψος όπου υπάρχουν συνθήκες ισορροπίας.

Η "λανθασμένη αντίληψη πυκνότητας"

Πολλές εξηγήσεις των θόλων από αλάτι δείχνουν ότι η χαμηλότερη πυκνότητα αλατιού, σε σύγκριση με την πυκνότητα των υπερκείμενων μονάδων βράχου, είναι η κινητήρια δύναμη του σχηματισμού αλατιού θόλου. Αυτή είναι μια παρανόηση.

Κατά τη στιγμή της εναπόθεσης, τα κλαστικά ιζήματα πάνω από το άλας είναι ασυμπίεστα, περιέχουν σημαντικό χώρο πόρων και έχουν χαμηλότερη πυκνότητα από το άλας. Η πυκνότητά τους δεν υπερβαίνει την πυκνότητα του αλατιού έως ότου είναι βαθιά θαμμένα, σφιχτά συμπιεσμένα και μερικώς λιθοποιημένα. Μέχρι τότε δεν είναι πλέον μαλακά ιζήματα. Είναι ικανές μονάδες βράχων που μπορούν να αποτελέσουν εμπόδια στην εισβολή αλατιού.

Βάρος έναντι πυκνότητας: Ο αέρας έχει πυκνότητα σχεδόν αμελητέα. Ωστόσο, μια στήλη ατμοσφαιρικού αέρα ζυγίζει αρκετά για να οδηγήσει μια στήλη εξαιρετικά πυκνού υδραργύρου, σχεδόν ένα μέτρο, πάνω σε ένα γυάλινο σωλήνα κενού.

Πώς η πυκνότητα μπορεί να είναι άσχετη

Ένα βαρόμετρο υδραργύρου παρέχει μια εικόνα του πώς η πυκνότητα μπορεί να είναι άσχετη. Το 1643, ο Ευαγγελίστρια Torricelli πλήρωσε ένα γυάλινο σωλήνα, κλεισμένο στο ένα άκρο, με υδράργυρο. Τότε το στήριξε σε μια λεκάνη υδραργύρου, κρατώντας το ένα άκρο βυθισμένο. Αφού ο σωλήνας ήταν όρθιος, το βάρος της ατμόσφαιρας στην επιφάνεια του υδραργύρου παρείχε αρκετή πίεση για να στηρίξει μια στήλη υδραργύρου ύψους σχεδόν ενός μέτρου. Ο υδράργυρος θα ανέβαινε και θα πέσει στον σωλήνα καθώς η πίεση της ατμόσφαιρας άλλαξε.

Στην περίπτωση ενός βαρομετρητή υδραργύρου, η διαφορά πυκνότητας μεταξύ του υδραργύρου στον σωλήνα και η πυκνότητα του περιβάλλοντος αέρα είναι τεράστια. Αλλά, το βάρος της ατμόσφαιρας είναι αρκετά υψηλό ώστε να στηρίζει τη στήλη του υδραργύρου.

Στην περίπτωση ενός αλατιού θόλου, χιλιάδες πόδια ίζημα, πιέζοντας σε μια γεωγραφικά εκτεταμένη μονάδα αλάτι, μπορεί να παρέχει αρκετή ενέργεια για να παράγει ένα θολωτό θόλο.

Αρκτικοί αμπέλια με αλάτι: Μια δορυφορική εικόνα δύο θόλων που ξέσπασε στην επιφάνεια του νησιού Melville, βόρεια του Καναδά. Οι θόλοι είναι τα στρογγυλά λευκά χαρακτηριστικά που περιβάλλεται από γκρίζο βράχο. Είναι περίπου 2 μίλια. Το νησί περιβάλλεται από θαλάσσιο πάγο. Το αλάτι μπορεί να παραμείνει στην επιφάνεια σε κρύα και ξηρά κλίματα. Εικόνα από τη NASA. Μεγέθυνση εικόνας.

Πόσο μεγάλοι είναι οι αλατοί θόλοι;

Οι αλατοί θόλοι μπορούν να είναι πολύ μεγάλες κατασκευές. Οι πυρήνες αλατιού κυμαίνονται από 1/2 μίλια σε 5 μίλια. Οι γονικές μονάδες ροκ που χρησιμεύουν ως πηγή αλατιού είναι συνήθως μερικές εκατοντάδες έως μερικές χιλιάδες πόδια πάχους. Οι αλατοί θόλοι ανεβαίνουν από βάθη μεταξύ 500 και 6000 ποδιών (ή περισσότερο) κάτω από την επιφάνεια. Συνήθως δεν φτάνουν στην επιφάνεια. Αν το κάνουν, μπορεί να σχηματιστεί ένας παγετώνας αλατιού.

Κόλπος του Μεξικού Αλάτι Θόλοι: Χάρτης ανακούφισης του ορόφου του Κόλπου του Μεξικού από τη νοτιοανατολική ακτή της Λουιζιάνας. Τα κόκκινα και πορτοκαλί χρώματα αντιπροσωπεύουν ρηχά νερά. το μπλε αντιπροσωπεύει βαθύτερο νερό. Οι στρογγυλές δομές επίπεδης κορυφής είναι η επιφανειακή έκφραση των υποβρυχίων αλάτων θόλων. Εικόνα από το πρόγραμμα NOAA Okeanos Explorer. Μεγέθυνση εικόνας.

Η πρώτη ανακάλυψη πετρελαίου αλατιού θόλου

Οι αλατοί θόλοι ήταν σχεδόν άγνωστοι έως ότου διεξήχθη ένα ερευνητικό πετρελαιοπηγές στον λόφο Spindletop κοντά στο Beaumont του Τέξας το 1900 και ολοκληρώθηκε το 1901. Ο Spindletop ήταν ένας χαμηλός λόφος με ανακούφιση περίπου 15 ποδιών, όπου ένας επισκέπτης μπορούσε να βρει πηγές θείου και βρύσες φυσικού αερίου.

Σε βάθος περίπου 1000 ποδιών, το φρεάτιο διείσδυσε μια δεξαμενή πετρελαίου υπό πίεση που προκάλεσε τα εργαλεία διάτρησης από το φρεάτιο και έριξε την γύρω γη με αργό πετρέλαιο μέχρι το φρεάτιο να τεθεί υπό έλεγχο. Η αρχική παραγωγή από το πηγάδι ήταν πάνω από 100.000 βαρέλια αργού πετρελαίου ημερησίως - μεγαλύτερη απόδοση από οποιαδήποτε προηγούμενη κοιλότητα είχε ποτέ παράγει.

Η ανακάλυψη Spindletop πυροδότησε μια γεώτρηση γεώτρησης σε παρόμοιες κατασκευές σε όλη την ακτή του Κόλπου. Μερικά από αυτά τα πηγάδια χτύπησαν το πετρέλαιο. Αυτές οι ανακαλύψεις ώθησαν τους γεωλόγους να μάθουν για τις δομές κάτω από αυτές που κρατούσαν τόσο μεγάλες ποσότητες πετρελαίου.

Η προσεκτική χαρτογράφηση των γεωγραφικών δεδομένων και αργότερα η χρήση σεισμικών ερευνών επέτρεψε στους γεωλόγους να ανακαλύψουν τη μορφή των αλάτων, να αναπτύξουν υποθέσεις για το πώς σχηματίζουν και να κατανοήσουν το ρόλο τους στην εξερεύνηση του πετρελαίου.

Περσικός Κόλπος Αλάτι: Το νησί Sir Bani Yas στον Περσικό Κόλπο στη δυτική ακτή των Ηνωμένων Αραβικών Εμιράτων. Το νησί είναι μια ανάχωμα που πιέζεται από ένα θολωτό θόλο που ανεβαίνει. Ο θόλος έχει σπάσει στην επιφάνεια του νησιού και ο πυρήνας του θόλου μπορεί να δει στο κέντρο του νησιού. Εικόνα από το Παρατηρητήριο της Γης της NASA. Κάντε κλικ για μεγαλύτερη εικόνα.

Οικονομική σημασία των αλάτων

Οι αλατοί θόλοι χρησιμεύουν ως δεξαμενές πετρελαίου και φυσικού αερίου, πηγές θείου, πηγές αλατιού, υπόγειες θέσεις αποθήκευσης πετρελαίου και φυσικού αερίου και χώροι διάθεσης επικίνδυνων αποβλήτων.

Δεξαμενές πετρελαίου και φυσικού αερίου

Οι αλατοί θόλοι είναι πολύ σημαντικοί για τη βιομηχανία πετρελαίου. Καθώς ο θολωτός θόλος μεγαλώνει, το βράχο του καπακιού πάνω από αυτό είναι τοξοειδές προς τα πάνω. Αυτός ο βράχος καλύψεως μπορεί να χρησιμεύσει ως δεξαμενή πετρελαίου ή φυσικού αερίου.

Καθώς ο θόλος μεγαλώνει, τα βράχια που διεισδύει είναι τοξωτά προς τα πάνω κατά μήκος των πλευρών του θόλου (βλέπετε και τις δύο εικόνες στο πάνω μέρος αυτής της σελίδας). Αυτή η καμάρα προς τα πάνω επιτρέπει στο πετρέλαιο και το φυσικό αέριο να μεταναστεύσουν προς το θόλο όπου μπορεί να συσσωρευτεί σε δομική παγίδα.

Το αυξανόμενο αλάτι μπορεί επίσης να προκαλέσει σφάλματα. Μερικές φορές αυτές οι βλάβες επιτρέπουν τη σφράγιση μιας περατής μονάδας βράχου σε μια αδιαπέραστη μονάδα βράχου. Αυτή η δομή μπορεί επίσης να χρησιμεύσει ως δεξαμενή πετρελαίου και αερίου. Ένας μοναδικός αλατισμένος θόλος μπορεί να έχει πολλές σχετικές δεξαμενές σε διάφορα βάθη και θέσεις γύρω από τον θόλο.

Σεισμική Έρευνα: Ένα πρώιμο σεισμικό προφίλ ενός θολωτού θόλου που αποκτήθηκε από μια έρευνα επί του πλοίου. Εμφανίζει ένα κεντρικό πυρήνα αλατιού περίπου 1-1 / 2 μίλια πλάτος και στρώματα βράχου που παραμορφώθηκαν από την προς τα πάνω κίνηση του αλατιού. Σεισμική εικόνα που τροποποιήθηκε μετά τον Parke D. Snavely, Γεωλογική Έρευνα Ηνωμένων Πολιτειών.

Μια πηγή θείου

Οι αλατοί θόλοι επικαλύπτονται μερικές φορές από ένα πέτρωμα που περιέχει σημαντικές ποσότητες στοιχειακού θείου. Το θείο εμφανίζεται ως ένα κρυσταλλικό υλικό που γεμίζει καταγμάτων και διακρυστάλλινους πόρους και σε ορισμένες περιπτώσεις αντικαθιστά το πέτρωμα του καπάκι. Το θείο θεωρείται ότι έχει σχηματιστεί από ανυδρίτη και γύψο που σχετίζεται με το άλας με βακτηριακή δραστηριότητα.

Μερικοί αλατοί θόλοι έχουν αρκετό θείο στο βράχο του καλύμματος ώστε να μπορούν να ανακτηθούν οικονομικά. Ανασύρεται με γεώτρηση πηγαδιού στο θείο και άντληση υπερθερμανθέντος νερού και αέρα κάτω από το πηγάδι. Το υπερθερμανθέν νερό είναι αρκετά καυτό ώστε να λιώσει το θείο. Ο θερμός αέρας μετατρέπει το τετηγμένο θείο σε έναν αφρό που είναι αρκετά ανθεκτικός ώστε να σηκωθεί ένα πηγάδι στην επιφάνεια.

Σήμερα, το μεγαλύτερο μέρος του θείου παράγεται ως παραπροϊόν από την επεξεργασία αργού πετρελαίου και την επεξεργασία φυσικού αερίου. Η παραγωγή θείου από τους θόλους του αλατιού δεν είναι γενικά ανταγωνιστική από πλευράς κόστους με το θείο που παράγεται από πετρέλαιο και φυσικό αέριο.

Παραγωγή αλατιού

Μερικοί αλατοί θόλοι έχουν εκμεταλλευτεί υπόγεια εξόρυξη. Αυτά τα ορυχεία παράγουν αλάτι που χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη από τη χημική βιομηχανία και ως άλας για την επεξεργασία χιονισμένων αυτοκινητοδρόμων.

Λίγα άλατα θόλους εξορύσσονται με λύση. Το ζεστό νερό αντλείται καλά μέσα στο αλάτι. Το νερό διαλύει το αλάτι και επιστρέφει στην επιφάνεια μέσω των φρεατίων παραγωγής. Στην επιφάνεια, το νερό εξατμίζεται για να ανακτήσει το άλας ή το αλμυρό νερό χρησιμοποιείται σε μια χημική διαδικασία.

Υπόγειες δεξαμενές αποθήκευσης

Ορισμένες από τις νάρκες που αναπτύσσονται σε αλατούχα θόλους έχουν σφραγιστεί προσεκτικά και στη συνέχεια χρησιμοποιούνται ως χώροι αποθήκευσης πετρελαίου, φυσικού αερίου και υδρογόνου.

Οι αλατοί θόλοι στις Ηνωμένες Πολιτείες και στη Ρωσία χρησιμεύουν επίσης ως εθνικές αποθήκες για κρατικά αποθέματα αερίου ηλίου. Το αλάτι είναι ο μόνος τύπος βράχου που έχει μια διαπερατότητα τόσο χαμηλή που μπορεί να κρατήσει τα μικροσκοπικά άτομα του ηλίου.

Διαχείριση απορριμάτων

Το αλάτι είναι ένας αδιάβροχος βράχος που έχει την ικανότητα να ρέει και να σφραγίζει τα σπασίματα που μπορεί να αναπτυχθούν μέσα σε αυτό. Για το λόγο αυτό, οι αλατοί θόλοι έχουν χρησιμοποιηθεί ως χώροι διάθεσης επικίνδυνων αποβλήτων. Τα τεχνητά σπήλαια σε αλατούχα θόλους έχουν χρησιμοποιηθεί ως αποθέματα αποβλήτων γεωτρήσεων πετρελαίου και άλλων τύπων επικίνδυνων αποβλήτων στις Ηνωμένες Πολιτείες και σε άλλες χώρες. Έχουν επίσης ληφθεί υπόψη για τη διάθεση πυρηνικών αποβλήτων υψηλού επιπέδου, αλλά καμία τοποθεσία στις Ηνωμένες Πολιτείες δεν έχει λάβει αυτό το είδος αποβλήτων.

Καταθέσεις αλάτων ΗΠΑ: Τοποθεσία τοποθετημένων αποθέσεων αλάτων και λεκανών αλατιού θόλου στις Ηνωμένες Πολιτείες. Η μεγάλη συνεχής κατάθεση κατά μήκος της ακτής του Περσικού Κόλπου που περιέχει τις τρεις λεκάνες του αλατιού θόλου υπόκειται από το αλάτι Louann. Χάρτης με στοιχεία γεωγραφικών δεδομένων από το Εθνικό Εργαστήριο Argonne.

Πού εμφανίζονται οι θόλοι;

Οι θολωτοί θόλοι μπορούν να εμφανιστούν σε ιζηματογενείς λεκάνες όπου έχουν τοποθετηθεί πυκνά αποθέματα άλατος τουλάχιστον 500 ποδών από άλλους τύπους ιζημάτων. Μία από τις μεγαλύτερες περιοχές άλατος θόλου στον κόσμο είναι ο Κόλπος του Μεξικού. Πάνω από 500 θόλοι άλατος έχουν ανακαλυφθεί στην ξηρά και κάτω από το θαλασσό του Κόλπου του Μεξικού. Προέρχονται από το Louann Salt, μια υπόγεια ροκ μονάδα που είναι πλευρικά ανθεκτική σε ολόκληρη την περιοχή. Ένας χάρτης στη δεξιά στήλη αυτής της σελίδας δείχνει τη θέση των κοιτασμάτων αλατισμένων αλάτων στις Ηνωμένες Πολιτείες και τριών πεδίων αλατοχωλών. Μεγάλα χωράφια αλάτων έχουν επίσης ανακαλυφθεί στην Αγκόλα, τη Βραζιλία, τον Καναδά, τη Γκαμπόν, τη Γερμανία, το Ιράν και το Ιράκ.