Geologien i Den Mexicanske Golf (GOM) er dynamisk og drives ikke af pladetektonik, men af bevægelsen af saltmasser under overfladen. Saltaflejringer, der er en rest af et hav, der eksisterede for ca. 200 millioner år siden, opfører sig på en bestemt måde, når de overlejres af tunge sedimenter. De komprimeres, deformeres, presses ind i sprækker og pustes op i det overliggende materiale.
Sådan salttektonik fortsætter med at forme de geologiske lag og havbunden i GOM som kun få andre steder på Jorden. På grund af denne salttektonisme og den konstante tilførsel af sediment, som floderne leverer til bassinet, er havbunden i GOM et terræn i konstant forandring. Bathymetrien er fuld af aktive forkastninger og skrænter, skræntblokke og glideblokke, kløfter og kanaler, sedimentbølger, pockmarks og muddervulkaner og andre naturlige olie- og gasudsivninger.
Nu afslører et nyt regionalt datasæt for havbunden, som er skabt af det amerikanske indenrigsministeriums Bureau of Ocean Energy Management (BOEM), dette dynamiske miljø med en forbløffende ny klarhed. Dataene omfatter detaljerede seismiske undersøgelser, der oprindeligt blev optaget af 15 forskellige virksomheder, der er involveret i olie- og gasindustrien. BOEM har fået tilladelse til at offentliggøre de relevante data, der er omfattet af ejendomsretten, i et samlet kort over havbunden, der kan downloades frit.
Med en opløsning så fin som 149 kvadratmeter pr. pixel, hvilket svarer til det arealmæssige fodaftryk af et amerikansk enfamiliehus, er BOEM’s bathymetrikort mindst 16 gange højere opløsning end det kort, der tidligere er blevet anvendt for den nordlige del af GOM. De fleste af de husstore pixels på det nye kort ligger 1, 2 og 3 kilometer dybt under vandet, og produktet indeholder 1,4 milliarder af dem, hvilket gør det til et gigapixelkort.
Hvordan kom saltet derhen?
Det er en hypotese, at saltet udfældede sig fra hypersalt havvand, da Afrika og Sydamerika trak sig væk fra Nordamerika i løbet af Trias og Jura for omkring 200 millioner år siden. GOM var oprindeligt et lukket, begrænset bassin, hvori havvand infiltrerede og derefter fordampede i et tørt klima, hvilket forårsagede hypersaliniteten (svarende til det, der skete i Den Store Saltsø i Utah og Det Døde Hav mellem Israel og Jordan).
Saltet fyldte bassinet til tusindvis af meters dybde, indtil det blev åbnet til det oprindelige Atlanterhav og dermed genvandt den åbne havcirkulation og normale saltholdigheder. Efterhånden som den geologiske tid skred frem, aflejrede floddeltaer og marine mikrofossiler yderligere tusindvis af meter sedimenter i bassinet oven på det tykke lag salt.
Saltet, der blev udsat for det enorme tryk og den enorme varme, der var forbundet med at være begravet kilometer dybt, blev deformeret som kit med tiden og sivede opad mod havbunden. Det bevægelige salt knækkede og ødelagde de overliggende skøre sedimenter, hvilket igen skabte naturlige veje for dyb olie og gas til at sive opad gennem revnerne og danne reservoirer i overfladiskere geologiske lag.
Ud med det gamle? Ikke så hurtigt
Det mest populære bathymetrikort over den nordlige del af Den Mexicanske Golf har været den version, der blev udarbejdet i 1990’erne af National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), National Geophysical Data Center (NGDC) og Texas A&M’s Gulf of Mexico Coastal Ocean Observing System (GCOOS). Organisationerne har udarbejdet den ved hjælp af data fra forskellige multibeam sonarundersøgelser og 2-D seismiske linjer med kilometer mellemrum, hvilket giver en opløsning på op til 2500 kvadratmeter pr. pixel. Dette er en fremragende opløsning, geofysisk set, og i de sidste to årtier har kortet været et respekteret og populært regionalt datasæt inden for videnskab, den akademiske verden og olie- og gasindustrien.
BOEM’s nye kort, der udelukkende stammer fra 3D-seismiske data, dækker ikke et lige så stort område som NOAA/NGDC/GCOOS-kortet, men dets forbedrede opløsning og konsekvente pixelstørrelse afslører uopdagede og tidligere dårligt opløste geologiske træk over kontinentalskråningen, saltminibassinprovinsen, afgrundssletten, Mississippi-fanen og Florida Shelf and Escarpment. Men på grund af det nye korts mindre dækning vil det historiske kort fortsat være meget nyttigt.
BOEM’s Seismic Database
BOEM-forskere konstruerede kortet ved hjælp af BOEM’s fortrolige database over 3D-seismiske undersøgelser, idet hver enkelt undersøgelse oprindeligt er blevet optaget af olie- og gasindustrien i deres søgen efter kulbrinter. Som det bureau, der er ansvarligt for at udstede tilladelser til geofysiske undersøgelser i føderale farvande til havs, forbeholder den amerikanske Code of Federal Regulations BOEM retten til at anmode om en kopi af hver undersøgelse, efter at den er blevet behandlet og renset for at opfylde specifikke kvalitetsstandarder.
Når BOEM’s forskere modtager en undersøgelse fra en geofysisk entreprenør eller et olieselskab, bruger de dataene til at hjælpe med andre vigtige lovgivningsmæssige opgaver, f.eks. vurdering af geologien for potentielle og opdagede reservoirer af olie og gas. Fra 2017 dækker denne 3D-seismiske database med fortrolige data 350.000 kvadratkilometer af Den Mexicanske Golf, et område, der er større end staten New Mexico. De ældste undersøgelser i denne database går tilbage til 1980’erne.
Deepwater Horizon og det første integrerede kort
I en løbende indsats siden 1998 har BOEM brugt denne database til at kortlægge havbunden på tværs af hundredvis af undersøgelser med det formål at identificere potentielle hårdbundssubstrater ved naturligt forekommende olie- og gasudsivninger, der er egnede til bentiske samfund af koraller og kemosyntetiske organismer (f.eks. muslinger, muslinger og rørorme). Disse organismer forbruger de kulbrinter og svovlbrinte, der frigives fra disse siver.
Da det tragiske Deepwater Horizon-olieudslip fandt sted i 2010, havde havbiologer fra NOAA’s afdeling for vurdering af skader på naturressourcerne brug for et detaljeret kort over havbunden omkring hændelsen for at kunne modellere, hvor mange af disse bentiske samfund der kan være blevet påvirket. NOAA’s biologer, der var bekendt med BOEM’s omfattende database over havbunden, anmodede om, at dets geovidenskabsfolk skabte et semiregionalt kort, som NOAA kunne bruge til at modellere det område, der var påvirket af oliefanen.
Denne indsats krævede, at forskerne skulle udtænke en metode til at kombinere deres mange overlappende havbundskort over udslipsområdet, der var lavet ved hjælp af forskellige seismiske 3D-undersøgelser, til en enkelt gitteroverflade. Herigennem blev idéen til et endnu bredere gigapixelkort født.
Skabelse af et gigapixelgitter
Når de havde udviklet metoden og leveret kortet til biologerne, indså geovidenskabsfolkene det potentiale, de havde til rådighed: De kunne kombinere resten af deres havbundskort for at dække det meste af den nordlige GOM under dybt vand.
BOEM-geovidenskabsfolk brugte 3D-tidsmigrerede undersøgelser (hvor dybden præsenteres i millisekunder, der er tilbagelagt af induceret eller passiv seismik, og ikke i fod eller meter) til at skabe det oprindelige gitter. Forskerne tildelte derefter celler i gitteret til dybder ved hjælp af en algoritme udviklet af Advocate og Hood . De sammenlignede derefter det resulterende dybtgitter med mere end 300 brøndgennemføringer i hele GOM for at bestemme tids- og dybdekonverteringsfejlen, som i gennemsnit udgjorde 1,3 % af vanddybden.
Den højeste gennemsnitlige fejl, 5 %, forekommer i vanddybder på mindre end 150 meter på grund af karakteren af konventionel seismisk opsamling på lavt vand og den store variabilitet af temperatur og saltholdighed på lavt vand, som påvirker lydhastigheden i vand. BOEM-forskere besluttede, at de seismiske data, der er opsamlet på den lavvandede sokkel i GOM, ofte indeholder for meget støj til, at tolkeren af havbunden kan bestemme nøjagtigt, hvor vandet slutter og sedimentet begynder. Det betød, at BOEM’s kort ikke kunne omfatte visse områder af hylden, hvilket gjorde det mindre end det historiske NOAA-kort, som dækker hylden.
I dybdeområdet fra 500 til 3.300 meter (hvor den største del af gitteret findes) blev den gennemsnitlige fejl beregnet til at være mindre end 0,5 % af vanddybden. Denne lave fejl betød, at data fra disse dybder ville afsløre den fineste opløsning af den regionale dybvandsbatymetri, der nogensinde er skabt.
Making an Aggregate Map
Geovidenskabsfolkene begyndte med mere end 200 individuelle havbundskort, der blev skabt fra 3D-undersøgelser fra slutningen af 1980’erne til 2010’erne. I den amerikanske del af Den Mexicanske Golf er der kun få områder, der kun er dækket af en enkelt undersøgelse (nogle er dækket af fire eller flere), og fortolkerne var nødt til at sammenligne det ene med det andet for at afgøre, hvilket kort der var lavet med de bedste data. De skabte en mosaik af mere end 100 af deres bathymetrikort af højeste kvalitet, der dækker vanddybder fra 40 til 3379 meter og er fortolket på seismiske undersøgelser, der oprindeligt blev optaget af 15 forskellige geofysiske selskaber.
Selv om BOEM opbevarer kopier af alle de seismiske data, beholder de oprindelige selskaber det juridiske ejerskab i en periode på 25 år. Fusioner og opkøb gennem årene betød, at BOEM i stedet for at skulle bede 15 selskaber om tilladelse til at offentliggøre data, skulle BOEM kun anmode om tilladelse fra 7 selskaber: CGG Services (U.S.), Inc.; ExxonMobil Corporation; Petroleum Geo-Services (PGS); Seitel, Inc.; Spectrum USA; TGS-NOPEC Geophysical Company; og WesternGeco, LLC.
Det tog måneder at få tilladelse fra disse syv selskaber, hvilket var meget længere end forventet, men til sidst modtog BOEM alle de nødvendige tilladelser og påbegyndte offentliggørelsesprocessen. Det nye gitter i høj opløsning kan downloades fra BOEM’s websted. Hjemmesiden tilbyder også GIS-lag, der klassificerer over 34.000 havbundstrækninger såsom pockmarks, kanaler, hårde grunde, muddervulkaner, naturlige siver og andre.
Figurerne 5-9 viser detaljerne i BOEM’s gigapixelkort over GOM, som er udbyttet af 19 års kortlægningsarbejde.
Anerkendelser
Vi takker CGG Services (U.S.), Inc.; ExxonMobil Corporation; PGS; Seitel, Inc.; Spectrum USA; TGS-NOPEC Geophysical Company; og WesternGeco, LLC for at give os tilladelse til at offentliggøre deres data.