Content
- Què és una cúpula de sal?
- La deformació de la sal a pressió
- La "concepció errònia de la densitat"
- Com la densitat pot ser irrellevant
- Com de grans són les cúpules de sal?
- El primer descobriment del petroli de la cúpula de sal
- Importància econòmica de les cúpules de sal
- Dipòsits de petroli i gas natural
- Una font de sofre
- Producció de sal
- Dipòsits d'emmagatzematge subterrani
- Eliminació de residus
- On es produeixen les cúpules de sal?
Sal Juràssica Mitjana: Aquesta secció mostra les roques de la conca de l'est de Texas entre la frontera d'Oklahoma-Texas (a l'esquerra) i la costa del Golf de Mèxic (a la dreta). La unitat de roca morada és la sal del Juràssic Mitjà, una unitat de roca que té la capacitat de fluir sota pressió. La sal està sobreposada per milers de peus de sediment, que fan una enorme pressió a la superfície de la sal i fan que aquesta flueixi. En nombroses localitats, la sal ha entrat cap amunt en sediments superiors. Això ha produït petits monticles o columnes elevades de sal que poden arribar a tenir una longitud de milers de peus. Les columnes de sal i els monticles més petits s'anomenen "cúpules de sal". Imatge USGS
Cúpula de sal: Dibuixos animats d’una cúpula salada que mostra un perforació a través de dues unitats de roca i la deformació de la unitat de roca immediatament a sobre. El creixement de la cúpula s’aconsegueix mitjançant la migració de sal a la cúpula des de les zones circumdants. La sal migra a la cúpula perquè es comprimeix pel pes dels sediments superiors.
Què és una cúpula de sal?
Una cúpula de sal és un monticle o columna de sal que ha entrat cap amunt en sediments superiors. Les cúpules de sal es poden formar en una conca sedimentària on es sobreposa una capa gruixuda de sal per sediments més joves de gruix significatiu. Quan les condicions ho permetin, les cúpules de sal poden pujar milers de peus per sobre de la capa de sal a partir de la qual van començar a créixer. A la il·lustració es mostra un exemple.
A la il·lustració de la part superior de la pàgina, la unitat de roca morada (Js) era originalment una capa de sal. És la font de sal per a diverses columnes de sal i per a diversos munts més petits de sal que han entrat en unitats subjacents.
El desenvolupament de cúpules de sal pot deformar les unitats de roca en trampes que contenen petroli i gas natural. Sovint són minats com a fonts de sal i sofre. La naturalesa impermeable de la sal pot convertir-los en llocs importants per a l’emmagatzematge subterrani o l’eliminació subterrània de residus perillosos.
La deformació de la sal a pressió
A diferència de la majoria d’altres tipus de sediments, la sal té la capacitat de canviar de forma i fluir quan es posa sota prou pressió. Per desenvolupar una cúpula de sal, la pressió sobre la sal ha de ser prou elevada per permetre que pugui intrusionar els sediments subjacents. La pressió ha de ser prou gran per superar diversos obstacles. Aquests inclouen el pes dels estrats sobreposats, la força dels estrats sobreposats, les forces de fricció i la força de la gravetat que resisteix a la pujada.
Dues fonts de pressió que han produït cúpules salades són la pressió a la baixa del sediment subjacent i la pressió lateral del moviment tectònic.
Si es desenvolupa una zona de debilitat o inestabilitat en el sediment subjacent, la sal a pressió adequada pot entrar-hi. La debilitat podria ser causada per fractures d'extensió, un anticlin en desenvolupament, una falla d'empenta o una vall erosionada a la superfície de la Terra.
Un cop la sal comenci a fluir, pot continuar sempre que la pressió sobre la sal sigui prou alta com per superar les forces resistents. El cabal s’aturarà quan la sal hagi augmentat fins a una alçada on hi hagi condicions d’equilibri.
La "concepció errònia de la densitat"
Moltes explicacions de les cúpules de sal suggereixen que la menor densitat de sal, en comparació amb la densitat de les unitats de roques superiors, és la força motriu de la formació de cúpules de sal. Això és una idea errònia.
En el moment de la deposició, els sediments clàstics per sobre de la sal no estan compactats, contenen un espai de por siginficant i tenen una densitat inferior a la de la sal. La seva densitat no supera la densitat de la sal fins que no queden profundament enterrades, compactades i parcialment litificades. Aleshores ja no són sediments suaus. Són unitats de roques competents que poden suposar obstacles a la intrusió de sal.
Pes davant densitat: L’aire té una densitat gairebé insignificant. Tanmateix, una columna d’aire atmosfèric pesa prou per conduir una columna de mercuri extremadament densa gairebé un metre amunt d’un tub de buit de vidre.
Com la densitat pot ser irrellevant
Un baròmetre de mercuri proporciona una il·lustració de com la densitat pot ser irrellevant. El 1643, Evangelista Torricelli va omplir un tub de vidre, tancat en un extrem, amb mercuri. Després el va col·locar dret en una conca de mercuri, mantenint un extrem submergit. Després que el tub estigués dret, el pes de l’atmosfera a la superfície del mercuri proporcionava prou pressió per suportar una columna de mercuri gairebé un metre d’alçada. El mercuri augmentaria i cauria al tub a mesura que canviava la pressió de l’atmosfera.
En el cas d’un baròmetre de mercuri, la diferència de densitat entre el mercuri del tub i la densitat de l’aire circumdant és enorme. Però, el pes de l’atmosfera és prou alt com per suportar la columna de mercuri.
En el cas d'una cúpula de sal, milers de peus de sediment, pressionant sobre una unitat de sal extensa geogràficament, pot proporcionar energia suficient per produir una cúpula de sal.
Domes de sal àrtica: Una imatge per satèl·lit de dues cúpules salades que van esclatar a la superfície de l’illa de Melville, al nord del Canadà. Les cúpules són les característiques blanques i rodones envoltades de roca grisa. Es troben a uns 2 quilòmetres. L’illa està envoltada de gel marí. La sal pot persistir a la superfície en climes freds i àrids. Imatge de la NASA. Amplia la imatge.
Com de grans són les cúpules de sal?
Les cúpules de sal poden ser estructures molt grans. Els nuclis de sal oscil·len entre 1/2 milla i 5 milles de llarg. Les unitats de roca matriu que serveixen com a font de sal solen tenir uns centenars de pocs milers de metres de gruix. Les cúpules salades ascendeixen des de profunditats d'entre 500 i 6000 peus (o més) per sota de la superfície. Normalment no arriben a la superfície. Si ho fan, es podria formar una glacera salada.
Domes de sal del Golf de Mèxic: Un mapa en relleu del sòl del Golf de Mèxic situat a la costa sud-oriental de Louisiana. Els colors vermell i taronja representen aigües poc profundes; el blau representa l’aigua més profunda. Les estructures de planta plana rodona són l'expressió superficial de les cúpules de sal subsuperfície. Imatge del programa NOAA Okeanos Explorer. Amplia la imatge.
El primer descobriment del petroli de la cúpula de sal
Les cúpules de sal eren gairebé desconegudes fins que es va perforar un pou petroli explorador a la colina de Spindletop, prop de Beaumont, Texas, el 1900 i es va completar el 1901. Spindletop era un turó baix amb un relleu d'uns 15 peus on un visitant podia trobar brolladors de sofre i filtres de gas natural.
A una profunditat d’uns 1000 peus, el pou va penetrar en un dipòsit de petroli a pressió que va buidar les eines de perforació del pou i va dutxar la terra circumdant amb cru fins que es va poder controlar el pou. La producció inicial del pou era de més de 100.000 barrils de cru per dia, un rendiment més gran que qualsevol pou anterior.
El descobriment de Spindletop va encendre una perforació en estructures similars a la zona de la costa del Golf. Alguns d’aquests pous van colpejar el petroli. Aquells descobriments van motivar als geòlegs a conèixer les estructures de sota que contenien tantes quantitats de petroli.
El mapeig minuciós de dades del pou, i posteriorment l’ús d’enquestes sísmiques, van permetre als geòlegs descobrir la forma de les cúpules salades, desenvolupar hipòtesis sobre com es formen i comprendre el seu paper en l’exploració del petroli.
Cúpula de sal del Golf Pèrsic: Illa Sir Bani Yas al golf Pèrsic a la costa occidental dels Emirats Àrabs Units. L'illa és un monticle empès per una cúpula salada. La cúpula s'ha trencat per la superfície de l'illa, i el nucli rodó de la cúpula es pot veure al centre de l'illa. Imatge de la NASA Earth Observatory. Feu clic per a una imatge més gran.
Importància econòmica de les cúpules de sal
Les cúpules de sal serveixen com a dipòsits de petroli i gas natural, fonts de sofre, fonts de sal, llocs d’emmagatzematge subterrani de petroli i gas natural i llocs d’eliminació de residus perillosos.
Dipòsits de petroli i gas natural
Les cúpules de sal són molt importants per a la indústria del petroli. A mesura que creix una cúpula de sal, la roca del capell al damunt queda arquejada cap amunt. Aquesta balma pot servir com a dipòsit de petroli o gas natural.
A mesura que creix una cúpula, les roques que penetra es van arquejant cap amunt pels costats de la cúpula (vegeu les dues il·lustracions a la part superior d'aquesta pàgina). Aquest arc ascendent permet que el petroli i el gas natural migrin cap a la cúpula de sal on es pot acumular en una trampa estructural.
La sal creixent també pot causar fallades. De vegades, aquestes falles permeten segellar una unitat de roca permeable contra una unitat de roca impermeable. Aquesta estructura també pot servir com a dipòsit de petroli i gas. Una cúpula de sal única pot tenir molts embassaments associats a diverses profunditats i ubicacions al voltant de la cúpula.
Enquesta sísmica: Un perfil sísmic primerenc d'una cúpula salada adquirida a partir d'un sondeig a bord. Mostra un nucli central de sal d’uns 1-1 / 2 milles d’amplada i capes de roca que es deformaven pel moviment ascendent de la sal. Imatge sísmica modificada després de Parke D. Snavely, enquesta geològica dels Estats Units.
Una font de sofre
Les cúpules de sal són de vegades sobreposades per una roca de tapa que conté quantitats significatives de sofre elemental. El sofre es presenta com un material cristal·lí que omple fractures i porus intergranulars i, en alguns casos, substitueix la roca del casquet. Es creu que el sofre s’ha format a partir de l’anhidrita i el guix associat a la sal per activitat bacteriana.
Algunes cúpules de sal tenen prou sofre a la roca de la tapa que es pot recuperar econòmicament. Es recupera perforant un pou al sofre i bombant aigua i escalfament sobreescalfat al pou. L’aigua sobrecalentada és prou calenta per fondre el sofre. L’aire calent converteix el sofre fos en una escuma prou flotant per pujar un pou a la superfície.
Avui en dia la majoria de sofre es produeix com a subproducte del refinament de cru i del processament de gas natural. La producció de sofre a partir de cúpules salades generalment no és competitiva amb el sofre produït a partir del petroli i del gas natural.
Producció de sal
Algunes cúpules de sal han estat explotades per mineria subterrània. Aquestes mines produeixen sal utilitzada com a matèria primera per la indústria química i com a sal per tractar les carreteres nevades.
S’han extret unes quantes cúpules salades per solució. L’aigua calenta s’aboca un pou dins la sal. L’aigua dissol la sal i es torna a treure a la superfície a través dels pous de producció. A la superfície, l’aigua s’evapora per recuperar la sal o l’aigua salada s’utilitza en un procés químic.
Dipòsits d'emmagatzematge subterrani
Algunes de les mines desenvolupades en cúpules de sal han estat segellades amb cura i després s’han utilitzat com a llocs d’emmagatzematge de petroli, gas natural i hidrogen.
Les cúpules salades als Estats Units i Rússia serveixen també com a dipòsits nacionals per a les reserves governamentals de gas d’heli. La sal és l’únic tipus de roca que té una permeabilitat tan baixa que pot contenir els petits àtoms d’heli.
Eliminació de residus
La sal és una roca impermeable que té la capacitat de fluir i segellar fractures que es poden desenvolupar dins d'ella. Per aquest motiu, les cúpules de sal s’han utilitzat com a llocs d’eliminació de residus perillosos. Les cavernes artesanals de les cúpules de sal s’han utilitzat com a dipòsits per a residus de perforació del camp petrolífer i altres tipus de residus perillosos als Estats Units i altres països. També s’han considerat per l’eliminació de residus nuclears d’alt nivell, però cap lloc dels Estats Units no ha rebut aquest tipus de residus.
Dipòsits de sal dels EUA: Ubicació dels dipòsits de sal i de la cúpula de sal als Estats Units. La sal de Louann està subratllada pel gran dipòsit continu de la costa del Golf que conté les tres conques de la cúpula de sal. Feu un mapa amb les dades d'ubicació del laboratori nacional Argonne.
On es produeixen les cúpules de sal?
Les cúpules de sal es poden produir a les conques sedimentàries on els dipòsits de sal gruixuts han estat enterrats per almenys 500 peus d’altres tipus de sediment. Una de les regions més grans del món de la cúpula de sal és el golf de Mèxic. S'han descobert més de 500 cúpules de sal a la vora del mar i al mar del golf de Mèxic. S’originen a partir de la sal de Louann, una unitat de roca subsuperfície que lateralment continua persistent a tota la zona. Un mapa a la columna dreta d'aquesta pàgina mostra la ubicació dels dipòsits de sal en els Estats Units i tres camps de cúpula de sal. També s'han descobert grans camps de cúpules salades a Angola, Brasil, Canadà, Gabon, Alemanya, Iran i Iraq.