Tuz Kubbesi Nedir? Nasıl oluşurlar?

İçerik

• Tuz Kubbesi Nedir?
• Basınç Altındaki Tuzun Deformasyonu
• "Yoğunluk Yanılgısı"
• Yoğunluk Nasıl İlgisiz Olabilir
• Tuz Kubbeleri Ne Kadar Büyüktür?
• İlk Tuz Kubbe Yağı Keşfi
• Tuz Kubbelerinin Ekonomik Önemi
• Petrol ve Doğal Gaz Depoları
• Kükürt Kaynağı
• Tuz Üretimi
• Yeraltı Depolama Depoları
• Atık Bertarafı
• Tuz kubbeleri nerede oluşur?

Orta Jura tuzu: Bu kesit, Oklahoma-Texas sınırı (solda) ve Meksika Körfezi kıyı şeridi (sağda) arasındaki Doğu Teksas Havzası kayalarını göstermektedir. Mor kaya birimi, baskı altında akma kabiliyetine sahip bir kaya birimi olan Middle Jurassic tuzudur. Tuz, yüzeyine çok fazla baskı uygulayan ve akmasına neden olan binlerce metre tortu ile kaplanır. Çok sayıdaki lokasyonda tuz, üstte bulunan çökeltilerin içine girmiştir. Bu, binlerce metre uzunluğunda olabilen küçük höyükler veya yükselen tuz sütunları üretmiştir. Tuz sütunları ve daha küçük höyüklere “tuz kubbe” denir. USGS görüntüsü.

Tuz Kubbesi: İki kaya biriminde delinme ve hemen üstünde bulunan kaya biriminin deformasyonunu gösteren tuz kubbesinin karikatürü. Kubbenin büyümesi, tuzun kubbeye çevre bölgelerden göç etmesi ile gerçekleşir. Tuz kubbeye göç eder çünkü üstündeki tortuların ağırlığı ile sıkıştırılır.

Tuz Kubbesi Nedir?

Bir tuz kubbesi, üstündeki tortulların içine girmiş bir höyük veya tuz kolonudur. Tuz kubbeleri, kalın kalınlıkta bir tuz tabakasının, önemli kalınlıktaki genç sedimentler tarafından kaplandığı tortul bir havzada oluşabilir. Koşulların izin verdiği yerlerde, tuz kubbeleri, büyümeye başladıkları tuz katmanının üzerine binlerce metre yükselebilir. Bir örnek şekilde gösterilmiştir.

Sayfanın üstündeki çizimde, mor kaya birimi (Js) aslen bir tuz tabakasıydı. Birkaç tütün sütunu ve üst üste birimlere giren birkaç küçük tuz tuzu için tuz kaynağıdır.

Tuz kubbelerinin gelişimi, kaya birimlerini, petrol ve doğal gazı tutan tuzaklara dönüştürebilir. Genellikle tuz ve kükürt kaynakları olarak çıkarılırlar. Tuzun geçirimsiz doğası onları yeraltı depolama veya tehlikeli atıkların yeraltında bertarafı için önemli alanlar haline getirebilir.

Basınç Altındaki Tuzun Deformasyonu

Diğer tortu türlerinin aksine, tuz, yeterli basınç altına yerleştirildiğinde şeklini ve akışını değiştirme kabiliyetine sahiptir. Bir tuzlu kubbe geliştirmek için, tuz üzerindeki basıncın üstündeki tortuların girmesine izin verecek kadar yüksek olması gerekir. Baskı, çeşitli engellerin üstesinden gelebilecek kadar büyük olmalıdır. Bunlar, üst üste binen tabakaların ağırlığını, üst üste binen tabakaların kuvvetini, sürtünme kuvvetlerini ve yerçekimi kuvvetini yükselten direnç kuvvetini içerir.

Tuz kubbeleri üreten iki basınç kaynağı, üstteki sedimentin aşağı doğru basıncı ve tektonik hareketin yanal basıncıdır.

Üstteki tortuda bir zayıflık veya kararsızlık alanı oluşursa, yeterli basınç altındaki tuz içine girebilir. Zayıflık uzama kırıkları, gelişmekte olan bir antiklinal, bir itme hatası veya yukarıdaki Dünya yüzeyine aşınmış bir vadiden kaynaklanabilir.

Tuz akmaya başladığında, tuz üzerindeki basınç dayanma kuvvetlerinin üstesinden gelebilecek kadar yüksek olduğu sürece devam edebilir. Tuz, denge koşullarının mevcut olduğu bir yüksekliğe yükseldiğinde akış durur.

"Yoğunluk Yanılgısı"

Tuz kubbelerinin birçok açıklaması, üstündeki kaya birimlerinin yoğunluğuna kıyasla daha düşük tuz yoğunluğunun, tuz kubbe oluşumunun itici gücü olduğunu göstermektedir. Bu bir yanılgıdır.

Biriktirme sırasında, tuzun üstündeki plastik çökeltiler sıkıştırılmaz, siginficant gözenek alanı içerir ve tuzdan daha düşük bir yoğunluğa sahiptir. Yoğunlukları, derin gömülerek, sıkıca sıkıştırılmadan ve kısmen parçalanana kadar tuzun yoğunluğunu aşmaz. O zamana kadar artık yumuşak tortular değildir. Tuz girişine engel olabilecek yetkin kaya birimleridir.

Ağırlık vs Yoğunluk: Hava neredeyse ihmal edilebilir bir yoğunluğa sahiptir. Bununla birlikte, bir atmosferik hava sütunu, bir cam vakum tüpünün yaklaşık bir metre yukarısına kadar aşırı yoğun civa sütunu sürecek kadar ağırdır.

Yoğunluk Nasıl İlgisiz Olabilir

Bir cıva barometresi, yoğunluğun ne kadar alakasız olabileceğinin bir gösterimini sağlar. 1643'te Evangelista Torricelli, bir ucunda cıva ile kapatılmış bir cam tüp doldurdu. Daha sonra bir tarafı sular altında tutarak, cıva havuzunda dik durdu. Tüp dik durduktan sonra, cıva yüzeyindeki atmosferin ağırlığı, cıva sütununu desteklemek için neredeyse bir metre yükseklikte yeterli baskı sağlamıştır. Atmosferin basıncı değiştikçe cıva borunun içinde yükselir ve düşer.

Bir cıva barometresi durumunda, tüp içindeki cıva ile çevresindeki havanın yoğunluğu arasındaki yoğunluk farkı çok büyüktür. Ancak atmosferin ağırlığı cıva sütununu destekleyecek kadar yüksektir.

Tuz kubbesi durumunda, coğrafi olarak geniş bir tuz ünitesine bastırarak binlerce metre tortu, bir tuz kubbesi üretmek için yeterli enerji sağlayabilir.

Arktik Tuz Kubbeleri: Kuzey Kanada'daki Melville Adası'nın yüzeyine çıkan iki tuz kubbesinin uydu görüntüsü. Kubbeler, gri kayalarla çevrili yuvarlak beyaz özelliklerdir. Her ikisi de yaklaşık 2 mil uzaklıktadır. Ada deniz buzu ile çevrilidir. Tuz, yüzeyde soğuk ve kurak iklimlerde kalabilir. NASA tarafından görüntü. Resmi büyüt

Tuz Kubbeleri Ne Kadar Büyüktür?

Tuz kubbeleri çok büyük yapılar olabilir. Tuz çekirdeği 1/5 mil arasında değişmektedir. Tuz kaynağı olarak işlev gören ana kaya birimleri genellikle birkaç ila birkaç bin fit kalınlığındadır. Tuz kubbeleri, yüzeyin altındaki 500 ila 6000 fit (veya daha fazla) derinliklerden yükselmektedir. Genellikle yüzeye ulaşmazlar. Eğer yaparlarsa, bir tuzlu buzul oluşabilir.

Meksika Körfezi Tuz Kubbeleri: Louisiana'nın güneydoğu sahilinde, Meksika Körfezi tabanının kabartma haritası. Kırmızı ve turuncu renkler sığ suyu temsil eder; mavi daha derin suyu temsil eder. Yuvarlak düz tepeli yapılar yeraltı tuz kubbelerinin yüzey ifadesidir. NOAA Okeanos Explorer Programından Resim. Resmi büyüt

İlk Tuz Kubbe Yağı Keşfi

Tuz kubbeleri 1900'de Beaumont yakınlarındaki Spindletop Hill'de keşfedilmiş bir petrol kuyusu açılana ve 1901'de tamamlanana kadar neredeyse bilinmiyordu. Spindletop, bir ziyaretçinin kükürt kaynaklarını ve doğal gaz sızıntılarını bulabileceği yaklaşık 15 metrelik bir kabartma ile alçak bir tepeydi.

Yaklaşık 1000 feet derinlikte kuyu, delme aletlerini kuyudan ayıran ve kuyu kontrol altına alınana kadar çevredeki araziyi ham yağ ile yıkayan basınçlı bir yağ deposuna nüfuz etti. Kuyudan ilk üretim, günde 100.000 varil ham petrolün üzerinde gerçekleşmiştir - önceki kuyucukların ürettiğinden daha yüksek verim.

Spindletop keşfi, Körfez Kıyısı bölgesindeki benzer yapılarda bir sondaj çılgınlığı ateşledi. Bu kuyulardan bazıları yağa çarptı. Bu keşifler jeologları bu kadar büyük miktarda petrol tutan yapılar hakkında bilgi edinmeye teşvik etti.

Kuyu verilerinin dikkatli yeraltı haritalandırması ve daha sonra sismik araştırmaların kullanılması, jeologların tuz kubbelerinin şeklini keşfetmelerini, nasıl oluştukları hakkında hipotezler geliştirmelerini ve petrol aramalarındaki rollerini anlamalarını sağlamıştır.

İran Körfezi Tuz Kubbesi: Basra Körfezi'ndeki Sir Bani Yas Adası, Birleşik Arap Emirlikleri'nin batı kıyısındaki. Ada, yükselen bir tuz kubbesi tarafından itilen bir höyüktür. Kubbe adanın yüzeyinde kırıldı ve kubbenin yuvarlak çekirdeği adanın ortasında görülebilir. NASA Dünya Gözlemevi tarafından görüntü. Daha büyük resim için tıklayınız.

Tuz Kubbelerinin Ekonomik Önemi

Tuz kubbeleri, petrol ve doğal gaz rezervuarları, kükürt kaynakları, tuz kaynakları, petrol ve doğal gaz için yer altı depoları ve tehlikeli atıklar için bertaraf alanları olarak hizmet vermektedir.

Petrol ve Doğal Gaz Depoları

Tuz kubbeleri, petrol endüstrisi için çok önemlidir. Bir tuz kubbesi büyüdükçe, üstündeki kapak kayası yukarı doğru kavislenmiştir. Bu kaya kayağı, bir yağ veya doğal gaz haznesi işlevi görebilir.

Bir kubbe büyüdükçe, nüfuz ettiği kaya kubbenin kenarları boyunca yukarı doğru yaylanır (bu sayfanın üstündeki her iki resme bakın). Bu yukarı kemer, petrol ve doğal gazın, yapısal bir tuzakta birikebileceği tuz kubbesine doğru göç etmesine izin verir.

Yükselen tuz aynı zamanda faylanmalara da neden olabilir. Bazen bu hatalar geçirgen bir kaya ünitesinin geçirimsiz kaya ünitesine karşı sızdırmazlığını sağlar. Bu yapı aynı zamanda bir petrol ve gaz rezervuarı olarak da işlev görebilir. Tek bir tuzlu kubbe, kubbe etrafındaki çeşitli derinliklerde ve konumlarda birçok ilişkili hazneye sahip olabilir.

Sismik Anket: Bir gemi araştırmasından elde edilen bir tuz kubbesinin erken bir sismik profili. Yaklaşık 1-1 / 2 mil genişliğinde merkezi bir tuz çekirdeği ve tuzun yukarı doğru hareketi ile deforme olmuş kaya katmanları gösterir. Parke D. sonrası Snismely, United States Geological Survey'de sismik görüntü.

Kükürt Kaynağı

Tuz kubbeleri bazen önemli miktarlarda element kükürt içeren bir kep kayası ile kaplanır. Sülfür, kırıkları ve taneler arası gözenekleri dolduran kristalin bir malzeme olarak oluşur ve bazı durumlarda, kaya kayasının yerini alır. Kükürtün, bakteri aktivitesi ile tuzla ilişkili anhidrit ve alçıtaşı oluşturduğu düşünülmektedir.

Bazı tuz kubbeleri, kap kayada ekonomik olarak geri kazanılabilecek kadar kükürt içerir. Kükürt içine bir kuyu delinerek ve aşırı ısıtılmış su pompalanarak toplanır ve kuyuya hava verilir. Aşırı ısıtılmış su, kükürt eritilecek kadar sıcaktır. Sıcak hava, erimiş kükürtü yüzeye bir kuyu yükselmeye yetecek kadar kuvvetli bir köpüğe dönüştürür.

Günümüzde çoğu kükürt ham petrol rafine ve doğal gaz işlemeden elde edilen bir yan ürün olarak üretilmektedir. Tuz kubbelerinden kükürt üretimi genellikle petrol ve doğal gazdan üretilen kükürt ile maliyet açısından rekabetçi değildir.

Tuz Üretimi

Bazı tuz kubbeleri yeraltı madenciliği tarafından sömürülmüştür. Bu madenler kimya endüstrisi tarafından hammadde olarak ve karla kaplı yolların işlenmesinde kullanılan tuz olarak üretiyorlar.

Birkaç tuz kubbesi çözelti ile mayınlanmıştır. Sıcak su bir kuyuya tuzun içine pompalanır. Su tuzu eritir ve üretim kuyularından tekrar yüzeye çıkar. Yüzeyde, tuzun geri kazanılması için su buharlaştırılır ya da tuzlu su kimyasal bir işlemde kullanılır.

Yeraltı Depolama Depoları

Tuz kubbelerinde geliştirilen mayınlardan bazıları dikkatlice kapatılmış ve daha sonra petrol, doğal gaz ve hidrojen depoları olarak kullanılmıştır.

ABD ve Rusya'daki tuz kubbeleri, helyum gazı hükümet rezervleri için ulusal depolar olarak da hizmet vermektedir. Tuz, küçük helyum atomlarını tutabilecek kadar düşük geçirgenliğe sahip olan tek kaya türüdür.

Atık Bertarafı

Tuz, içinde gelişebilecek kırıkları akma ve sızdırmazlık özelliğine sahip geçirimsiz bir kayadır. Bu nedenle, tuz kubbeleri tehlikeli atıklar için imha sahaları olarak kullanılmıştır. Tuz kubbelerinde insan yapımı mağaralar, ABD'de ve diğer ülkelerde petrol sahası sondaj atıkları ve diğer tehlikeli atık türleri için depo olarak kullanılmıştır. Ayrıca, yüksek seviyeli nükleer atık imhası için de değerlendirilmişlerdir, ancak Amerika Birleşik Devletleri'nde hiçbir atık bu tür bir atık almamıştır.

ABD Tuz Depozitoları: Amerika Birleşik Devletleri'nde yataklı tuz yatakları ve tuz kubbe havzalarının konumu. Üç Tuzlu Kubbe Havzasını içeren Körfez Kıyısı boyunca devam eden büyük sürekli depozito Louann Tuzunun altındadır. Argonne Ulusal Laboratuvarı'ndan yerel verilerle harita.

Tuz kubbeleri nerede oluşur?

Tuz kubbeleri, kalın tuz birikintilerinin en az 500 fit tortu tipinde gömüldüğü tortul havzalarda oluşabilir. Dünyanın en büyük tuzlu kubbe bölgelerinden biri Meksika Körfezi'dir. Karada ve Meksika Körfezi deniz dibinde 500'den fazla tuz kubbesi bulundu. Alan boyunca yanal olarak ısrar eden yeraltı bir kaya birimi olan Louann Tuzundan gelmektedir. Bu sayfanın sağ sütununda yer alan bir harita, Amerika Birleşik Devletleri'nde yataklı tuz yataklarının yerini ve üç tuz kubbe alanını göstermektedir. Angola, Brezilya, Kanada, Gabon, Almanya, İran ve Irak'ta büyük miktarda tuz kubbesi bulunmuştur.