A Mexikói-öböl (GOM) geológiája dinamikus, nem a lemeztektonika, hanem a felszín alatti sótestek mozgása irányítja. A mintegy 200 millió évvel ezelőtt létezett óceán maradványaként keletkezett sólerakódások bizonyos módon viselkednek, amikor nehéz üledékek fedik őket. Tömörödnek, deformálódnak, repedésekbe préselődnek, és a felszín feletti anyagba lufiként hatnak.
Az ilyen sótektonika továbbra is úgy formálja a geológiai rétegeket és a tengerfeneket az Északi-tengeri-öbölben, mint kevés más helyen a Földön. E sótektonizmus és a folyók által a medencébe szállított folyamatos üledék utánpótlás miatt a GOM tengerfenék egy folyamatosan mozgásban lévő terep. A tengerfenék aktív törésekkel és meredélyekkel, omladéktömbökkel és csúszásokkal, kanyonokkal és csatornákkal, üledékhullámokkal, pockmarkokkal és iszapvulkánokkal, valamint egyéb természetes olaj- és gázszivárgásokkal van tele.
Az Egyesült Államok Belügyminisztériumának Óceánenergia-gazdálkodási Hivatala (BOEM) által létrehozott új regionális tengerfenék-adatsor megdöbbentő új világossággal tárja fel ezt a dinamikus környezetet. Az adatok részletes szeizmikus felméréseket tartalmaznak, amelyeket eredetileg 15 különböző, az olaj- és gáziparban érintett vállalat készített. A BOEM engedélyt szerzett arra, hogy a vonatkozó, védett adatokat a tengerfenék szabadon letölthető összesített térképében nyilvánosan közzétegye.
A felbontás pixelenként 149 négyzetméter, ami nagyjából egy amerikai családi ház területének felel meg, így a BOEM bathymetria-térképe legalább 16-szor nagyobb felbontású, mint az Észak-GOM-ra hagyományosan használt térkép. Az új térképen a legtöbb ilyen házméretű pixel 1, 2 és 3 kilométer mélyen van a víz alatt, és a termék 1,4 milliárdot tartalmaz belőlük, így ez egy gigapixeles térkép.
Hogyan került oda a só?
A feltevések szerint a só akkor csapódott ki a hiperszalinos tengervízből, amikor Afrika és Dél-Amerika eltávolodott Észak-Amerikától a triász és a jura során, mintegy 200 millió évvel ezelőtt. A GOM eredetileg egy zárt, korlátozott medence volt, amelybe a száraz éghajlaton tengervíz szivárgott be, majd elpárolgott, ami a hiperszalint okozta (hasonlóan ahhoz, ami a Utah állambeli Nagy Sós-tóban és az Izrael és Jordánia közötti Holt-tengerben történt).
A só több ezer méteres mélységig töltötte fel a medencét, amíg az meg nem nyílt az ősi Atlanti-óceán felé, és ennek következtében visszaállt a nyílt tengeri keringés és a normál sótartalom. A geológiai idő előrehaladtával a folyódelták és a tengeri mikrokövek további több ezer méternyi üledéket rakodtak le a medencébe, a vastag sóréteg tetejére.
A só, amely a kilométeres mélységbe temetkezve hatalmas nyomásnak és hőnek volt kitéve, idővel gittként deformálódott, és felfelé szivárgott a tengerfenék felé. A mozgó só megrepesztette és megrepesztette a felette lévő törékeny üledékeket, ami természetes utakat teremtett a mélyben lévő olaj és gáz számára, hogy a repedéseken keresztül felfelé szivárogjon, és a sekélyebb geológiai rétegekben tározókat képezzen.
Kifelé a régi? Nem olyan gyorsan
A Mexikói-öböl északi részének legnépszerűbb batimetriai térképe az 1990-es években a Nemzeti Óceáni és Légköri Hivatal (NOAA), a Nemzeti Geofizikai Adatközpont (NGDC) és a Texas A&M’s Gulf of Mexico Coastal Ocean Observing System (GCOOS) által készített változat volt. A szervezetek különböző többsugaras szonárfelmérésekből és egymástól kilométeres távolságban elhelyezett 2D szeizmikus vonalakból származó adatok felhasználásával állították össze, amelyek pixelenként akár 2500 négyzetméteres felbontást biztosítanak. Ez geofizikai szempontból kiváló felbontás, és az elmúlt két évtizedben a térkép elismert és népszerű regionális adatkészletnek számított a tudomány, a tudományos élet, valamint az olaj- és gázipar körében.
A BOEM új térképe, amely kizárólag 3D-s szeizmikus adatokból származik, nem fed le olyan nagy területet, mint a NOAA/NGDC/GCOOS térkép, de a megnövelt felbontás és az egységes pixelméret felfedezetlen és korábban rosszul felbontott geológiai jellemzőket tár fel a kontinentális lejtőn, a sóminibázison, a mélységi síkságon, a Mississippi legyezőn, valamint a floridai talapzaton és meredeken. Az új térkép kisebb lefedettsége miatt azonban a történelmi térkép továbbra is nagyon hasznos lesz.
BOEM’s Seismic Database
A BOEM kutatói a térképet a BOEM 3-D szeizmikus felmérések bizalmas adatbázisának felhasználásával készítették, amelyek mindegyikét eredetileg az olaj- és gázipar készítette a szénhidrogének keresése során. Mint a tengeri szövetségi vizeken a geofizikai felmérési engedélyek kiadásáért felelős hivatal, az Egyesült Államok Szövetségi Szabályzata fenntartja a BOEM számára a jogot, hogy minden egyes felmérésről másolatot kérjen, miután azt feldolgozták és megtisztították, hogy megfeleljen a meghatározott minőségi előírásoknak.
Miután egy geofizikai vállalkozótól vagy olajtársaságtól megkapják a felmérést, a BOEM tudósai az adatokat más fontos szabályozási feladatok ellátásához használják, például a potenciális és felfedezett olaj- és gáztározók geológiájának értékeléséhez. 2017-től ez a bizalmas adatokból álló 3D-s szeizmikus adatbázis 350 000 négyzetkilométert fed le a Mexikói-öbölben, ami nagyobb terület, mint Új-Mexikó állam területe. Az adatbázisban szereplő legrégebbi felmérések az 1980-as évekből származnak.
Deepwater Horizon és az első integrált térkép
A BOEM 1998 óta tartó folyamatos munkája során ezt az adatbázist több száz felmérésen keresztül használta fel a tengerfenék feltérképezésére azzal a céllal, hogy a természetesen előforduló olaj- és gázszivárgásoknál azonosítani tudja a korallok és kemoszintetikus szervezetek (pl. kagylók, kagylók és csőférgek) benti közösségei számára alkalmas potenciális kemény talajú aljzatokat. Ezek az élőlények fogyasztják az ezekből a szivárgásokból felszabaduló szénhidrogéneket és hidrogén-szulfidot.
Amikor 2010-ben bekövetkezett a tragikus Deepwater Horizon olajkatasztrófa, a NOAA természeti erőforrás-károkat értékelő részlegének tengerbiológusainak részletes térképre volt szükségük az eseményt körülvevő tengerfenékről, hogy modellezni tudják, hány ilyen bentikus közösséget érinthetett. A NOAA biológusai, akik tisztában voltak a BOEM kiterjedt tengerfenék-adatbázisával, kérték, hogy annak geotudósai készítsenek egy olyan félregionális térképet, amelyet a NOAA felhasználhat az olajfolt által érintett terület modellezéséhez.
Az erőfeszítéshez a kutatóknak ki kellett dolgozniuk egy olyan módszert, amellyel a szennyezett területről készült több, egymást átfedő, különböző háromdimenziós szeizmikus felmérésekkel készült tengerfenék-térképüket egyetlen rácsos felületté kombinálhatják. Ezáltal született meg a még szélesebb gigapixeles térkép ötlete.
Gigapixeles rács létrehozása
A módszer kifejlesztése és a térkép átadása után a biológusoknak a geotudósok felismerték a rendelkezésükre álló lehetőségeket: Kombinálhatják a többi tengerfenéktérképüket, hogy lefedjék a GOM északi részének nagy részét a mélyvíz alatt.
A BOEM geotudósai 3-D időmigrált felméréseket használtak (amelyekben a mélységet az indukált vagy passzív szeizmikusok által megtett milliszekundumokban, nem pedig lábakban vagy méterekben mutatják be) az eredeti rács létrehozásához. A kutatók ezután az Advocate és Hood által kifejlesztett algoritmus segítségével a rács celláit mélységekhez rendelték. Ezután összehasonlították az így kapott mélységrácsot több mint 300 kútfúrással a tengeröbölben, hogy meghatározzák az idő-mélység átváltási hibát, amely átlagosan a vízmélység 1,3%-a volt.
A legnagyobb átlagos hiba, 5%, a 150 méternél sekélyebb vízmélységekben fordul elő, mivel a sekély vízben a hagyományos szeizmikus felvételek természete, valamint a sekély vízben a hőmérséklet és a sótartalom nagyfokú változékonysága befolyásolja a hang sebességét a vízben. A BOEM tudósai úgy döntöttek, hogy a GOM sekély talapzatán szerzett szeizmikus adatok gyakran túl sok zajt tartalmaznak ahhoz, hogy a tengerfenék értelmezője pontosan meg tudja határozni, hol végződik a víz és hol kezdődik az üledék. Ez azt jelentette, hogy a BOEM térképe nem tartalmazhatta a talapzat bizonyos területeit, így kisebb lett, mint a NOAA történelmi térképe, amely valóban lefedi a talapzatot.
Az 500 és 3300 méter közötti mélységtartományban (ahol a rács legnagyobb része található) az átlagos hiba a számítások szerint kevesebb, mint a vízmélység 0,5%-a volt. Ez az alacsony hiba azt jelentette, hogy az ezekből a mélységekből származó adatok a valaha létrehozott legfinomabb felbontású regionális mélyvízi batimetriát tárják fel.
Az összesített térkép készítése
A geotudósok több mint 200 egyedi tengerfenéktérképpel kezdték, amelyeket az 1980-as évek végétől a 2010-es évekig tartó 3-D felmérésekből készítettek. A Mexikói-öböl amerikai részén kevés területet fed le egyetlen felmérés (néhányat négy vagy több is), és az értelmezőknek össze kellett hasonlítaniuk egyiket a másikkal, hogy meghatározzák, melyik készült a legjobb adatok felhasználásával. Létrehoztak egy mozaikot a több mint 100 legjobb minőségű bathymetriás térképükből, amelyek 40 és 3379 méter közötti vízmélységeket fedtek le, és amelyeket eredetileg 15 különböző geofizikai cég által készített szeizmikus felmérések alapján értelmeztek.
Még ha a BOEM fenntartja is az összes szeizmikus adat másolatát, az eredeti cégek 25 évig megtartják a jogi tulajdonjogot. Az egyesülések és felvásárlások az évek során azt jelentették, hogy ahelyett, hogy a BOEM-nek 15 cégtől kellett volna engedélyt kérnie a közzétételre, csak 7 cégtől kellett azt kérnie: CGG Services (U.S.), Inc.; ExxonMobil Corporation; Petroleum Geo-Services (PGS); Seitel, Inc.; Spectrum USA; TGS-NOPEC Geophysical Company; és WesternGeco, LLC.
Az engedély megszerzése ettől a hét cégtől hónapokig tartott, sokkal tovább, mint várták, de végül a BOEM megkapta az összes szükséges engedélyt, és megkezdte a közzétételi eljárást. Az új, nagy felbontású rácsháló letölthető a BOEM honlapjáról. A honlapon olyan GIS-rétegek is elérhetők, amelyek több mint 34 000 tengerfenéki jellemzőt, például pockmarkokat, csatornákat, kemény talajokat, iszapvulkánokat, természetes szivárgásokat és egyebeket osztályoznak.
Az 5-9. ábra mutatja be a BOEM GOM gigapixeles térképének részletességét, amely 19 évnyi térképezési munka eredménye.
Köszönet
Köszönjük a CGG Services (U.S.), Inc; ExxonMobil Corporation; PGS; Seitel, Inc.; Spectrum USA; TGS-NOPEC Geophysical Company; és WesternGeco, LLC az adataik közzétételének engedélyezéséért.