A geologia do Golfo do México (GOM) é dinâmica, impulsionada não pela tectónica das placas, mas pelo movimento dos corpos subterrâneos de sal. Os depósitos de sal, um remanescente de um oceano que existia há cerca de 200 milhões de anos, comportam-se de certa forma quando sobrepostos por pesados sedimentos. Eles compactam-se, deformam-se, espremem-se em fissuras, e balões em material sobreposto.
Aquela tectónica salina continua a esculpir os estratos geológicos e o fundo do mar no GOM como poucos outros lugares na Terra. Devido a este tectonismo salino e a um suprimento constante de sedimentos entregues à bacia pelos rios, o fundo do mar do GOM é um terreno em contínuo fluxo. A batimetria está madura com falhas e escarpas ativas, blocos e escorregas de colapso, canyons e canais, ondas de sedimentos, pockmarks e vulcões de lama, e outros vazamentos naturais de petróleo e gás.
Agora um novo conjunto de dados do fundo marinho regional criado pelo Bureau of Ocean Energy Management (BOEM) do Departamento do Interior dos Estados Unidos revela esse ambiente dinâmico com uma nova clareza impressionante. Os dados incluem levantamentos sísmicos detalhados feitos originalmente por 15 empresas diferentes envolvidas na indústria de petróleo e gás. O BOEM obteve permissão para divulgar publicamente os dados de propriedade relevantes em um mapa agregado livremente baixável do fundo do mar.
Com uma resolução tão fina quanto 149 metros quadrados por pixel, aproximadamente igual à pegada areolar de uma casa unifamiliar americana, o mapa batimétrico de BOEM é pelo menos 16 vezes maior em resolução do que o mapa historicamente usado para o GOM do norte. A maioria desses pixels do tamanho de uma casa no novo mapa tem 1, 2 e 3 quilômetros de profundidade sob a água, e o produto contém 1,4 bilhões deles, tornando este um mapa gigapixel.
Como o sal chegou lá?
Posiciona-se a hipótese de que o sal precipitou-se da água do mar hipersalina quando a África e a América do Sul se afastaram da América do Norte durante o Triássico e Jurássico, cerca de 200 milhões de anos atrás. O GOM foi inicialmente uma bacia fechada e restrita na qual a água do mar se infiltrou e depois evaporou num clima árido, causando a hipersalinidade (semelhante ao que aconteceu no Grande Lago de Sal em Utah e no Mar Morto entre Israel e a Jordânia).
O sal encheu a bacia a profundidades de milhares de metros até ser aberto ao ancestral Oceano Atlântico e consequentemente recuperou a circulação marinha aberta e as salinidades normais. Com o avanço do tempo geológico, deltas de rios e microfósseis marinhos depositaram milhares de metros a mais de sedimentos na bacia, sobre a espessa camada de sal.
O sal, sujeito à imensa pressão e calor de ser enterrado a quilômetros de profundidade, deformado como massa ao longo do tempo, escorregando para cima em direção ao fundo do mar. O sal em movimento fraturou e avariou os sedimentos frágeis sobrepostos, criando, por sua vez, caminhos naturais para que o petróleo e o gás profundos se infiltrassem para cima através das fendas e formassem reservatórios dentro de camadas geológicas mais rasas.
Saia com o Velho? Not So Fast
O mapa batimétrico mais popular do Golfo do México foi a versão gerada nos anos 90 pela Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA), o Centro Nacional de Dados Geofísicos (NGDC), e o Sistema de Observação Costeira do Golfo do México (GCOOS) do Texas A&M. As organizações compilaram-no usando dados de vários levantamentos por sonar de feixes múltiplos e linhas sísmicas 2-D espaçadas por quilômetros, fornecendo uma resolução de até 2500 metros quadrados por pixel. Esta resolução é excelente, geofisicamente falando, e nas últimas 2 décadas o mapa tem sido um conjunto de dados regionais respeitados e populares dentro da ciência, academia e indústria de petróleo e gás.
BOEM novo mapa, derivado exclusivamente de dados sísmicos 3-D, não cobre uma área tão grande como o mapa NOAA/NGDC/GCOOS, mas a sua resolução melhorada e tamanho de pixel consistente revelam características geológicas não descobertas e previamente mal resolvidas sobre a vertente continental, a província de minibasina de sal, a planície abissal, o Mississippi Fan, e a Prateleira e Escarpa da Florida. Contudo, devido à menor cobertura do novo mapa, o mapa histórico continuará a ser muito útil.
Base de dados sísmicos de BOEM
Os pesquisadores de BOEM construíram o mapa usando a base de dados confidencial de levantamentos sísmicos 3D de BOEM, tendo cada levantamento sido originalmente feito pela indústria de petróleo e gás em sua busca por hidrocarbonetos. Como o departamento responsável pela emissão de licenças de levantamento geofísico em águas federais offshore, o U.S. Code of Federal Regulations se reserva o direito do BOEM de solicitar uma cópia de cada levantamento após ter sido processado e limpo para atender padrões específicos de qualidade.
Após receberem um levantamento de uma empreiteira geofísica ou companhia petrolífera, os cientistas do BOEM utilizam os dados para auxiliar em outras importantes tarefas regulatórias, como a avaliação da geologia de reservatórios potenciais e descobertos de petróleo e gás. A partir de 2017, esta base de dados sísmica 3-D de dados confidenciais cobre 350.000 quilômetros quadrados do Golfo do México, uma área maior do que o estado do Novo México. Os levantamentos mais antigos nesta base de dados datam dos anos 80.
Deepwater Horizon and the First Integrated Map
Em um esforço contínuo desde 1998, BOEM tem usado esta base de dados para mapear o fundo do mar através de centenas de levantamentos com o objetivo de identificar potenciais substratos terrestres duros em infiltrações naturais de petróleo e gás adequadas para comunidades bentônicas de corais e organismos quimiossintéticos (por exemplo, mexilhões, amêijoas e tubeworms). Esses organismos consomem os hidrocarbonetos e sulfeto de hidrogênio liberados por essas infiltrações.
Quando o trágico derramamento de petróleo da Deepwater Horizon ocorreu em 2010, os biólogos marinhos da divisão de Avaliação de Danos de Recursos Naturais da NOAA precisaram de um mapa detalhado do fundo do mar em torno do incidente para modelar quantas dessas comunidades bentônicas podem ter sido afetadas. Os biólogos da NOAA, conscientes do banco de dados expansivo do fundo do mar do BOEM, solicitaram que seus geocientistas criassem um mapa semiregional que a NOAA pudesse usar para modelar a área afetada pela pluma de petróleo.
O esforço exigiu que os pesquisadores elaborassem um método para combinar seus múltiplos mapas de fundo do mar sobrepostos da região do derramamento, feitos usando diferentes levantamentos sísmicos em 3-D, em uma única superfície gradeada. Com isso, nasceu a idéia de um mapa gigapixel ainda mais amplo.
Criando uma grade de Gigapixel
A partir do desenvolvimento do método e da entrega do mapa aos biólogos, os geocientistas perceberam o potencial que tinham à sua disposição: Eles puderam combinar o resto de seus mapas de fundo do mar para cobrir a maior parte do GOM do norte sob águas profundas.
Os geocientistas doBOEM usaram levantamentos em 3-D com tempo de migração (nos quais a profundidade é apresentada em milissegundos percorridos por sísmica induzida ou passiva, não em pés ou metros) para criar a grade original. Os pesquisadores então atribuíram células na grade às profundidades usando um algoritmo desenvolvido por Advocate e Hood . Eles então compararam a grelha de profundidade resultante com mais de 300 penetrações de poços através do GOM para determinar o erro de conversão tempo-profundidade, que era em média 1,3% da profundidade da água.
O erro médio mais alto, 5%, ocorre em profundidades inferiores a 150 metros devido à natureza da aquisição sísmica convencional em águas rasas e a alta variabilidade de temperatura e salinidade em águas rasas, que afectam a velocidade do som na água. Os cientistas do BOEM decidiram que os dados sísmicos adquiridos na plataforma rasa do GOM muitas vezes contêm demasiado ruído para que o intérprete do fundo do mar possa determinar com precisão onde termina a água e começa o sedimento. Isto significa que o mapa BOEM não podia incluir certas áreas da plataforma, tornando-o menor que o mapa histórico da NOAA, que cobre a plataforma.
Com a faixa de profundidade de 500 a 3300 metros (onde a maior parte da grade existe), o erro médio foi calculado como sendo inferior a 0,5% da profundidade da água. Este baixo erro significou que os dados destas profundidades revelariam a batimetria regional de águas profundas de resolução fina alguma vez criada.
Fazer um mapa agregado
Os geocientistas começaram com mais de 200 mapas individuais do fundo do mar criados a partir de levantamentos em 3-D datados do final dos anos 80 até os anos 2010. Na parte americana do Golfo do México, poucas áreas são cobertas por apenas um único levantamento (algumas são cobertas por quatro ou mais), e os intérpretes precisavam comparar um com o outro para determinar qual foi feito usando os melhores dados. Eles criaram um mosaico com mais de 100 dos seus mapas batimétricos de mais alta qualidade, abrangendo profundidades de água de 40 a 3379 metros e interpretados em levantamentos sísmicos originalmente feitos por 15 empresas geofísicas diferentes.
Even embora BOEM mantenha cópias de todos os dados sísmicos, as empresas originais mantêm a propriedade legal por um período de 25 anos. As fusões e aquisições ao longo dos anos significaram que, em vez de ser necessário pedir a 15 empresas permissão para publicar, BOEM precisou solicitá-la a apenas 7: CGG Services (EUA), Inc.; ExxonMobil Corporation; Petroleum Geo-Services (PGS); Seitel, Inc. (EUA).A obtenção da permissão dessas sete empresas levou meses, muito mais tempo do que o previsto, mas eventualmente, o BOEM recebeu todas as permissões necessárias e iniciou o processo de publicação. A nova grade de alta resolução pode ser baixada do site do BOEM. O site também oferece camadas GIS que classificam mais de 34.000 características do fundo do mar, tais como pockmarks, canais, terrenos duros, vulcões de lama, infiltrações naturais, e outros.
Figuras 5-9 mostram o detalhe do mapa GOM gigapixel do BOEM, o pagamento por 19 anos de esforços de mapeamento.
Conhecimento
Agradecemos a CGG Services (U.S.), Inc. (U.S.); ExxonMobil Corporation; PGS; Seitel, Inc.; Spectrum USA; TGS-NOPEC Geophysical Company; e WesternGeco, LLC por nos conceder permissão para publicar seus dados.