Соляные поверхностные структуры являются продолжением соляной тектоники, которая формируется на поверхности Земли, когда диапиры или соляные пласты пронизывают вышележащие слои . Они могут встречаться в любом месте, где есть соляные месторождения, а именно в кратонных бассейнах, синрифтовых бассейнах, пассивных окраинах и коллизионных окраинах . Это среды, в которых массовые количества воды собираются, а затем испаряются; оставляя после себя соль и другие эвапориты с образованием осадочных пластов. [1]Когда есть разница в давлении, например, дополнительный осадок в определенной области, соляные пласты - из-за уникальной способности соли вести себя как жидкость под давлением - образуют новые структуры. Иногда эти новые тела образуют субгоризонтальные или умеренно падающие структуры над более молодой стратиграфической единицей, которые называются аллохтонными соляными телами или соляными поверхностными структурами. [1] [2]
Соль
Тектоническая среда
Четыре ключевых условия могут способствовать отложению солей. Эти места позволяют соленой воде собираться и испаряться, оставляя после себя слоистые отложения затвердевших кристаллов соли. Ниже приведены краткие описания этих сред и несколько примеров.
- Сходящиеся границы - области, где сталкиваются две плиты ; если между ними находится вода, существует вероятность испарения и осаждения. Средиземное море , [3] , особенно во время Мессиниан солености кризиса , является ярким примером.
- Рифтовые границы / пассивные окраины - также известные как расходящиеся границы, эти области начинаются как рифтовые бассейны, где растяжение разрывает земную кору. Если этот рифтинг позволяет воде затопить образовавшуюся долину, может произойти отложение солей. Примеры включают бассейн Кампос , Бразилию, бассейн Кванзы , Западную Африку [4] и Мексиканский залив . [5]
- Кратонные бассейны - в пределах континентальных границ отложение соли может происходить везде, где могут собираться водоемы. Даже вдали от океанских источников вода способна растворять и переносить ионы, которые позже могут выпадать в осадок в виде солей, а когда вода испаряется, соли остаются. Примерами таких бассейнов являются соляной бассейн Южного Омана [6] и бассейн Мичигана . В прошлом было большое мелкое море, покрывающее большую часть района Великих равнин в Соединенных Штатах; когда это море высохло, образовалось месторождение Стратака, которое сейчас разрабатывается , среди прочего, в Канзасе .
Характеристики
Соль обладает двумя ключевыми характеристиками, которые делают ее уникальной в тектонической обстановке и важны с экономической точки зрения. Во-первых, соль (и другие эвапориты) пластически деформируются в течение геологического времени и, таким образом, ведут себя как жидкость, а не как жесткая структура. [7] Это позволяет структурам с солевыми компонентами легче деформироваться и иметь немного другой вид. Возьмем, к примеру, Аппалачи , которые содержат некоторые солевые отложения, и Скалистые горы , которые представляют собой аккреционную местность с небольшим количеством соли или без нее . Это также позволяет создавать структурные ловушки для нефти и газа, а также металлов [8], что делает их востребованными целями в промышленности. Во-вторых, эвапориты часто менее плотные или более плавучие , чем окружающие породы, что способствует их подвижности и создает неустойчивость Рэлея-Тейлора . Это означает, что менее плотное вещество найдет способ подняться через более плотное или от него. В соляной тектонике это происходит тремя способами; первая - это дифференциальная нагрузка, когда соль течет из области высокого давления в область более низкого давления, вторая - это гравитационное распространение, когда соль распространяется вбок под действием собственного гравитационного веса, последняя - тепловая конвекция, где теплее - и, следовательно, меньше плотный - соль поднимается через более холодную и более плотную соль. [9] Это наблюдается только в лабораторных условиях из-за маловероятного появления соляных тел с достаточно большим разбросом температуры.
Истории эволюции
Чтобы изначально горизонтальные пласты образовали аллохтонные соли, они должны сначала вырваться из своих геологических ограничений. Первая базовая структура может быть сформирована шестью способами: [1]
- Реактивная пробивка - нормальный синрифтинг сброса давления над солевым слоем. Это заставляет соль течь в область более низкого давления, чтобы поддерживать ее равновесие. [10]
- Активный пирсинг - соль движется сквозь отложения, где нет структур, которые можно было бы использовать. [10]
- Эрозионный пирсинг - вышележащие отложения размываются, обнажая нынешний соляной купол .
- Пробой надвига - местные надвиги воздействуют на соляные пласты, которые движутся по пути наименьшего сопротивления вверх по подошве разлома.
- Пластичная пробивка - это не столько « проникающее » движение, сколько местный перепад давления заставляет соль подниматься через более слабые вышележащие отложения. Возникает из-за нестабильности Рэлея-Тейлора, создаваемой низкой плотностью соли.
- Пассивное проникновение - после того, как соляной столб первоначально пробил вышележащие отложения, скорость его подъема соответствует или вытесняет растущие слои отложений. [10]
Отсюда есть три пути, по которым может идти структура формирующей поверхности. Два стебля - из основы диапира, а третий - из листовой основы. Лист становится источником тяги, мало чем в отличие от пирсинга толчка, он использует преимущества локальных плоскостей разлома для подъема. Разница между двумя основаниями диапира состоит в том, что одно из них, называемое осевым толчком, имеет сверху отстойный колпачок, препятствующий свободному течению соли до тех пор, пока возрастающее давление не заставит ее пройти через колпачок; другой, экструзия с пробкой, не имеет колпачка для осадка и может свободно течь. [2]
Типы поверхностных структур
Когда соляная структура достигает поверхности, ее называют одним из четырех названий; вторжения солончаков, выдавливание, продвижение с открытым носком или продвижение толчка. [1] [2] Существует определенный уровень перехода между четырьмя четырьмя, поскольку некоторые процессы, такие как растворение и удаление соли, отложение нового осадка, эрозия и надвиг, могут изменить характеристики между ними.
Вторжения соляных крыльев
Соляные вторжения - это технически подземные сооружения; Обнаруженные в системах укорочения или сжатия, они образуют радиальные соляные клинья между отдельными плоскостями напластования. Однако крышки на них можно стереть, обнажив соль и превратив ее в экструзионное средство. [1] [11]
Экструзионное продвижение
Экструзионное продвижение начинается, когда диапир достигает поверхности земли и обнажается соль. Затем соль распространяется из питателя только под действием гравитационного давления. [1] У этого потока есть два следствия, которые формируют структуру. Во-первых, поскольку верхняя часть соли течет быстрее, чем нижняя, по передней кромке происходит фронтальный валик. Во-вторых, соль перекрывает любой осадок, осаждающийся в то же время, в результате чего объект поднимается вверх по разрезу и продвигается вперед. Со временем часть соли растворяется, оставляя за собой слой примесей и других отложений, толщина этой кровли или осадочного чехла зависит от процентного содержания примесей в соли и скорости осаждения в данной области. [1] [11]
Продвижение тяги
Надвигающийся надвиг возвращается к соляным пластам как их первичной базовой структуре и формируется, потому что соль обеспечивает слабый слой отслоения для систем разломов. При приложении силы в таких системах заглубленный лист продвигается вдоль висящей стены. В этом типе продвижения есть три движущих процесса; гравитационное давление как соли, так и вышележащих отложений, распространение окраины и общая тектоника плит. [1] [11]
С открытым носком
Прогресс с открытым носком может происходить либо в результате растворения солей в структуре выдавливания, либо в результате выталкивания с пробкой. Они частично скрыты под землей, где только передний край, называемый зацепом, открыт для потока, который контролируется комбинацией гравитационных сил и перепада давления вышележащих отложений. Существует три описанных типа кровли отложений: синклинальные бассейны - изолированные участки консолидированных отложений, продвигающаяся крыша - растущий слой отложений и солевой прорыв - где соль должна была пробиться сквозь вышележащие отложения. [1] [11]
Рекомендации
- ^ a b c d e f g h i Hudec, Michael R .; Джексон, Мартин PA (2007). «Terra infirma: Понимание соляной тектоники». Обзоры наук о Земле . 82 (1): 1–28. Bibcode : 2007ESRv ... 82 .... 1H . DOI : 10.1016 / j.earscirev.2007.01.001 .
- ^ а б в Худек, Майкл Р .; Джексон, Мартин PA (2006). «Наступление аллохтонных соляных пластов на пассивных окраинах и орогенах». Бюллетень AAPG . 90 (10): 1535–1564. DOI : 10.1306 / 05080605143 .
- ^ Huguen, C; Chamot-Rooke, N .; Loubrieu, B .; Маскл, Дж. (Март 2006 г.). «Морфология предколлизионного, соленосного, аккреционного комплекса: Средиземноморский хребет (Восточное Средиземноморье)». Морские геофизические исследования . 27 (1): 61. Bibcode : 2006MarGR..27 ... 61H . DOI : 10.1007 / s11001-005-5026-5 .
- ^ Руби, D; Райяр, Стефан; Гильошо, Франсуа; Буруллек, Рено; Нальпас, Тьерри (2002). «Кинематика системы разломов / плотов роста на западноафриканской окраине с использованием трехмерного восстановления». Журнал структурной геологии . 24 (4): 783. Bibcode : 2002JSG .... 24..783R . DOI : 10.1016 / S0191-8141 (01) 00108-0 .
- ^ Пратер, Бельгия (май 2000 г.). «Калибровка и визуализация моделей процесса осадконакопления на склонах над уровнем земли: пример из Мексиканского залива». Морская и нефтяная геология . 17 (5): 619. DOI : 10.1016 / S0264-8172 (00) 00015-5 .
- ^ Амтор, Дж. Э. (2005). «Стратиграфия и седиментология кремневого коллектора на докембрийско-кембрийской границе: силиклит Аль-Шому, соляной бассейн Южного Омана». GeoArabia . 10 (2): 89.
- ^ Weijermars, DM; Джексон, MPA; Вендервилль, Б. (1993). «Реологическое и тектоническое моделирование соляных провинций». Тектонофизика . 217 (1-2): 143. Bibcode : 1993Tectp.217..143W . DOI : 10.1016 / 0040-1951 (93) 90208-2 .
- ^ Уоррен, Дж. (1999). Эвапориты: их эволюция и экономика . Оксфорд. С. 438 . ISBN 978-3-540-26011-0.
- ^ Джексон, MPA; Талбот, CJ (1986). «Внешние формы, скорости деформации и динамика солевых структур». Бюллетень Геологического общества Америки . 97 (3): 305. Bibcode : 1986GSAB ... 97..305J . DOI : 10.1130 / 0016-7606 (1986) 97 <305: ESSRAD> 2.0.CO; 2 .
- ^ а б в Вендевиль, Британская Колумбия; Джексон, MPA (август 1992 г.). «Подъем диапиров при тонкокожем расширении» (PDF) . Морская и нефтяная геология . 9 (4): 331–354. DOI : 10.1016 / 0264-8172 (92) 90047-I .
- ^ а б в г Фоссен, Хокон (15.07.2010). Структурная геология . Издательство Кембриджского университета. п. 388. ISBN. 978-1-139-48861-7.