Eit integrert studie av djupmarine bergartar

Djupmarine avsetningar utanforkysten av Afrika. Biletet øvst er ein seismisk seksjon, medan bileta under er 3-dimensjonale kartbileter, henta frå to ulike stander i seksjonen. Nederst til venstre er eit døme på masseavsetjing, med langsgåande skuring i botnen og store interne blokker. Øvst, på havbotnen, ligg eit sinuiøst kanalsystem med relativt store sandavsetjingar langsetter og utover kanalbredda (nede til høgre). Illustrasjon: Frå Bakke et al., 2011

Elver som fører med seg mykje sediment som grus, sand og silt formar det ein kallar delta, ein vifteforma sandhaug, der elva møter havet, eller erosjonsbasis. Ved stor sedimentasjonsrate, eller dersom havnivået fell, vil slike delta kunne vekse og flytte seg horisontalt bortetter (progradere) havbotnen, (kontinentalsokkelen).

Sokkelen omkransar mest heile kysten med eit vassdjupn på mellom femti til eit par hundre meter. Dersom sandmassane når heilt ut til sokkelkanten, kan dei rase, erodere (grave) og virre i ein turbulent straum nedetter sokkelskråninga. Resultatet av den sistnemnde prosess er ei avsetjing som har fått namnet turbidittar, dette på grunn av denne turbulente røyrsla som fører sanden med seg.

Jordskjelv kan mellom anna føre til skakingar i jordskorpa som får sandmassane til å kollapse. Dette set enorme krefter i sving, og ulike vakre og forbausande kjente former vert danna.

Synet som møter ein geolog som analyserer seismiske bilete frå sokkelskråninga og botnen av djuphavet, er fasinerande. Her buktar og svingar det seg grasiøse kanallaup og meir dramatiske, deformerte masseavsetjingar med enorme, skurande blokker. Elvene er fleire hundre meter vide og kan strekkje seg hundretals kilometer nedover sokkelkanten og utover bassenggolvet, der dei endar opp i lobeforma vifter på bassenggolvet.

Silt, sand og grus vert sakte, men sikkert dekt av små partiklar som har svirra i vatnkollonna. Med tida vil kanalane og viftene vert djupt gravlagt, auka djupn vil og auke temperaturen og trykket i berget, og om alle høva ligg til rette, kan dette føre til danninga av eit reservoar, ein porøs bergart som har eit hardt tak av skifer (takbergart). Denne konfigurasjonen kan halda olje og gass fanga. Døme på djupmarine reservoar som Statoil produserer olje og gass frå ligg utanfor kysten til Angola, Brasil og i gulfen av Mexico.

Feltanalog i Frankrike

På grunn av at jordkloden vår er i stadig røyrsle, har fleire millionar år gamle eksemplar av desse sandsteinane vorte skuva opp på overflata, og ein kan studere dei med lupe, hammar, måleband og høg-oppløyselege, tredimensjonale bilete.

Ein av stadene ein kan studere djupmarine kanalar og vifter er i dei franske alper, om lag to timars kjøring nord for Nice. Her, høgt oppe mellom ostebønder, orkidear og gjetarhudar, har eg nytta ulike arbeidsmetodar for å kartleggje dei enorme fjellsidene, og sidan nytta informasjonen til betre forstå seismiske seksjonar frå djuphavet.

Det er eit hardt arbeid, då skråningane er bratte og utstyret nytta under feltstudia tildels er svært tungt.

Eit apparat som vert nytta på feltarbeidet er eit Gamma Spektrometer som fangar nivået av uran, kalium og thorium i undergrunnen. Med desse verdiane kan ein kalkulera ein tilnærma gammaverdi for ulike typar berg, dette er ein verdi som avspeglar kor mykje sand versus finare materiale ein har.

Gammaloggar vart oppmålt langs vertikale og laterale seksjonar av sida, slik kan ein sitje att med eit detaljert kart over arkitektur og lithologi (type stein) av fjellsida.

Eit spesialtilpassa helikopter innhenta eit høg-oppløyseleg tre-dimensjonalt bilete (LIDAR-scan) av fjellsida. Dette vart nytta til kartlegging av fjellparti som er utanfor menneskeleg rekkevidd. Det artige er at ein har ein korrekt dimensjonert og særs detaljert (centimeters skala) fotokopi av fjellsida i kofferten, og kan studere biletet i ro og mak, vel heime på kontoret i Bergen.

Bileta og loggane vert, ilag med brønndata frå liknande reservoar, sidan nytta til å simulere seismikk over fjellsida, dette for at ein skal forstå korleis slike avsetjingar vert avbilda i seismiske data. Ein sit då att med informasjon og detaljerte modellar av djupmarine avsetjingar, som sidan kan nyttast til å kvalitetssjekke seismiske bilete og tolkingar av kanalar og vifter andre stader.

Bruk av seismikk

Målet for felt-studiet i dei franske alpane, var å kartleggje ulike stilartar av djupmarine vifter (Grés d’Annot formasjonen), som buttar mot og døyr ut inn mot flanken i gamalt basseng med namnet Trois Evêchés, danna for mellom 35-40 millionar år sidan.

Det var og viktig for studiet å søkje eit svar på korleis ulike stilartar vert danna, og kva implikasjonar forma og eigenskapane til bergarten har for liknande reservoar i djuphavet.

Studiet fann seks ulike stilartar, og kunnskap om korleis å kjenna desse att på seismiske seksjonar vart modellert og kartlagt. Det synte seg at hellinga av omliggjande basseng flankar og samansetjinga av sedimenta i den turbulente straumen var avgjerande for kva stilart som vart danna.

Til dømes vil relativt store straumar (turbidittar med høg tettleik), som transporterer tildels grove korn, stogga brått ved bratte hindringar på bassenggolvet, og igjen føre til avsetjing av relativt store (titals meter tjukke), massive og jamn tjukke sandsteinslag. Perfekte reservoar og feller vert danna ved slike høve, avdi ei brå avslutting fører til ei god forsegling av finare materiale på toppen og inn mot flanken. Dessutan er desse avsetjingane relativt tjukke og kan halde store volum av hydrokarbonar.

Medan mindre straumar (turbidittar med låg sediment-tettleik) med relativt finare materiale kan fare langt oppetter flankane og etterlet seg tynne lag med sandstein. Desse tynne, draperande laga av sand og silt vert kalla tjuv-sandar, avdi dei potensielt kan føre olja og gassen ut av reservoaret. Seismisk modellering auka kunnskapen om kva som ligg skjult under seismisk oppløysing, og metoden kan langt på veg nyttast til å differensiere mellom dei ulike stilartane, noko som er avgjerande når ein leiter etter olje i djupna.

Fotomosaikk av fjellsida studert i dei franske alper. Dei grå laga som terminar mot høgre er sandsteinslag, av Grés d’Annot formasjonen, desse representerer ulike stilartar av djupmarin terminering, frå brå terminering og pålapp av nederste eining til ei heller tynnande og draperande terminering av sandsteinslaga mot toppen av fjellsida. Nedst i høgre hjørne er ein seismisk modell av fjellsida, som sidan kan nyttast til å forstå avbilding av liknande reservoar i undergrunnen. Montasje: Kristina Bakke; Foto: Ian Kane

Denne saken ble først publisert i GEO 04/12.