NộI Dung
- Một mái vòm muối là gì?
- Sự biến dạng của muối dưới áp lực
- "Quan niệm sai lầm mật độ"
- Mật độ có thể không liên quan như thế nào
- Làm thế nào lớn là vòm muối?
- Khám phá dầu mỏ vòm đầu tiên
- Tầm quan trọng kinh tế của mái vòm muối
- Hồ chứa dầu và khí tự nhiên
- Một nguồn lưu huỳnh
- Sản xuất muối
- Hồ chứa nước ngầm
- Xử lý chất thải
- Nơi nào có mái vòm muối xảy ra?
Muối giữa kỷ Jura: Mặt cắt này cho thấy các tảng đá của lưu vực Đông Texas giữa biên giới Oklahoma-Texas (bên trái) và bờ biển Vịnh Mexico (bên phải). Đơn vị đá màu tím là muối Trung Jurassic, một đơn vị đá có khả năng chảy dưới áp lực. Muối bị bao phủ bởi hàng ngàn feet trầm tích gây áp lực rất lớn lên bề mặt muối và khiến nó chảy ra. Tại nhiều địa điểm, muối đã xâm nhập vào các trầm tích quá mức. Điều này đã tạo ra những gò đất nhỏ hoặc những cột muối cao chót vót có thể cao hàng ngàn feet. Các cột muối và gò nhỏ hơn được gọi là "vòm muối". Hình ảnh USGS.
Mái vòm muối: Phim hoạt hình của một mái vòm muối cho thấy xuyên qua hai đơn vị đá và biến dạng của đơn vị đá ngay phía trên. Sự tăng trưởng của mái vòm được thực hiện bằng cách di chuyển muối vào vòm từ các khu vực xung quanh. Muối di chuyển vào vòm vì nó bị nén bởi trọng lượng của trầm tích quá mức.
Một mái vòm muối là gì?
Một vòm muối là một gò hoặc cột muối đã xâm nhập vào các trầm tích quá mức. Các vòm muối có thể hình thành trong một lưu vực trầm tích, nơi một lớp muối dày bị che phủ bởi các trầm tích trẻ hơn có độ dày đáng kể. Khi điều kiện cho phép, các vòm muối có thể tăng lên hàng ngàn feet so với lớp muối mà chúng bắt đầu phát triển. Một ví dụ được hiển thị trong hình minh họa.
Trong hình minh họa ở đầu trang, đơn vị đá màu tím (Js) ban đầu là một lớp muối. Nó là nguồn muối cho một số cột muối và một vài gò muối nhỏ hơn đã xâm nhập vào các đơn vị quá mức.
Sự phát triển của các vòm muối có thể làm biến dạng các đơn vị đá thành các bẫy chứa dầu và khí tự nhiên. Chúng thường được khai thác như nguồn muối và lưu huỳnh. Bản chất không thấm nước của muối có thể làm cho chúng trở thành các vị trí quan trọng để lưu trữ dưới lòng đất hoặc xử lý chất thải nguy hại dưới lòng đất.
Sự biến dạng của muối dưới áp lực
Không giống như hầu hết các loại trầm tích khác, muối có khả năng thay đổi hình dạng và dòng chảy khi đặt dưới áp lực đủ lớn. Để phát triển một vòm muối, áp lực lên muối phải đủ cao để cho phép nó xâm nhập vào các trầm tích quá mức. Áp lực phải đủ lớn để vượt qua một số trở ngại. Chúng bao gồm trọng lượng của tầng lớp quá mức, sức mạnh của tầng lớp quá mức, lực ma sát và lực hấp dẫn chống lại sự nâng đỡ.
Hai nguồn áp lực đã tạo ra các vòm muối là áp lực giảm của trầm tích quá mức và áp lực bên của chuyển động kiến tạo.
Nếu một khu vực yếu hoặc không ổn định phát triển trong trầm tích quá mức, muối dưới áp lực đầy đủ có thể xâm nhập vào nó. Điểm yếu có thể là do gãy xương mở rộng, đường phản xạ đang phát triển, lỗi lực đẩy hoặc thung lũng bị xói mòn vào bề mặt Trái đất phía trên.
Một khi muối bắt đầu chảy, nó có thể tiếp tục miễn là áp lực lên muối đủ cao để vượt qua các lực chống lại. Dòng chảy sẽ dừng lại khi muối đã tăng lên một độ cao nơi tồn tại các điều kiện cân bằng.
"Quan niệm sai lầm mật độ"
Nhiều giải thích về các vòm muối cho thấy rằng mật độ muối thấp hơn, so với mật độ của các đơn vị đá quá mức, là động lực của sự hình thành vòm muối. Đó là một quan niệm sai lầm.
Tại thời điểm lắng đọng, các trầm tích ở phía trên muối không được xử lý, chứa không gian lỗ rỗng siginficant và có mật độ thấp hơn muối. Mật độ của chúng không vượt quá mật độ của muối cho đến khi chúng được chôn sâu, nén chặt và được dán một phần. Đến lúc đó chúng không còn là trầm tích mềm. Họ là những đơn vị đá có thẩm quyền có thể là trở ngại cho xâm nhập muối.
Trọng lượng so với mật độ: Không khí có mật độ gần như không đáng kể. Tuy nhiên, một cột không khí trong khí quyển đủ nặng để lái một cột thủy ngân cực kỳ dày đặc gần một mét lên một ống chân không thủy tinh.
Mật độ có thể không liên quan như thế nào
Một phong vũ biểu thủy ngân cung cấp một minh họa về cách mật độ có thể không liên quan. Năm 1643, Evangelista Torricelli đổ đầy một ống thủy tinh, đóng ở một đầu, bằng thủy ngân. Sau đó, anh đứng thẳng lên trong một bể thủy ngân, giữ một đầu chìm trong nước. Sau khi ống thẳng đứng, trọng lượng của khí quyển trên bề mặt thủy ngân cung cấp đủ áp lực để đỡ một cột thủy ngân có chiều cao gần một mét. Thủy ngân sẽ tăng và giảm trong ống khi áp suất của khí quyển thay đổi.
Trong trường hợp áp kế thủy ngân, chênh lệch mật độ giữa thủy ngân trong ống và mật độ của không khí xung quanh là rất lớn. Nhưng, trọng lượng của khí quyển đủ cao để hỗ trợ cột thủy ngân.
Trong trường hợp của một vòm muối, hàng ngàn feet trầm tích, nhấn xuống một đơn vị muối rộng lớn về mặt địa lý, có thể cung cấp đủ năng lượng để tạo ra một vòm muối.
Mái vòm muối Bắc cực: Hình ảnh vệ tinh của hai mái vòm muối phun trào ra bề mặt đảo Melville, miền bắc Canada. Mái vòm là những đặc điểm tròn màu trắng được bao quanh bởi đá xám. Họ là mỗi khoảng 2 dặm. Hòn đảo được bao quanh bởi băng biển. Muối có thể tồn tại ở bề mặt ở vùng khí hậu lạnh và khô. Hình ảnh của NASA. Hình ảnh phóng to.
Làm thế nào lớn là vòm muối?
Mái vòm muối có thể là cấu trúc rất lớn. Các lõi muối dao động từ 1/2 dặm đến 5 dặm. Các đơn vị đá mẹ phục vụ như một nguồn muối thường dày vài trăm đến vài nghìn feet. Các vòm muối bay lên từ độ sâu từ 500 đến 6000 feet (hoặc hơn) bên dưới bề mặt. Chúng thường không chạm tới bề mặt. Nếu họ làm như vậy, một sông băng muối có thể hình thành.
Mái vòm muối của Vịnh Mexico: Một bản đồ cứu trợ của đáy vịnh Mexico ngoài khơi bờ biển phía đông nam Louisiana. Màu đỏ và màu cam đại diện cho nước nông; màu xanh tượng trưng cho nước sâu hơn. Các cấu trúc đỉnh phẳng là biểu hiện bề mặt của các vòm muối dưới bề mặt. Hình ảnh từ Chương trình thám hiểm NOAA Okeanos. Hình ảnh phóng to.
Khám phá dầu mỏ vòm đầu tiên
Các vòm muối gần như không được biết đến cho đến khi một giếng dầu thăm dò được khoan trên đồi Spindletop gần Beaumont, Texas vào năm 1900 và hoàn thành vào năm 1901. Spindletop là một ngọn đồi thấp với khoảng 15 feet nơi một du khách có thể tìm thấy suối lưu huỳnh và thấm khí tự nhiên.
Ở độ sâu khoảng 1000 feet, giếng đã xuyên qua một bể chứa dầu có áp suất, thổi các dụng cụ khoan ra khỏi giếng và tắm cho vùng đất xung quanh bằng dầu thô cho đến khi giếng có thể được kiểm soát. Sản lượng ban đầu từ giếng là hơn 100.000 thùng dầu thô mỗi ngày - một sản lượng lớn hơn bất kỳ giếng nào trước đây từng được sản xuất.
Phát hiện của Spindletop đã kích hoạt một mũi khoan trên các cấu trúc tương tự trên khắp khu vực Bờ Vịnh. Một số trong những giếng này dầu. Những khám phá đó đã thúc đẩy các nhà địa chất học tìm hiểu về các cấu trúc bên dưới chứa lượng dầu lớn như vậy.
Lập bản đồ dưới bề mặt cẩn thận của dữ liệu tốt, và sau đó sử dụng khảo sát địa chấn, cho phép các nhà địa chất khám phá hình dạng của các vòm muối, phát triển các giả thuyết về cách chúng hình thành và hiểu vai trò của chúng trong thăm dò dầu khí.
Mái vòm muối Vịnh Ba Tư: Đảo Sir Bani Yas ở Vịnh Ba Tư trên bờ biển phía tây của Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất. Hòn đảo là một gò đất được đẩy lên bởi một mái vòm muối đang nổi lên. Mái vòm đã phá vỡ bề mặt của hòn đảo, và lõi tròn của mái vòm có thể được nhìn thấy ở trung tâm của hòn đảo. Hình ảnh của Đài thiên văn Trái đất NASA. Nhấn vào đây để xem hình ảnh lớn hơn.
Tầm quan trọng kinh tế của mái vòm muối
Mái vòm muối đóng vai trò là bể chứa dầu và khí tự nhiên, nguồn lưu huỳnh, nguồn muối, nơi lưu trữ dưới lòng đất cho dầu và khí tự nhiên, và bãi thải chất thải nguy hại.
Hồ chứa dầu và khí tự nhiên
Mái vòm muối rất quan trọng đối với ngành dầu khí. Khi một vòm muối phát triển, tảng đá phía trên nó được uốn cong lên trên. Đá nắp này có thể phục vụ như một bể chứa dầu hoặc khí tự nhiên.
Khi một mái vòm phát triển, những tảng đá mà nó xâm nhập được uốn cong lên dọc theo các cạnh của mái vòm (xem cả hai hình minh họa ở trên cùng của trang này). Vòm hướng lên này cho phép dầu và khí tự nhiên di chuyển về phía vòm muối nơi nó có thể tích tụ trong một cái bẫy cấu trúc.
Muối tăng cũng có thể gây ra lỗi. Đôi khi những lỗi này cho phép một đơn vị đá thấm được niêm phong chống lại một đơn vị đá không thấm nước. Cấu trúc này cũng có thể phục vụ như một bể chứa dầu khí. Một vòm muối duy nhất có thể có nhiều hồ chứa liên quan ở nhiều độ sâu và vị trí xung quanh vòm.
Khảo sát địa chấn: Một hồ sơ địa chấn sớm của một mái vòm muối có được từ một cuộc khảo sát trên tàu. Nó cho thấy một lõi muối trung tâm khoảng 1-1 / 2 dặm rộng và các lớp đá đó đã bị biến dạng bởi sự chuyển động đi lên của muối. Hình ảnh địa chấn được sửa đổi sau Parke D. Snavely, Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ.
Một nguồn lưu huỳnh
Mái vòm muối đôi khi bị che khuất bởi một tảng đá có chứa một lượng đáng kể lưu huỳnh nguyên tố. Lưu huỳnh xảy ra như một vật liệu tinh thể lấp đầy các vết nứt và lỗ chân lông, và trong một số trường hợp, nó thay thế đá nắp. Lưu huỳnh được cho là hình thành từ anhydrite và thạch cao liên quan đến muối do hoạt động của vi khuẩn.
Một số vòm muối có đủ lưu huỳnh trong đá nắp mà nó có thể được phục hồi về mặt kinh tế. Nó được thu hồi bằng cách khoan một cái giếng vào lưu huỳnh và bơm nước quá nóng và không khí xuống giếng. Nước quá nóng đủ nóng để làm tan chảy lưu huỳnh. Không khí nóng chuyển đổi lưu huỳnh nóng chảy thành một lớp bọt đủ nổi để nổi lên một cái giếng lên bề mặt.
Ngày nay, hầu hết lưu huỳnh được sản xuất như một sản phẩm phụ từ quá trình lọc dầu thô và xử lý khí tự nhiên. Việc sản xuất lưu huỳnh từ các vòm muối thường không cạnh tranh về chi phí với lưu huỳnh được sản xuất từ dầu và khí tự nhiên.
Sản xuất muối
Một số mái vòm muối đã được khai thác bằng cách khai thác ngầm. Những mỏ này sản xuất muối được sử dụng làm nguyên liệu thô của ngành hóa chất và làm muối để xử lý đường cao tốc phủ đầy tuyết.
Một vài mái vòm muối đã được khai thác bằng giải pháp. Nước nóng được bơm xuống một cái giếng vào muối. Nước hòa tan muối và được đưa trở lại bề mặt thông qua các giếng sản xuất. Ở bề mặt, nước được bốc hơi để thu hồi muối, hoặc nước mặn được sử dụng trong một quá trình hóa học.
Hồ chứa nước ngầm
Một số mỏ được phát triển trong các vòm muối đã được niêm phong cẩn thận và sau đó được sử dụng làm nơi lưu trữ dầu, khí đốt tự nhiên và hydro.
Các vòm muối ở Hoa Kỳ và Nga cũng đóng vai trò là kho lưu trữ quốc gia cho kho dự trữ khí heli của chính phủ. Muối là loại đá duy nhất có độ thấm thấp đến mức nó có thể chứa các nguyên tử helium nhỏ.
Xử lý chất thải
Muối là một loại đá không thấm nước có khả năng chảy và hàn kín các vết nứt có thể phát triển bên trong nó. Vì lý do này, các vòm muối đã được sử dụng làm nơi xử lý chất thải nguy hại. Hang động nhân tạo trong các vòm muối đã được sử dụng làm kho lưu trữ chất thải khoan dầu mỏ và các loại chất thải nguy hại khác ở Hoa Kỳ và các quốc gia khác. Chúng cũng đã được xem xét để xử lý chất thải hạt nhân cấp độ cao, nhưng không có trang web nào ở Hoa Kỳ nhận được loại chất thải đó.
Tiền gửi muối của Hoa Kỳ: Vị trí của các mỏ muối và lưu vực mái vòm muối ở Hoa Kỳ. Các khoản tiền gửi lớn liên tục dọc theo Bờ biển vùng vịnh có ba lưu vực mái vòm muối được bảo vệ bởi Louann Salt. Bản đồ bằng dữ liệu định vị từ Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne.
Nơi nào có mái vòm muối xảy ra?
Các vòm muối có thể xảy ra trong các lưu vực trầm tích, nơi các mỏ muối dày đã bị chôn vùi bởi ít nhất 500 feet các loại trầm tích khác. Một trong những khu vực mái vòm muối lớn nhất thế giới là Vịnh Mexico. Hơn 500 mái vòm muối đã được phát hiện trên bờ và dưới đáy biển Mexico. Chúng có nguồn gốc từ Louann Salt, một đơn vị đá dưới mặt đất tồn tại lâu dài trên toàn khu vực. Một bản đồ ở cột bên phải của trang này cho thấy vị trí của các mỏ muối có đệm ở Hoa Kỳ và ba cánh đồng muối. Những cánh đồng muối lớn cũng đã được phát hiện ở Angola, Brazil, Canada, Gabon, Đức, Iran và Iraq.