鹽丘與硫的成礦作用

鹽丘是一種由于鹽巖和石膏向上流動并擠入圍巖,使上覆巖層發生拱曲隆起而形成的獨特的底辟構造,對于石油、天然氣、硫、鉀等礦產的形成與保存具有重要的意義。

所謂的底辟作用,是指在構造應力作用下,或是由于巖石物質間密度倒置所引起的浮力作用,下伏塑性較強的巖石,如鹽、石膏、粘土等向上流動并刺穿擠入上覆巖層中,從而形成上隆構造的作用。

鹽丘往往形成于沉積盆地中,巨厚的膏巖層“刺穿”上覆較新的沉積地層,從而產生與原始膏巖層數千英尺的高差。圖中藍色地層為下伏塑性較強的侏羅系膏巖層,是鹽丘的礦源層。

鹽丘的底辟作用使得上覆地層發生明顯的構造變形,從而產生虛脫空間,而膏巖層的低滲透性使得這些空間成為石油、天然氣以及硫磺的天然“儲存罐”。此外,對于人工核廢料的貯存,這些空間也是理想的場所之一。

鹽丘上覆蓋層通常富含硫元素,往往呈現以結晶完好的硫磺,充填于巖石裂隙中,甚至大量的硫磺會置換整個上覆蓋層。硫的形成通常與石膏和硬石膏中的硫酸鈣有關,細菌的還原作用可使硫酸根中的硫元素價態降低,從而形成單質硫。

當鹽丘上覆蓋層中富含足夠的硫磺時,可形成具有工業意義的硫礦床。地質人員通過在蓋層中進行鉆探,將高溫水蒸氣注入井中。高溫水蒸氣使硫磺發生溶解,高壓氣體使得溶解后的硫磺形成大量泡沫,上涌到井口后進行回收、分離、干燥并壓縮成型,最終成為有工業價值的礦產品。

全球最大的鹽丘位于墨西哥灣,大約有超過500個鹽丘在海岸線及海灣海床底部被陸續發現,與墨西哥灣的油氣田有著密切的成因聯系。此外,在安哥拉、巴西、加拿大、加蓬、德國、伊朗和伊拉克等國家均發現有大型鹽丘的存在。