メキシコ湾の地質はダイナミックで、プレートテクトニクスではなく、地下にある塩の塊の動きで動いています。 約2億年前の海の名残である塩の堆積物は、重い堆積物に覆われるとある種の振る舞いをします。 このような塩テクトニクスは、地球上の他の場所とは異なり、GOM の地層と海底を彫刻し続けています。 このような塩テクトニクスと、河川による堆積物の安定した供給により、GOMの海底は常に流動的な地形となっています。 海底地形は、活断層や急斜面、スランプブロックやスライド、峡谷やチャネル、堆積波、ポックマークや泥火山、その他の天然の石油やガスの滲出などで満ちています。 このデータは、石油・ガス産業に携わる15の企業によって撮影された詳細な地震探査データを含んでいます。 BOEM は、関連する独自のデータを、自由にダウンロードできる海底の集合地図として一般に公開する許可を得ました。 3D地震探査から作成されたメキシコ湾北部深海の水深グリッド。 このグリッドは12×12メートルの14億個のセルで水深を定義し、フィートとメートルで利用可能である。 BOEMのグリッドは虹色で定義された範囲に限定されています。 陰影のある地形は、垂直方向に5倍に誇張されています。 図2-9の位置には注釈が付されている。 Credit: BOEM
BOEM の水深マップは、アメリカの一戸建て住宅の面積にほぼ等しい 1 ピクセル 149 平方メートルの分解能を持ち、GOM 北部にこれまで使用されてきたマップよりも少なくとも 16 倍高い分解能を持っている。
塩はどのようにそこに着いたのか
約2億年前の三畳紀とジュラ紀の間に、アフリカと南米が北米から離れたときに、過塩水から塩が析出したという仮説があります。
先祖代々の大西洋に開かれ、その結果開放的な海洋循環と通常の塩分濃度を取り戻すまで、盆地は何千メートルもの深さまで塩で満たされていたのです。 地質学的な時間が進むにつれて、河川デルタと海洋微化石が、厚い塩の層の上に、さらに数千メートルの堆積物を堆積させた。
何キロも深いところに埋められた塩は、巨大な圧力と熱を受け、時間とともにパテのように変形して海底に向かって滲み出てきた。 その結果、深部の石油やガスが亀裂を通って上方に浸透し、より浅い地層に貯留層を形成するための自然の経路が生まれました。 2264>
メキシコ湾北部の最も一般的な水深マップは、米国海洋大気庁（NOAA）、米国地球物理学データ センター（NGDC）、テキサス A&M のメキシコ湾沿岸海洋観測システム（GCOOS）が 1990 年代に作成したバージョンです。 これらの機関は、さまざまなマルチビームソナー調査や数キロメートル離れた2次元地震探査ラインからのデータを使用して、1ピクセルあたり最大2500平方メートルの解像度を提供し、これを編集しています。 これは地球物理学的に言えば素晴らしい解像度であり、過去 20 年間、この地図は科学、学術、石油・ガス産業において尊敬され、人気のある地域データ セットとなっています。 左）歴史的なNOAA水深マップと（右）BOEMの新しいマップを使用して比較したメキシコ湾西部のホースシューベイスン。 この海盆の中央には塩のドームがあり、その両側には塩のシートがあります。 塩の動きは、盆地周辺の海底に見られる断層や裂け目のネットワーク、盆地の斜面や底に落ちる土砂の流れから明らかです。 Credit: BOEM
BOEM の新しい地図は、3D 地震探査データのみから得られたもので、NOAA/NGDC/GCOOS 地図ほど広い面積をカバーしていませんが、その高い解像度と一貫したピクセルサイズにより、大陸斜面、塩ミニ盆地、深海平原、ミシシッピーファン、フロリダ棚と断崖にわたる未発見の、これまであまり解かれなかった地質的特徴を明らかにしています。 しかし、新しい地図は範囲が狭いので、歴史的な地図は今後も非常に有用でしょう。 BOEMの新しい地図は、古いデータと比較して、メキシコ湾東部の海底平野のジョシュアチャンネルの可視化を数百キロメートル拡張しています。 この画像の範囲をはるかに超える280キロメートルの海底が見えており、さらに240キロメートルは若い堆積物系と泥のドレープの下に埋まっています。 BOEMの研究により、ルイジアナ州の祖先パール川との関連性が確立され、アマゾン扇状地でも同様の規模の河道-堤防複合体が観察されている。 Credit: BOEM
BOEM’s Seismic Database
BOEM の研究者は、BOEM の 3-D 地震探査の機密データベース（各調査は、もともと石油・ガス産業によって炭化水素の探索で行われた）を使用して地図を作成しました。 沖合の連邦海域で物理探査の許可を発行する責任を負う局として、米国連邦規則集は、特定の品質基準を満たすように処理およびクリーンアップされた後の各調査のコピーを要求する BOEM の権利を留保します。
物理探査請負業者または石油会社から調査を受け取った後、BOEM 科学者はデータを使用して、石油やガスの潜在および発見の貯蔵庫に対する地質の評価などの他の重要な規制業務を支援します。 2017年現在、この3D地震データの機密データベースは、メキシコ湾の35万平方キロメートルをカバーしており、これはニューメキシコ州よりも広い面積になります。 このデータベースの最も古い調査は1980年代にさかのぼります。
Deepwater Horizon and the First Integrated Map
1998年から継続中の取り組みで、BOEMはそのデータベースを使って、サンゴや化学合成生物（例：ムール貝、貝、チューブワーム）の底生コミュニティにとって適した自然発生の石油・ガス染みにおける硬質地盤の可能性を確認するという目的で、数百の調査にわたって海底のマッピングを行ってきました。 2010 年に悲劇的なディープウォーター ホライズン油流出事故が発生したとき、NOAA の自然資源被害評価部門の海洋生物学者は、これらの底生生物群の多くが影響を受けた可能性をモデル化するために、事故周辺の海底の詳細なマップを必要としました。 BOEM の広範な海底データベースを知っていた NOAA の生物学者は、NOAA がオイルプームの影響を受けた地域をモデル化するために使用できる半地域地図の作成を地質学者に依頼した。
Creating a Gigapixel Grid
この方法を開発し、生物学者にマップを提供した後、地球科学者は自分たちが手にできる可能性に気付きました。 BOEM の地球科学者は、3D タイム マイグレーション調査 (深さがフィートやメートルではなく、誘導地震または受動地震によって移動したミリ秒で表示される) を使用して、元のグリッドを作成しました。 そして、AdvocateとHoodによって開発されたアルゴリズムを用いて、グリッド内のセルに深さを割り当てました。 これは、浅瀬での従来の地震探査の性質と、水中の音速に影響を与える浅瀬の温度と塩分の高い変動性のためです。 BOEMの科学者は、GOMの浅い棚で取得された地震データは、海底のインタープリターがどこで水が終わり、堆積物が始まるかを正確に判断するには、ノイズが多すぎることが多いと判断したのです。 これは、BOEMの地図が棚の特定の領域を含むことができず、棚をカバーしている歴史的なNOAA地図よりも小さくなることを意味します。
500から3300メートルの深さの範囲（グリッドの最大の部分が存在する）内の平均誤差は、水深の0.5％未満であると計算されました。 この低い誤差は、これらの水深からのデータが、これまでに作成された中で最も細かい解像度の地域深海水深図を明らかにすることを意味します。 メキシコ湾中央部のシグスビー断崖とグリーンノール周辺の海底平野に刻まれたメガファロー。 この溝は、以前の水深測定グリッド（左図）では見えなかったもので、急斜面に沿って、その手前に200km以上にわたって広がっています（右図）。 最大2ノットの海流が海底を掘削することによって形成されます。 1999年にテキサスA&Mの深海曳航データによって初めて発見されたメガファローは、深さ1～10m、幅5～50mになる。 Credit: BOEM
Making an Aggregate Map
地質学者たちは、1980年代後半から2010年代までの3D調査から作成した200以上の個別の海底地図から着手しました。 米国メキシコ湾では、1つの調査だけでカバーされている地域はほとんどなく（4つ以上の調査でカバーされている地域もある）、解釈者は、どれが最も良いデータで作られたかを判断するために、別のものと比較する必要があったのです。 BOEM がすべての地震探査データのコピーを保持していても、元の会社は 25 年間、法的な所有権を保持しています。 長年にわたる合併や買収により、BOEM は 15 社に公表の許可を求める代わりに、CGG Services (U.S.), Inc、ExxonMobil Corporation、Petroleum Geo-Services (PGS), Seitel, Inc.Spectrum USA、TGS-NOPEC Geophysical Company、および WesternGeco, LLC。
これら 7 社からの許可を得るには数か月かかり、予想よりもはるかに時間がかかりましたが、最終的に BOEM は必要なすべての許可を得て、公開プロセスを開始することができました。 新しい高解像度のグリッドは、BOEM の Web サイトからダウンロードできます。 このサイトでは、ポックマーク、チャネル、ハードグラウンド、泥火山、自然湧出など 34,000 以上の海底の特徴を分類する GIS レイヤーも提供しています。
図 5 ～ 9 は、BOEM の GOM ギガピクセル マップの詳細を示しており、19 年にわたるマッピング作業の成果です。 メキシコ湾北西部の大陸上部斜面にある水面下の砂丘とポックマーク。 縦長の巨大砂丘は、頂上から頂上まで0.5-1キロメートル、長さ1-10キロメートル、高さ3-10メートルである。 ポックマークはヌエセスドームの頂上（中央上）で発生し、メキシコ湾全体では水深300-600mの範囲で発生します。 この地域の痘痕は、ウィスコンシン氷河期の海水準低下時にハイドレート安定帯が盆地方向に移動し、天然メタンハイドレートが爆発的に分解したことに起因すると考えられている。 BOEMはメキシコ湾北部の連邦海域で4000個以上の痘痕を確認している。 Credit: BOEM
謝辞
CGG Services (U.S.), Inc.に謝意を表します。 ExxonMobil Corporation、PGS、Seitel, Inc、Spectrum USA、TGS-NOPEC Geophysical Company、WesternGeco, LLCからデータ掲載の許諾をいただきました
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