ما هي قبة الملح؟ كيف تشكل؟

المحتوى

• ما هي قبة الملح؟
• تشوه الملح تحت الضغط
• "الاعتقاد الخاطئ بالكثافة"
• كيف يمكن أن تكون الكثافة غير ذات صلة
• ما حجم قباب الملح؟
• اكتشاف أول قبة زيت الملح
• الأهمية الاقتصادية للقباب الملح
• خزانات النفط والغاز الطبيعي
• مصدر الكبريت
• إنتاج الملح
• خزانات التخزين تحت الأرض
• التخلص من النفايات
• أين توجد قباب الملح؟

الملح الجوراسي الأوسط: يُظهر هذا المقطع العرضي صخور حوض شرق تكساس بين حدود أوكلاهوما-تكساس (على اليسار) وساحل خليج المكسيك (على اليمين). وحدة الصخور الأرجواني هي ملح الجوراسي الأوسط ، وهي وحدة صخرية لديها القدرة على التدفق تحت الضغط. يغطى الملح بآلاف الأقدام من الرواسب مما يضع ضغطًا هائلاً على سطح الملح ويؤدي إلى تدفقه. في العديد من المواقع ، اقتحم الملح صعودًا إلى الرواسب العلوية. لقد أنتج هذا أكوامًا صغيرة أو أعمدة شاهقة من الملح يمكن أن يبلغ طولها آلاف الأقدام. تسمى أعمدة الملح والتلال الأصغر "قباب الملح". صورة هيئة المسح الجيولوجي الامريكية.

قبة الملح: رسم كاريكاتوري لقبة ملح تظهر فيه رصيف من خلال وحدتين صخريتين وتشوه وحدة الصخور فوقها مباشرةً. يتم تحقيق نمو القبة من خلال هجرة الملح إلى القبة من المناطق المحيطة. يهاجر الملح إلى القبة لأنه مضغوط بوزن الرواسب الزائدة.

ما هي قبة الملح؟

قبة الملح هي عبارة عن تل أو عمود من الملح الذي دخل إلى أعلى الرواسب. يمكن أن تتشكل قباب الملح في حوض رسوبي حيث تتراكم طبقة سميكة من الملح بواسطة رواسب أصغر سُمكًا ذات سمك كبير. عندما تسمح الظروف بذلك ، يمكن أن ترتفع قباب الملح على ارتفاع آلاف الأقدام فوق طبقة الملح التي بدأت منها تنمو. يظهر مثال في الرسم التوضيحي.

في الرسم التوضيحي في أعلى الصفحة ، كانت وحدة الصخور الأرجواني (Js) في الأصل طبقة من الملح. إنه مصدر الملح لعدة أعمدة من الملح وعدة أكوام من الملح الأصغر التي تدخل في وحدات مغمورة.

يمكن لتطوير قباب الملح أن تشوه الوحدات الصخرية إلى مصائد تحتوي على النفط والغاز الطبيعي. غالبًا ما يتم تعدينهم كمصدر للملح والكبريت. يمكن أن تجعل الطبيعة غير المنفذة للملح مواقع مهمة للتخزين تحت الأرض أو للتخلص من النفايات الخطرة تحت الأرض.

تشوه الملح تحت الضغط

على عكس معظم أنواع الرواسب الأخرى ، فإن الملح لديه القدرة على تغيير الشكل والتدفق عند وضعه تحت ضغط كافٍ. لتطوير قبة ملح ، يجب أن يكون الضغط على الملح مرتفعًا بدرجة كافية لتمكينه من اقتحام الرواسب الفوقية. يجب أن يكون الضغط كبيرا بما يكفي للتغلب على العديد من العقبات. وتشمل هذه ثقل الطبقات المغطاة ، وقوة الطبقات المغطاة ، وقوى الاحتكاك ، وقوة الجاذبية المقاومة للارتفاع.

هناك مصدران للضغط اللذين أنتجا قباب الملح وهما الضغط الهبوطي للرواسب الزائدة والضغط الجانبي للحركة التكتونية.

إذا تطورت منطقة من الضعف أو عدم الاستقرار في الرواسب العلوية ، يمكن أن يتداخل الملح تحت ضغط كافٍ. قد يكون سبب الضعف هو حدوث كسور في الامتداد ، أو ظهور خط منع تطور ، أو خطأ في الدفع ، أو تآكل في سطح الأرض فوقها.

بمجرد بدء تدفق الملح ، يمكن أن يستمر طالما أن الضغط على الملح مرتفع بدرجة كافية للتغلب على قوى المقاومة. سيتوقف التدفق عندما يرتفع الملح إلى ارتفاع حيث توجد ظروف توازن.

"الاعتقاد الخاطئ بالكثافة"

تشير العديد من تفسيرات القباب الملحية إلى أن انخفاض كثافة الملح ، مقارنة بكثافة الوحدات الصخرية المغطاة ، هو القوة الدافعة لتشكيل قبة الملح. هذا هو الاعتقاد الخاطئ.

في وقت الترسب ، تكون الرواسب الكلوية فوق الملح غير مضغوطة ، وتحتوي على مساحة مسام قوية ، ولها كثافة أقل من الملح. لا تتجاوز كثافتها كثافة الملح حتى يتم دفنها بعمق ، مضغوط بإحكام وتفتيت جزئياً. بحلول ذلك الوقت لم تعد الرواسب الطرية. إنها وحدات صخرية مختصة يمكن أن تكون عقبات أمام تسرب الملح.

الوزن مقابل الكثافة: الهواء لديه كثافة تكاد لا تذكر. ومع ذلك ، يزن عمود من الهواء الجوي ما يكفي لقيادة عمود من الزئبق شديد الكثافة على بعد متر تقريبًا من أنبوب فراغ زجاجي.

كيف يمكن أن تكون الكثافة غير ذات صلة

يوفر مقياس الزئبق توضيحًا لكيفية أن تكون الكثافة غير ملائمة. في عام 1643 ، قام Evangelista Torricelli بملء أنبوب زجاجي مغلق من طرف واحد مع الزئبق. وقف بعد ذلك في وضع مستقيم في حوض من الزئبق ، وأبقى واحدة مغمورة. بعد أن كان الأنبوب منتصبًا ، كان وزن الغلاف الجوي على سطح الزئبق يوفر ضغطًا كافيًا لدعم عمود من الزئبق يبلغ ارتفاعه حوالي متر واحد. سيرتفع الزئبق ويسقط في الأنبوب مع تغير ضغط الغلاف الجوي.

في حالة مقياس الزئبق ، يكون فرق الكثافة بين الزئبق في الأنبوب وكثافة الهواء المحيط هائلاً. لكن وزن الغلاف الجوي مرتفع بدرجة كافية لدعم عمود الزئبق.

في حالة قبة الملح ، يمكن لآلاف أقدام الرواسب ، التي تضغط لأسفل على وحدة الملح الواسعة جغرافيا ، أن توفر طاقة كافية لإنتاج قبة ملح.

قباب الملح في القطب الشمالي: صورة أقمار صناعية لاثنين من قبب الملح التي اندلعت على سطح جزيرة ميلفيل ، شمال كندا. القباب هي ملامح بيضاء مستديرة تحيط بها صخرة رمادية. كل منهما حوالي 2 ميل عبر. الجزيرة محاطة بجليد البحر. يمكن أن يستمر الملح على السطح في المناخات الباردة والقاحلة. الصورة بواسطة ناسا. تكبير الصورة.

ما حجم قباب الملح؟

يمكن أن تكون قباب الملح هياكل كبيرة جدًا. تتراوح نوى الملح من نصف ميل إلى 5 أميال. الوحدات الصخرية الأصل التي تعمل كمصدر للملح عادة ما يتراوح سمكها بين عدة مئات إلى عدة آلاف من الأقدام. تصعد قباب الملح من أعماق تتراوح بين 500 و 6000 قدم (أو أكثر) تحت السطح. هم عادة لا تصل إلى السطح. إذا فعلوا ذلك ، فقد يتشكل جليد ملح.

خليج المكسيك القبب الملح: خريطة إغاثة لأرض خليج المكسيك قبالة الساحل الجنوبي الشرقي لولاية لويزيانا. اللونان الأحمر والبرتقالي يمثلان المياه الضحلة ؛ الأزرق يمثل المياه العميقة. الهياكل المستوية المسطحة هي التعبير السطحي للقباب الملح تحت السطحية. صورة من برنامج NOAA Okeanos Explorer. تكبير الصورة.

اكتشاف أول قبة زيت الملح

كانت قباب الملح غير معروفة تقريبًا حتى تم حفر بئر استكشافية على تل سبيندلتوب بالقرب من بومونت بولاية تكساس في عام 1900 واكتملت في عام 1901. كان سبيندلتوب تلًا منخفضًا يصل ارتفاعه إلى حوالي 15 قدمًا حيث يمكن للزائر العثور على ينابيع الكبريت وتسرب الغاز الطبيعي.

على عمق حوالي 1000 قدم ، اخترق البئر خزانًا مضغوطًا للزيوت قام بنسف أدوات الحفر من البئر وقام بغسل الأرض المحيطة بالنفط الخام حتى يمكن السيطرة على البئر. كان الإنتاج الأولي من البئر أكثر من 100،000 برميل من النفط الخام في اليوم الواحد - عائد أكبر من أي بئر سابقة قد أنتجت من أي وقت مضى.

أشعل اكتشاف Spindletop موجة الحفر على هياكل مماثلة في جميع أنحاء منطقة ساحل الخليج. بعض هذه الآبار ضربت النفط. حفزت تلك الاكتشافات الجيولوجيين على التعرف على الهياكل أدناه التي تحتوي على كميات هائلة من النفط.

إن التخطيط الدقيق لبيانات الآبار ، ثم استخدام المسوحات السيزمية لاحقًا ، مكّن الجيولوجيين من اكتشاف شكل قباب الملح ، ووضع فرضيات حول كيفية تكوينها وفهم دورها في استكشاف البترول.

قبة ملح الخليج الفارسي: جزيرة صير بني ياس في الخليج الفارسي على الساحل الغربي للإمارات العربية المتحدة. الجزيرة عبارة عن تل رفعته قبة ملح مرتفعة. اخترقت القبة سطح الجزيرة ، ويمكن رؤية النواة المستديرة للقبة في وسط الجزيرة. صورة بواسطة مرصد الأرض التابع لناسا. انقر للحصول على صورة أكبر.

الأهمية الاقتصادية للقباب الملح

تعمل قباب الملح كخزانات للنفط والغاز الطبيعي ، ومصادر للكبريت ، ومصادر للملح ، ومواقع تخزين تحت الأرض للنفط والغاز الطبيعي ، ومواقع للتخلص من النفايات الخطرة.

خزانات النفط والغاز الطبيعي

تعتبر قباب الملح مهمة جدًا لصناعة البترول. مع نمو قبة الملح ، يتقوس صخرة الغطاء فوقه. يمكن أن يكون صخرة الغطاء بمثابة خزان للنفط أو الغاز الطبيعي.

مع نمو القبة ، يتم تقوس الصخور التي تخترقها لأعلى على طول جانبي القبة (انظر كلا الرسمين التوضيحيين في أعلى هذه الصفحة). يسمح هذا القوس العلوي بالنفط والغاز الطبيعي بالانتقال إلى قبة الملح حيث يمكن أن يتراكم في مصيدة هيكلية.

ارتفاع الملح يمكن أن يسبب أيضا خطأ. في بعض الأحيان ، تسمح هذه الأعطال بإغلاق وحدة صخرية قابلة للنفاذ ضد وحدة صخرية غير منفذة. يمكن أن يكون هذا الهيكل بمثابة خزان للنفط والغاز. يمكن أن تحتوي قبة الملح المفردة على العديد من الخزانات المرتبطة بها في مجموعة متنوعة من الأعماق والمواقع حول القبة.

المسح الزلزالي: لمحة الزلزالية في وقت مبكر من قبة الملح المكتسبة من مسح على متن السفن. إنه يُظهر نواة ملح مركزية بعرض حوالي 1/2 ميل وطبقات صخرية تشوهت بسبب الحركة الصعودية للملح. تم تعديل الصورة الزلزالية بعد Parke D. Snavely، United States Geological Survey.

مصدر الكبريت

أحيانًا ما يتم تغطية القباب المالحة بصخور الغطاء التي تحتوي على كميات كبيرة من الكبريت الأولي. يحدث الكبريت كمادة بلورية تملأ الكسور والمسامات الحبيبية ، وفي بعض الحالات تحل محل صخرة الغطاء. يُعتقد أن الكبريت يتكون من الأنهيدريت والجبس المرتبط بالملح عن طريق النشاط البكتيري.

تحتوي بعض قبب الملح على كمية كافية من الكبريت في صخرة الغطاء بحيث يمكن استردادها اقتصاديًا. يتم استخراجه عن طريق حفر بئر في الكبريت وضخ المياه الساخنة والهواء أسفل البئر. الماء المحمص ساخن بدرجة كافية لإذابة الكبريت. يحول الهواء الساخن الكبريت المنصهر إلى زبد مزدحم بما يكفي لرفع بئر إلى السطح.

يتم إنتاج معظم الكبريت اليوم كمنتج ثانوي من تكرير النفط الخام ومعالجة الغاز الطبيعي. إن إنتاج الكبريت من القباب المملحة ليس عمومًا منافسًا للتكلفة مع الكبريت المنتج من النفط والغاز الطبيعي.

إنتاج الملح

تم استغلال بعض قبب الملح عن طريق التعدين تحت الأرض. تنتج هذه المناجم الملح الذي يتم استخدامه كمواد خام بواسطة الصناعة الكيميائية وكملح لمعالجة الطرق السريعة المغطاة بالثلوج.

تم استخراج عدد قليل من قبب الملح بالمحلول. يتم ضخ الماء الساخن أسفل البئر في الملح. يذوب الماء الملح ويعاد إلى السطح من خلال آبار الإنتاج. على السطح ، يتبخر الماء لاستعادة الملح ، أو يتم استخدام المياه المالحة في عملية كيميائية.

خزانات التخزين تحت الأرض

تم إغلاق بعض المناجم المطورة في قباب الملح بعناية ثم استخدامها كمواقع لتخزين النفط والغاز الطبيعي والهيدروجين.

تعمل قبب الملح في الولايات المتحدة وروسيا أيضًا كمستودعات وطنية للاحتياطيات الحكومية من غاز الهيليوم. الملح هو النوع الوحيد من الصخور الذي يتميز بنفاذية منخفضة لدرجة أنه يمكن أن يحمل ذرات الهيليوم الصغيرة.

التخلص من النفايات

الملح صخرة غير منفذة لها القدرة على التدفق وختم الكسور التي قد تتطور داخلها. لهذا السبب ، تم استخدام قباب الملح كمواقع للتخلص من النفايات الخطرة. استخدمت الكهوف التي صنعها الإنسان في قبب الملح كمستودعات لمخلفات حفر حقول النفط وأنواع أخرى من النفايات الخطرة في الولايات المتحدة ودول أخرى. كما تم النظر في التخلص من النفايات النووية على مستوى عالٍ ، ولكن لم يتلق أي موقع في الولايات المتحدة هذا النوع من النفايات.

ودائع الملح في الولايات المتحدة: موقع رواسب الملح المغطى وأحواض قبة الملح في الولايات المتحدة. إن الرواسب الكبيرة المستمرة على طول ساحل الخليج والتي تحتوي على أحواض القبة المالحة الثلاثة تقع تحت سطح حوض الملح. الخريطة بواسطة مع البيانات المحلية من مختبر أرجون الوطني.

أين توجد قباب الملح؟

يمكن أن تحدث قباب الملح في الأحواض الرسوبية حيث دفنت رواسب الملح الكثيفة على الأقل 500 قدم من الأنواع الأخرى من الرواسب. واحدة من أكبر مناطق قبة الملح في العالم هو خليج المكسيك. تم اكتشاف أكثر من 500 قبة ملح على اليابسة وتحت قاع البحر في خليج المكسيك. وهي مصدرها صخرة Louann Salt ، وهي وحدة صخرية تحت سطح الأرض تكون ثابتة بشكل جانبي في جميع أنحاء المنطقة. توضح الخريطة الموجودة في العمود الأيمن من هذه الصفحة موقع رواسب الملح المبطنة في الولايات المتحدة وثلاثة حقول قبة ملح. كما تم اكتشاف حقول كبيرة من قبب الملح في أنغولا والبرازيل وكندا والجابون وألمانيا وإيران والعراق.