Geologie Mexického zálivu (GOM) je dynamická a není řízena tektonickými deskami, ale pohybem podpovrchových solných těles. Solné usazeniny, pozůstatek oceánu, který existoval asi před 200 miliony let, se chovají určitým způsobem, když jsou překryty těžkými sedimenty. Zhutňují se, deformují, stlačují se do puklin a balancují v nadložním materiálu.
Taková solná tektonika nadále tvaruje geologické vrstvy a mořské dno v GOM jako na málokterém jiném místě na Zemi. Díky tomuto solnému tektonismu a stálému přísunu sedimentů, které do pánve přinášejí řeky, je mořské dno GOM terénem, který se neustále mění. Batymetrie je plná aktivních zlomů a eskarpmentů, sesuvných bloků a sesuvů, kaňonů a kanálů, sedimentárních vln, pockmarků a bahenních sopek a dalších přírodních vývěrů ropy a zemního plynu.
Nová sada regionálních dat o mořském dně vytvořená Úřadem pro správu oceánské energie (BOEM) amerického ministerstva vnitra nyní odhaluje toto dynamické prostředí s ohromující novou jasností. Data zahrnují podrobné seismické průzkumy, které původně pořídilo 15 různých společností zapojených do ropného a plynárenského průmyslu. BOEM získal povolení zveřejnit příslušná proprietární data ve volně stažitelné souhrnné mapě mořského dna.
S rozlišením až 149 metrů čtverečních na pixel, což se přibližně rovná rozloze amerického rodinného domu, má batymetrická mapa BOEM nejméně 16krát vyšší rozlišení než mapa historicky používaná pro severní část GOM. Většina pixelů o velikosti domu v nové mapě se nachází v hloubce 1, 2 a 3 kilometry pod hladinou a produkt jich obsahuje 1,4 miliardy, což z této mapy dělá gigapixelovou mapu.
Jak se tam sůl dostala?
Předpokládá se, že sůl se vysrážela z hypersalinní mořské vody, když se Afrika a Jižní Amerika odtrhly od Severní Ameriky během triasu a jury, asi před 200 miliony let. GOM byla zpočátku uzavřenou, omezenou pánví, do které pronikala mořská voda a poté se v suchém klimatu vypařovala, což způsobilo hypersalinitu (podobně jako tomu bylo ve Velkém solném jezeře v Utahu a v Mrtvém moři mezi Izraelem a Jordánskem).
Sůl vyplnila pánev do hloubky tisíců metrů, dokud se neotevřela do původního Atlantského oceánu a následně se v ní obnovila otevřená mořská cirkulace a normální salinita. Jak postupoval geologický čas, říční delty a mořské mikrofosílie ukládaly do pánve další tisíce metrů sedimentů na silnou vrstvu soli.
Sůl vystavená obrovskému tlaku a teplu, kterému byla vystavena, když byla pohřbena kilometry hluboko, se časem deformovala jako tmel a vytékala směrem vzhůru k mořskému dnu. Pohybující se sůl pukala a lámala nadložní křehké sedimenty, čímž vytvářela přirozené cesty pro ropu a plyn, které pronikaly puklinami vzhůru a vytvářely zásobníky v mělčích geologických vrstvách .
Out with the Old? Ne tak rychle
Nejpopulárnější batymetrickou mapou severní části Mexického zálivu byla verze vytvořená v 90. letech 20. století Národním úřadem pro oceán a atmosféru (NOAA), Národním střediskem pro geofyzikální data (NGDC) a Texas A&M’s Gulf of Mexico Coastal Ocean Observing System (GCOOS). Tyto organizace ji sestavily na základě dat z různých vícepaprskových sonarových průzkumů a 2-D seismických linií rozmístěných v kilometrových rozestupech, které poskytují rozlišení až 2500 metrů čtverečních na pixel. To je z geofyzikálního hlediska vynikající rozlišení a mapa je již dvě desetiletí uznávanou a oblíbenou regionální datovou sadou v rámci vědy, akademické obce i ropného a plynárenského průmyslu.
Nová mapa BOEM, odvozená výhradně z trojrozměrných seismických dat, nepokrývá tak velkou oblast jako mapa NOAA/NGDC/GCOOS, ale její zvýšené rozlišení a konzistentní velikost pixelů odhalují dosud neobjevené a špatně rozlišené geologické prvky na kontinentálním svahu, v provincii solných minibazénů, na abyssální rovině, v Mississippském vějíři a na floridském šelfu a útesu. Vzhledem k menšímu pokrytí nové mapy však bude historická mapa i nadále velmi užitečná.
Seismická databáze BOEM
Výzkumníci BOEM zkonstruovali mapu s využitím důvěrné databáze 3-D seismických průzkumů BOEM, přičemž každý průzkum byl původně pořízen ropným a plynárenským průmyslem při hledání uhlovodíků. Jako úřad odpovědný za vydávání povolení ke geofyzikálnímu průzkumu v pobřežních federálních vodách si americký zákoník federálních předpisů vyhrazuje právo BOEM vyžádat si kopii každého průzkumu poté, co byl zpracován a vyčištěn tak, aby splňoval specifické standardy kvality.
Po obdržení průzkumu od dodavatele geofyzikálních prací nebo ropné společnosti využívají vědci BOEM tato data jako pomůcku při plnění dalších důležitých regulačních povinností, například při posuzování geologie potenciálních a objevených ložisek ropy a plynu. Od roku 2017 pokrývá tato 3-D seismická databáze důvěrných dat 350 000 km2 Mexického zálivu, což je oblast větší než stát Nové Mexiko. Nejstarší průzkumy v této databázi pocházejí z 80. let 20. století.
Hlubokovodní horizont a první integrovaná mapa
V rámci úsilí probíhajícího od roku 1998 využívá BOEM tuto databázi k mapování mořského dna ve stovkách průzkumů s cílem identifikovat potenciální tvrdé podloží u přirozeně se vyskytujících ropných a plynových průsaků vhodné pro bentická společenstva korálů a chemosyntetických organismů (např. mlžů, škeblí a hlístic). Tyto organismy spotřebovávají uhlovodíky a sirovodík uvolněné z těchto průsaků.
Když v roce 2010 došlo k tragickému úniku ropy z plošiny Deepwater Horizon, potřebovali mořští biologové z oddělení NOAA pro hodnocení škod na přírodních zdrojích podrobnou mapu mořského dna v okolí incidentu, aby mohli modelovat, kolik těchto bentických společenstev mohlo být zasaženo. Biologové NOAA, kteří věděli o rozsáhlé databázi mořského dna BOEM, požádali její geology o vytvoření poloregionální mapy, kterou by NOAA mohla použít k modelování oblasti zasažené ropnou skvrnou.
Tato snaha vyžadovala, aby vědci vymysleli metodu, jak spojit jejich několik překrývajících se map mořského dna v oblasti úniku, vytvořených pomocí různých 3-D seismických průzkumů, do jediné mřížkované plochy. Díky tomu se zrodila myšlenka na ještě širší gigapixelovou mapu.
Vytvoření gigapixelové mřížky
Po vyvinutí metody a předání mapy biologům si geologové uvědomili, jaký potenciál mají k dispozici:
Geologové společnostiBOEM použili k vytvoření původní sítě trojrozměrné časově migrované průzkumy (v nichž je hloubka prezentována v milisekundách uražených indukovanou nebo pasivní seismikou, nikoli ve stopách nebo metrech). Výzkumníci pak přiřadili buňkám v mřížce hloubky pomocí algoritmu, který vyvinuli Advocate a Hood . Výslednou hloubkovou mřížku pak porovnali s více než 300 průniky vrtů napříč GOM, aby určili chybu přepočtu času na hloubku, která činila v průměru 1,3 % hloubky vody.
Nejvyšší průměrná chyba, 5 %, se vyskytuje v hloubkách menších než 150 metrů, což je způsobeno povahou konvenčního seismického snímání v mělkých vodách a vysokou variabilitou teploty a slanosti v mělkých vodách, které ovlivňují rychlost zvuku ve vodě. Vědci BOEM rozhodli, že seismická data získaná na mělkém šelfu GOM často obsahují příliš mnoho šumu na to, aby interpret mořského dna mohl přesně určit, kde končí voda a začíná sediment. To znamenalo, že mapa BOEM nemůže zahrnovat určité oblasti šelfu, takže je menší než historická mapa NOAA, která šelf pokrývá.
V hloubkovém rozsahu 500 až 3300 metrů (kde existuje největší část sítě) byla vypočtena průměrná chyba menší než 0,5 % hloubky vody. Tato nízká chyba znamená, že údaje z těchto hloubek by odhalily regionální hlubokomořskou batymetrii s nejlepším rozlišením, jaká kdy byla vytvořena.
Tvorba agregátní mapy
Geologové začali s více než 200 jednotlivými mapami mořského dna vytvořenými na základě trojrozměrných průzkumů z konce 80. let až do roku 2010. V americké části Mexického zálivu je jen málo oblastí pokryto pouze jedním průzkumem (některé jsou pokryty čtyřmi a více průzkumy) a interpreti potřebovali porovnat jeden s druhým, aby určili, který byl vytvořen na základě nejlepších dat. Vytvořili mozaiku více než 100 nejkvalitnějších batymetrických map, které pokrývaly hloubku vody od 40 do 3379 metrů a byly interpretovány na základě seismických průzkumů původně pořízených 15 různými geofyzikálními společnostmi.
Přestože BOEM uchovává kopie všech seismických dat, původní společnosti si ponechávají právní vlastnictví po dobu 25 let. Fúze a akvizice v průběhu let znamenaly, že namísto toho, aby BOEM musel žádat 15 společností o povolení ke zveřejnění, musel o ně žádat pouze 7 společností: CGG Services (U.S.), Inc; ExxonMobil Corporation; Petroleum Geo-Services (PGS); Seitel, Inc.; Spectrum USA; TGS-NOPEC Geophysical Company; a WesternGeco, LLC.
Získání povolení od těchto sedmi společností trvalo měsíce, mnohem déle, než se předpokládalo, ale nakonec BOEM obdržel všechna potřebná povolení a zahájil proces zveřejnění. Nová síť s vysokým rozlišením je ke stažení na webových stránkách BOEM. Stránky rovněž nabízejí vrstvy GIS, které klasifikují více než 34 000 prvků mořského dna, jako jsou pockmarky, kanály, tvrdé podloží, bahenní sopky, přírodní průsaky a další.
Obrázky 5-9 ukazují detailnost gigapixelové mapy GOM společnosti BOEM, která je odměnou za 19 let mapovacího úsilí.
Poděkování
Děkujeme společnosti CGG Services (U.S.), Inc; ExxonMobil Corporation; PGS; Seitel, Inc.; Spectrum USA; TGS-NOPEC Geophysical Company; a WesternGeco, LLC za udělení povolení ke zveřejnění jejich dat.