La geología del Golfo de México (GOM) es dinámica, impulsada no por las placas tectónicas sino por el movimiento de las masas de sal del subsuelo. Los depósitos de sal, un remanente de un océano que existió hace unos 200 millones de años, se comportan de una manera determinada cuando se superponen a sedimentos pesados. Se compactan, se deforman, se meten en grietas y se abomban en el material suprayacente.
Esta tectónica de la sal sigue esculpiendo los estratos geológicos y el fondo marino en el GOM como en pocos otros lugares de la Tierra. Debido a este tectonismo salino y a un suministro constante de sedimentos aportados a la cuenca por los ríos, el fondo marino del GOM es un terreno en continuo cambio. La batimetría está repleta de fallas y escarpes activos, bloques de desprendimiento y deslizamientos, cañones y canales, olas de sedimentos, marcas de virutas y volcanes de lodo, así como otras filtraciones naturales de petróleo y gas.
Ahora, un nuevo conjunto de datos sobre el fondo marino regional creado por la Oficina de Gestión de la Energía Oceánica (BOEM) del Departamento del Interior de EE.UU. revela ese entorno dinámico con una claridad asombrosa. Los datos incluyen estudios sísmicos detallados realizados originalmente por 15 empresas diferentes relacionadas con la industria del petróleo y el gas. La BOEM ha obtenido permiso para hacer públicos los datos pertinentes en un mapa global del fondo marino que se puede descargar gratuitamente.
Con una resolución tan fina como 149 metros cuadrados por píxel, aproximadamente igual a la superficie de una casa unifamiliar estadounidense, el mapa batimétrico del BOEM tiene una resolución al menos 16 veces mayor que el mapa utilizado históricamente para el norte del GOM. La mayoría de esos píxeles del tamaño de una casa en el nuevo mapa se encuentran a 1, 2 y 3 kilómetros de profundidad bajo el agua, y el producto contiene 1.400 millones de ellos, lo que lo convierte en un mapa de gigapíxeles.
¿Cómo llegó la sal allí?
Se plantea la hipótesis de que la sal se precipitó a partir de agua de mar hipersalina cuando África y Sudamérica se separaron de Norteamérica durante el Triásico y el Jurásico, hace unos 200 millones de años. El GOM fue inicialmente una cuenca cerrada y restringida en la que se infiltró el agua de mar y luego se evaporó en un clima árido, causando la hipersalinidad (similar a lo que ocurrió en el Gran Lago Salado de Utah y en el Mar Muerto entre Israel y Jordania).
La sal llenó la cuenca hasta profundidades de miles de metros hasta que se abrió al ancestral Océano Atlántico y, en consecuencia, recuperó la circulación marina abierta y las salinidades normales. A medida que avanzaba el tiempo geológico, los deltas de los ríos y los microfósiles marinos depositaron miles de metros más de sedimentos en la cuenca, sobre la gruesa capa de sal.
La sal, sometida a la inmensa presión y al calor de estar enterrada a kilómetros de profundidad, se deformó como la masilla con el paso del tiempo, rezumando hacia el fondo marino. La sal en movimiento fracturó y deformó los frágiles sedimentos suprayacentes, creando a su vez vías naturales para que el petróleo y el gas se filtraran hacia arriba a través de las grietas y formaran yacimientos en capas geológicas menos profundas.
¿Fuera lo viejo? No tan rápido
El mapa batimétrico más popular del norte del Golfo de México ha sido la versión generada en la década de 1990 por la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), el Centro Nacional de Datos Geofísicos (NGDC) y el Sistema de Observación Oceánica Costera del Golfo de México (GCOOS) de Texas A&M. Las organizaciones lo recopilaron utilizando datos de varios estudios de sonar multihaz y líneas sísmicas 2D separadas por kilómetros, lo que proporciona una resolución de hasta 2500 metros cuadrados por píxel. Se trata de una resolución excelente, desde el punto de vista geofísico, y durante las últimas dos décadas el mapa ha sido un conjunto de datos regionales respetado y popular dentro de la ciencia, el mundo académico y la industria del petróleo y el gas.
El nuevo mapa de BOEM, obtenido exclusivamente a partir de datos sísmicos en 3D, no cubre una zona tan amplia como el mapa de NOAA/NGDC/GCOOS, pero su mayor resolución y su consistente tamaño de píxel revelan rasgos geológicos no descubiertos y antes mal resueltos en el talud continental, la provincia de minicuencas salinas, la llanura abisal, el abanico del Misisipi y la plataforma y el escarpe de Florida. Sin embargo, debido a la menor cobertura del nuevo mapa, el mapa histórico seguirá siendo muy útil.
Base de datos sísmicos del BOEM
Los investigadores del BOEM construyeron el mapa utilizando la base de datos confidencial de estudios sísmicos en 3-D del BOEM, cada uno de los cuales fue disparado originalmente por la industria del petróleo y el gas en su búsqueda de hidrocarburos. Como oficina responsable de la emisión de permisos de prospección geofísica en aguas federales de alta mar, el Código de Reglamentos Federales de los Estados Unidos reserva el derecho del BOEM a solicitar una copia de cada prospección después de que haya sido procesada y limpiada para cumplir con las normas de calidad específicas.
Después de recibir una prospección de un contratista geofísico o de una compañía petrolera, los científicos del BOEM utilizan los datos para ayudar con otros deberes reguladores importantes, como la evaluación de la geología para los depósitos potenciales y descubiertos de petróleo y gas. A partir de 2017, esta base de datos sísmicos en 3D de carácter confidencial cubre 350.000 kilómetros cuadrados del Golfo de México, un área más grande que el estado de Nuevo México. Los sondeos más antiguos de esta base de datos se remontan a la década de 1980.
Deepwater Horizon y el primer mapa integrado
En un esfuerzo continuo desde 1998, el BOEM ha utilizado esa base de datos para cartografiar el fondo marino a través de cientos de sondeos con el objetivo de identificar posibles sustratos duros en las filtraciones naturales de petróleo y gas adecuados para las comunidades bentónicas de corales y organismos quimiosintéticos (por ejemplo, mejillones, almejas y gusanos tubícolas). Estos organismos consumen los hidrocarburos y el sulfuro de hidrógeno que se desprenden de esas filtraciones.
Cuando se produjo el trágico vertido de petróleo de la plataforma Deepwater Horizon en 2010, los biólogos marinos de la división de Evaluación de Daños a los Recursos Naturales de la NOAA necesitaban un mapa detallado del fondo marino que rodeaba el incidente para modelar cuántas de esas comunidades bentónicas podrían haberse visto afectadas. Los biólogos de la NOAA, conocedores de la amplia base de datos del fondo marino del BOEM, pidieron a sus geocientíficos que crearan un mapa semiregional que la NOAA pudiera utilizar para modelar la zona afectada por la pluma de petróleo.
El esfuerzo requirió que los investigadores idearan un método para combinar sus múltiples mapas superpuestos del fondo marino de la región del vertido, realizados mediante diferentes estudios sísmicos en 3D, en una única superficie cuadriculada. Así nació la idea de crear un mapa gigapixel aún más amplio.
Creación de una cuadrícula gigapixel
Una vez desarrollado el método y entregado el mapa a los biólogos, los geocientíficos se dieron cuenta del potencial que tenían a su disposición: Podían combinar el resto de sus mapas del fondo marino para cubrir la mayor parte del norte del GOM en aguas profundas.
Los geocientíficos de la BOM utilizaron sondeos tridimensionales migrados en el tiempo (en los que la profundidad se presenta en milisegundos recorridos por sísmica inducida o pasiva, no en pies o metros) para crear la cuadrícula original. A continuación, los investigadores asignaron las celdas de la cuadrícula a las profundidades mediante un algoritmo desarrollado por Advocate y Hood . A continuación, compararon la cuadrícula de profundidad resultante con más de 300 penetraciones de pozos en todo el GOM para determinar el error de conversión tiempo-profundidad, que alcanzó un promedio del 1,3% de la profundidad del agua.
El error medio más elevado, el 5%, se produce en profundidades de agua inferiores a 150 metros debido a la naturaleza de la adquisición sísmica convencional en aguas poco profundas y a la gran variabilidad de la temperatura y la salinidad en aguas poco profundas, que afectan a la velocidad del sonido en el agua. Los científicos del BOEM decidieron que los datos sísmicos adquiridos en la plataforma poco profunda del GOM contienen a menudo demasiado ruido para que el intérprete del fondo marino pueda determinar con precisión dónde acaba el agua y empieza el sedimento. Esto significaba que el mapa del BOEM no podía incluir ciertas zonas de la plataforma, por lo que era más pequeño que el mapa histórico de la NOAA, que sí cubre la plataforma.
Dentro del rango de profundidad de 500 a 3.300 metros (donde existe la mayor parte de la cuadrícula), se calculó que el error medio era inferior al 0,5% de la profundidad del agua. Este bajo error significaba que los datos de estas profundidades revelarían la batimetría regional de aguas profundas de mayor resolución jamás creada.
Haciendo un mapa agregado
Los geocientíficos comenzaron con más de 200 mapas individuales del fondo marino creados a partir de estudios en 3D que datan de finales de la década de 1980 hasta la década de 2010. En la parte estadounidense del Golfo de México, pocas zonas están cubiertas por un solo sondeo (algunas están cubiertas por cuatro o más), y los intérpretes necesitaban comparar uno con otro para determinar cuál se había realizado con los mejores datos. Crearon un mosaico de más de 100 mapas batimétricos de la máxima calidad, que abarcaban profundidades de agua de entre 40 y 3.379 metros y se interpretaban a partir de estudios sísmicos realizados originalmente por 15 empresas geofísicas diferentes.
Aunque el BOEM conserva copias de todos los datos sísmicos, las empresas originales conservan la propiedad legal durante un periodo de 25 años. Las fusiones y adquisiciones realizadas a lo largo de los años hicieron que, en lugar de tener que pedir permiso a 15 empresas para publicarlos, el BOEM sólo tuviera que solicitarlo a 7: CGG Services (U.S.), Inc.; ExxonMobil Corporation; Petroleum Geo-Services (PGS); Seitel, Inc.Spectrum USA; TGS-NOPEC Geophysical Company; y WesternGeco, LLC.
Conseguir el permiso de estas siete empresas llevó meses, mucho más de lo previsto, pero finalmente, el BOEM recibió todos los permisos necesarios y comenzó el proceso de publicación. La nueva cuadrícula de alta resolución puede descargarse del sitio web del BOEM. El sitio también ofrece capas de SIG que clasifican más de 34.000 características del fondo marino, como marcas de virutas, canales, suelos duros, volcanes de lodo, filtraciones naturales y otros.
Las figuras 5-9 muestran el detalle del mapa de gigapíxeles del GOM del BOEM, el resultado de 19 años de esfuerzos cartográficos.
Agradecimientos
Agradecemos a CGG Services (U.S.), Inc; ExxonMobil Corporation; PGS; Seitel, Inc.; Spectrum USA; TGS-NOPEC Geophysical Company; y WesternGeco, LLC por concedernos permiso para publicar sus datos.