Hva er en saltkobling? Hvordan danner de seg?

Innhold

• Hva er en saltkobling?
• Deformasjonen av salt under trykk
• "Density Misoppfatning"
• Hvordan tetthet kan være uten betydning
• Hvor store er saltkupler?
• The First Salt Dome Oil Discovery
• Økonomisk betydning av salt kupler
• Oljer og naturgass reservoarer
• En kilde til svovel
• Saltproduksjon
• Underjordiske lagringsreservoarer
• Avfallshåndtering
• Hvor forekommer saltkuppler?

Midt-jura salt: Dette tverrsnittet viser bergarter i det østlige Texas-bassenget mellom grensen til Oklahoma-Texas (til venstre) og Mexicogulfen (til høyre). Den lilla bergensenheten er det midtre jura-saltet, en berg-enhet som har evnen til å flyte under trykk. Saltet blir overskrevet av tusenvis av sediment som legger enormt trykk på overflaten av saltet og får det til å renne. Flere steder har saltet trengt oppover i overliggende sedimenter. Dette har produsert små hauger eller ruvende søyler med salt som kan være tusenvis av meter høye. Saltkolonnene og mindre hauger kalles "salt kupler." USGS-bilde.

Salt Dome: Tegneserie av en salt kuppel som viser gjennomboring gjennom to bergsenheter og deformasjon av bergensenheten rett over. Veksten av kuppelen oppnås ved vandring av salt til kuppelen fra områdene rundt. Saltet vandrer inn i kuppelen fordi det er komprimert av vekten av overliggende sedimenter.

Hva er en saltkobling?

En saltkuppel er en haug eller en kolonne med salt som har trengt innover i overliggende sedimenter. Saltkupler kan dannes i et sedimentært basseng der et tykt lag salt blir overlagt av yngre sedimenter med betydelig tykkelse. Der forholdene tillater det, kan saltkupler stige tusenvis av meter over saltlaget som de begynte å vokse fra. Et eksempel er vist på illustrasjonen.

På illustrasjonen øverst på siden var den lilla steinenheten (Js) opprinnelig et lag salt. Det er kilden til salt for flere saltkolonner og flere mindre hauger salt som har trengt inn i overliggende enheter.

Utviklingen av saltkupler kan deformere bergsenheter til feller som inneholder olje og naturgass. De blir ofte utvunnet som kilder til salt og svovel. Saltets ugjennomtrengelige natur kan gjøre dem til viktige steder for underjordisk lagring eller underjordisk avhending av farlig avfall.

Deformasjonen av salt under trykk

I motsetning til de fleste andre typer sediment, har salt evnen til å endre form og flyt når det plasseres under nok trykk. For å utvikle en saltkuppel, må trykket på saltet være høyt nok til at det kan inntrenge de overliggende sedimentene. Presset må være stort nok til å overvinne flere hindringer. Disse inkluderer vekten av overliggende lag, styrken til overliggende lag, friksjonskrefter og tyngdekraften som motstår løft.

To kilder til trykk som har produsert saltkupler er det nedadgående trykket til det overliggende sedimentet og det laterale trykket til tektonisk bevegelse.

Hvis det utvikler seg et område med svakhet eller ustabilitet i det overliggende sedimentet, kan salt under tilstrekkelig trykk trenge inn i det. Svakheten kan være forårsaket av ekstensjonsbrudd, en utviklende antiklin, en skyvefeil eller en dal erodert inn i jordoverflaten over.

Når saltet begynner å renne, kan det fortsette så lenge trykket på saltet er høyt nok til å overvinne motstandskreftene. Strømningen vil stoppe når saltet har steget til en høyde der det finnes likevektsforhold.

"Density Misoppfatning"

Mange forklaringer av saltkupler antyder at den lavere tettheten av salt, sammenlignet med tettheten til overliggende bergartenheter, er drivkraften for saltkuppeldannelse. Det er en misforståelse.

På deponeringstidspunktet er klastiske sedimenter over saltet uten komprimering, inneholder siginficant poreareal og har en lavere tetthet enn saltet. Deres tetthet overstiger ikke tettheten av saltet før de er dypt begravet, tett komprimert og delvis lithifisert. Da er de ikke lenger myke sedimenter. De er kompetente bergsenheter som kan være hindringer for saltinntrenging.

Vekt vs tetthet: Luft har en tetthet som nesten er ubetydelig. Imidlertid veier en søyle med atmosfærisk luft nok til å drive en søyle med ekstremt tett kvikksølv nesten en meter opp i et vakuumglass i glass.

Hvordan tetthet kan være uten betydning

Et kvikksølvbarometer gir en illustrasjon av hvordan tetthet kan være uten betydning. I 1643 fylte Evangelista Torricelli et glassrør, lukket i den ene enden, med kvikksølv. Han stod den deretter oppreist i et basseng med kvikksølv og holdt den ene enden nedsenket. Etter at røret var stående, ga vekten av atmosfæren på overflaten av kvikksølvet tilstrekkelig trykk til å understøtte en kvikksølvsøyle nesten en meter i høyden. Kvikksølvet ville stige og falle i røret når atmosfæretrykket endret seg.

Når det gjelder et kvikksølvbarometer, er tetthetsforskjellen mellom kvikksølvet i røret og tettheten av den omkringliggende luften enorm. Men atmosfærens vekt er høy nok til å støtte kvikksølvsøylen.

Når det gjelder en salt kuppel, kan tusenvis av meter sediment, som trykker ned på en geografisk omfattende saltenhet, gi nok energi til å produsere en salt kuppel.

Arctic Salt Domes: Et satellittbilde av to saltkupler som brøt ut til overflaten av øya Melville, Nord-Canada. Kupplene er de runde hvite trekkene omgitt av grå berg. De er hver rundt 2 mil på tvers. Øya er omgitt av havis. Salt kan vedvare på overflaten i kaldt og tørt klima. Bilde av NASA. Forstørr bildet.

Hvor store er saltkupler?

Salt kupler kan være veldig store strukturer. Saltkjernene varierer fra 1/2 mil til 5 mil over. Forelderbergsenhetene som tjener som en kilde til salt er vanligvis flere hundre til noen få tusen fot tykke. Saltkuplene stiger opp fra dybder mellom 500 og 6000 fot (eller mer) under overflaten. De når vanligvis ikke overflaten. Hvis de gjør det, kan det dannes en saltbre.

Mexicogolfen Salt Domes: Et lettelseskart over gulvet i Mexicogulfen utenfor den sørøstlige kysten av Louisiana. Røde og oransje farger representerer grunt vann; blått representerer dypere vann. De runde flate toppkonstruksjonene er overflateuttrykk for saltoverfeller under overflaten. Bilde fra NOAA Okeanos Explorer-programmet. Forstørr bildet.

The First Salt Dome Oil Discovery

Saltkupler var nesten ukjente før en letende oljebrønn ble boret på Spindletop Hill nær Beaumont, Texas i 1900 og ferdigstilt i 1901. Spindletop var en lav bakke med en lettelse på rundt 15 fot der en besøkende kunne finne svovelkilder og naturgass siver.

På en dybde av rundt 1000 fot, trengte brønnen inn i et oljebeholder under trykk som blåste boreverktøyene ut av brønnen og dusjet det omkringliggende landet med råolje til brønnen kunne bringes under kontroll. Den første produksjonen fra brønnen var over 100.000 fat råolje per dag - et større utbytte enn noen tidligere brønn noen gang hadde produsert.

Spindletop-funnet antente en borespire på lignende strukturer over Gulf Coast-området. Noen av disse brønnene slo olje. Disse funnene motiverte geologer til å lære om strukturene nedenfor som inneholdt så store mengder olje.

Nøye kartlegging av brønndata under bakken, og senere bruk av seismiske undersøkelser, gjorde det mulig for geologer å oppdage formen til saltkupler, utvikle hypoteser om hvordan de dannes og forstå deres rolle i petroleumsutforskning.

Persiske Gulf Salt Dome: Sir Bani Yas-øya i den persiske gulfen på vestkysten av De forente arabiske emirater. Øya er en haug presset opp av en stigende saltkuppel. Kuppelen har brutt gjennom overflaten på øya, og den runde kjerne av kuppelen kan sees i midten av øya. Bilde av NASA Earth Observatory. Klikk for større bilde.

Økonomisk betydning av salt kupler

Salt kupler fungerer som reservoarer for olje og naturgass, svovelkilder, saltkilder, underjordiske lagringsplasser for olje og naturgass, og deponeringssteder for farlig avfall.

Oljer og naturgass reservoarer

Salt kupler er veldig viktig for petroleumsindustrien. Når en salt kuppel vokser, blir hettegjengen over den buet oppover. Denne hetten kan fungere som et olje- eller naturgassreservoar.

Etter hvert som en kuppel vokser blir buene som den trenger gjennom buet oppover langs sidene av kuppelen (se begge illustrasjonene øverst på denne siden). Denne oppoverbuen lar olje og naturgass vandre mot saltkuppelen der den kan samle seg i en strukturell felle.

Det stigende saltet kan også forårsake feil. Noen ganger tillater disse feilene at en permeabel bergenhet kan tettes mot en ugjennomtrengelig bergaggregat. Denne strukturen kan også tjene som et olje- og gassreservoar. En enkelt saltkuppel kan ha mange tilknyttede reservoarer på forskjellige dybder og steder rundt kuppelen.

Seismisk undersøkelse: En tidlig seismisk profil av en salt kuppel anskaffet fra en undersøkelse om bord. Den viser en sentral saltkjerne omtrent 1/2 mil bred og fjellag som ble deformert av saltets bevegelse oppover. Seismisk bilde modifisert etter Parke D. Snavely, USAs geologiske undersøkelse.

En kilde til svovel

Salt kupler blir noen ganger overskrevet av en hetsberg som inneholder betydelige mengder elementært svovel. Svovelen forekommer som et krystallinsk materiale som fyller brudd og intergranulære porer, og i noen tilfeller erstatter det hetten. Svovel antas å ha dannet seg fra anhydritt og gips assosiert med saltet av bakteriell aktivitet.

Noen saltkupler har nok svovel i hettefjellet til at det kan utvinnes økonomisk. Den gjenvinnes ved å bore en brønn i svovelen og pumpe overopphetet vann og luft ned i brønnen. Det overopphetede vannet er varmt nok til å smelte svovelen. Den varme luften omdanner smeltet svovel til en skum som er flytende nok til å heve en brønn til overflaten.

I dag produseres mest svovel som et biprodukt fra raffineringsolje og prosessering av naturgass. Produksjonen av svovel fra salt kupler er generelt ikke kostnadskonkurransedyktig med svovel produsert fra olje og naturgass.

Saltproduksjon

Noen salt kupler har blitt utnyttet av underjordisk gruvedrift. Disse gruvene produserer salt som brukes som råstoff av den kjemiske industrien og som salt for behandling av snødekte motorveier.

Noen få saltkupler er utvunnet etter løsning. Varmt vann pumpes ned en brønn i saltet. Vannet løser opp saltet og føres tilbake til overflaten gjennom produksjonsbrønner. Ved overflaten fordampes vannet for å utvinne saltet, eller saltvannet brukes i en kjemisk prosess.

Underjordiske lagringsreservoarer

Noen av gruvene som er utviklet i salt kupler har blitt forseglet forsiktig og deretter brukt som lagringssteder for olje, naturgass og hydrogen.

Saltkupler i USA og Russland fungerer også som nasjonale depoter for regjeringsreserver av heliumgass. Salt er den eneste typen bergart som har en permeabilitet så lav at den kan holde de bittesmå heliumatomer.

Avfallshåndtering

Salt er en ugjennomtrengelig bergart som har evnen til å flyte og tette brudd som kan utvikle seg i det. Av denne grunn har saltkupler blitt brukt som deponeringssteder for farlig avfall. Menneskeskapte huler i salt kupler har blitt brukt som depoter for oljefeltboreavfall og andre typer farlig avfall i USA og andre land. De er også vurdert for avfallshåndtering på høyt nivå, men ingen lokaliteter i USA har mottatt den typen avfall.

Amerikanske saltinnskudd: Plassering av sengede saltforekomster og saltkuppelbassenger i USA. Louann Salt bekrefter det store kontinuerlige avsetningen langs Gulf Coast som inneholder de tre saltkuppelbassengene. Kart med lokaliseringsdata fra Argonne National Laboratory.

Hvor forekommer saltkuppler?

Saltkupler kan forekomme i sedimentære kummer der tykke saltforekomster er blitt gravlagt av minst 500 fot av andre typer sediment. En av verdens største saltkuppelregioner er Mexicogulfen. Over 500 saltkupler er blitt oppdaget på land og under Mexicogulfen. De stammer fra Louann Salt, en underjordisk bergsenhet som er sideveis vedvarende i hele området. Et kart i høyre kolonne på denne siden viser plasseringen av sengete saltforekomster i USA og tre saltkuppelfelt. Store felt av saltkupler er også blitt oppdaget i Angola, Brasil, Canada, Gabon, Tyskland, Iran og Irak.