Hafsbotnsgögn og rannsóknir

Almennar upplýsingar úr Landgrunnsvefsjá

Hafsbotnsgögn

Við jarðeðlisfræðilegar mælingar eru notaðar ýmsar aðferðir til að meta eðliseiginleika jarðskorpu og möttuls og frávik í þeim. Mælingarnar eru m.a. notaðar til að kanna möguleikann á kolvetni, jarðhita, grunnvatnsgeymum og öðrum jarðfræðilegum fyrirbærum. Aðferðir sem notaðar eru í jarðeðlisfræðilegum mælingum eru m.a. endurvarpsmælingar, bylgjubrotsmælingar, þyngdarmælingar og segulmælingar. Við könnun hafsbotnsins eru þessar mælingar nýttar til að mæla eðliseiginleika jarðskorpunnar, t.d. mæla muninn á eðliseiginleikum bergs sem inniheldur kolvetni og bergs sem inniheldur ekki kolvetni. Með bylgjubrotsmælingum má kanna hvort um sé að ræða meginlandsskorpu eða hafsbotnsskorpu og þyngdarmælingar mæla eðlisþyngd bergs. Þegar úthafsskorpa myndast fær hún segulstefnu þess tíma sem hún myndast á, því má með segulmælingum mæla frávik á segulstefnu bergs frá núverandi segulstefnu og þannig fá gróft mat á því hvenær einstakir hlutar hafsbotnsins hafa myndast.

Segulmælingar

Segulfrávik er staðbundinn breytileiki í segulsviði jarðar sem stafar af mismuni í efnafræði eða seguleiginleikum bergsins. Kortlagning á segulfrávikinu yfir stór svæði er mikilvæg leið til að greina bergmyndanir sem eru huldar öðru efni. Segulfrávik samliggjandi svæða á hafsbotni samsíða neðarsjávarhryggjum styður kenninguna um gliðnun hafsbotnsins, sem er lykilatriði í landrekskenningunni. Segulfráviksgögnin í vefsjánni eru frá kanadísku jarðfræðistofnuninni (GSC, nú NRCan) sem safnaði í gagnagrunn öllum gögnum um segulfrávik sem mæld höfðu verið á Norðurslóðum og birti árið 1996. Tilgangurinn var að þróa stafrænan gagnagrunn með segulfrávikum til að hægt væri að túlka flekahreyfingar á Norðurslóðum og í Norður-Atlantshafi.

Þyngdarmælingar

Yfirborð hafsins lyftist út eða inn og fylgir þannig landslaginu á hafsbotninum. Þessi breytileiki er ekki greinanlegur með berum augum en hægt er að mæla með ratsjármælingum frá gervitunglum. Með safni af slíkum mælingum víða að er hægt að reikna út þyngdarfrávik m.a. til að rannsaka landrek og byggingu landgrunnsins. Hæðarmælingar frá gervitunglum hafa gefið mynd af þyngdarsviði úthafanna af nákvæmni sem nálgast það sem hægt er að ná með mælingum sem safnað er með skipum. Þyngdargögnin í vefsjánni eru samsett úr tveimur gagnasöfnum : (1) Gögnum sem safnað hefur verið af Evrópsku geimvísindastofnuninni með gervitunglinu ERS-1 og Geosat gervitungli Bandaríska sjóhersins; (2) Safni af þyngdarmælingum sem gerðar voru á landgrunni Íslands á árunum 1967-1985.

Dýptargögn

Dýptarmælingar eru kerfisbundnar mælingar á sjávardýpi sem eru gerðar í þeim tilgangi að kortleggja landslag hafsbotnsins. Mælingarnar hafa í gegnum tíðina fyrst og fremst verið gerðar til að tryggja öryggi sjófarenda, en með nákvæmari mælitækjum hafa dýptargögn farið að nýtast betur til að fá nákvæma mynd af landslagi hafsbotnsins. Með tilkomu fjölgeislamælinga er hægt að kortleggja hafsbotninn af mikilli nákvæmni og útbúa út frá þeim nákvæm dýptarkort, sólskugga- og þrívíddarkort og botngerðarkort.  Dýptargögnin í vefsjánni eru þrenns konar: 1) Alþjóðlegur dýptargagnagrunnur (SRTM30plus) sem byggir annars vegar á útreikningum á dýpi byggðum á þyngdarmælingum frá gervitunglum og hins vegar á dýptarmælingum frá skipum. 2) Hnitsett dýptarkort úr cand. scient. ritgerð Tors Åkermoen við jarðfræðideild Háskólans í Osló (birt með leyfi höfundar). 3) Fjölgeislamælingar af hafsbotninum innan íslenskrar efnahagslögsögu.

Rannsóknir

Þegar leitað er að olíu er ætíð byrjað á að athuga vænleg svæði í smáatriðum með aðstoð jarðeðlisfræðilegra mælitækja áður en að rannsóknarborunum kemur. Ástæðan er sú að borun rannsóknarborhola er mjög kostnaðarsöm, en líkurnar á að vel takist til má auka umtalsvert með slíkum mælingum, þar sem kostnaður er stærðarþrepi lægri. Samt sem áður geta jarðeðlisfræðilegar mælingar yfirleitt ekki sýnt fram á tilvist olíu eða gass, heldur er aðeins um missterkar vísbendingar að ræða, sem geta jafnvel átt sér aðrar skýringar. Því er nauðsynlegt að bora til að fá staðfestingu á samsetningu jarðlaganna og til að leita að olíu eða gaslindum. Á grundvelli jarðeðlisfræðilegra mælinga er búið til jarðfræðilegt líkan af viðkomandi svæði, þar sem reynt er að endurskapa myndunarsögu þess og skýra þau ferli, sem leitt gætu til myndunar og geymslu á olíu eða gasi. Mikilvægustu gögnin fyrir líkangerðina, áður en að borunum kemur, eru hljóðendurvarpsmælingar, en einnig koma dýptar-, þyngdar- og segulmælingar að miklu gagni.

Gervitunglarannsóknir

Olía getur seytlað frá hafsbotninum og flotið til sjávarborðs þar sem það myndar flekki á yfirborðinu. Slíkir flekkir geta nýst við við skipulagningu á olíuleit. Við olíuleit á hafi úti má nota ratsjármælingar frá gervitunglum við greiningar á slíkum flekkjum. Slíkar rannsóknir eru ódýr valkostur sem getur lækkað óvissu um tilvist móðurbergs á svæðum þar sem dýrt er að stunda rannsóknir s.s. á lítt þekktum svæðum sem eru langt frá landi og öðrum svæðum þar sem er olíuvinnsla fyrir. Hagkvæmnin við gervitunglarannsóknirnar er fólginn í að um fjarkönnun er að ræða og að mælingarnar ná til stórra svæða.

Ratsjármælingarnar byggja á örbylgjum sem gefa há-upplausnar mynd af yfirborði jarðarinnar óháð skýjahulu.  Gervitungl með ratsjármæli skannar hafflötinn eftir sporbraut sinni og safnar upplýsingum um lögun yfirborðsins. Olíuflekkir greinast sem fletir á myndunum þar sem olían dempar smáöldur á yfirborði hafsins. Um er að ræða aðferð sem hefur sannað gildi sitt á þessu sviði bæði við olíuleit og við greiningar á mengun s.s. frá skipum. Gervitunglamælingarar geta gefið fyrstu vísbendingar um að olía finnist á lítt þekktum svæðum.

Yfirborðssýni

Þar sem dýrt er að bora, er mikilvægt að geta aflað upplýsinga um mögulega myndun á kolvetnum djúpt í jarðlögum með ódýrari aðferðum. Ein leið til þess er að taka sýni af setlögum á yfirborði hafsbotnsins og greina ummerki um hitaummynduð kolvetni í þeim. Um er að ræða kjarna sem þurfa að vera nægilega langir til að hægt sé að taka hlutsýni úr súrefnisfirrta lagi setsins, en það er misdjúpt niður á það eftir aðstæðum á hverjum stað, en dæmigert er að nóg sé að safna kjörnum sem eru lengri en 2 m.

Fyrst um sinn eru í þessum flokki einungis sýndar upplýsingar um kjarnasýni sem safnað hefur verið á Drekasvæðinu til greiningar á hitaummynduðum kolvetnum. Um er að ræða niðurstöður úr tveimur leiðöngrum, annars vegar leiðangri á Akademik Kurchatov árið 1973 og hins vegar leiðangri á Árna Friðrikssyni árið 2010.

Borholur

Hægt er að afla mikilla upplýsinga um jarðlög undir hafsbotninum með jarðeðlisfræðilegum aðferðum. Til að fá staðfestingu á samsetningu jarðlaganna og til að leita að olíu eða gaslindum er nauðsynlegt að bora. Tækni til að bora holur á hafsbotni hefur fleygt fram á undanförnum árum og er t.d. hægt að notast við borskip sem er haldið á borstaðnum með nákvæmri staðsetningartækni eða borpalla sem eru festir með akkerum á borstað. Í þessum efnisflokki eru sýndar upplýsingar um holur sem hafa verið boraðar á íslenska landgrunninu og nágrenni þess. Holurnar voru boraðar af rannsóknarborskipinu Glomar Challenger sem hluti af djúpsjávarborunarverkefninu (DSDP) og rannsóknarborskipinu JOIDES Resolution sem hluti af hafborunarverkefninu ODP.

Hljóðendurvarpsmælingar

Hljóðendurvarpsmælingar eru jarðeðlisfræðilegar mælingar sem nýtast m.a. við rannsóknir á setlögum á hafsbotni. Mælingarnar byggja á endurkasti hljóðbylgna frá jarðlagamótum.  Við rannsóknir á hafsbotni dregur skipið á eftir sér hljóðgjafa, svokallaðar loftbyssur, sem eru á um 10 m dýpi undir flothylkjum.  Lengra fyrir aftan skipið heldur en loftbyssurnar er hlustunarkapall sem samanstendur af mörgum hljóðnemum.  Hlustunarkapallinn er nokkurra kílómetra langur og er endurvarpið frá jarðlagamótunum mælt með honum, en með því að mæla tímann sem það tekur hljóðmerkið að berast frá hlóðgjafanum niður og til baka er hægt að meta dýpið á endurvarpsstaðnum. Í þessum flokki eru upplýsingar um nokkra rannsóknaleiðangra sem skilað hafa hljóðendurvarpsmælingum frá Drekasvæðinu. Upplýsingar um elstu gögnin eru frá 1978 og þau síðustu frá 2008.

Fjölgeislamælingar

Með tilkomu hafrannsóknaskipsins Árna Friðrikssonar, árið 2000, réðst Hafrannsóknastofnun í viðamikið verkefni um kortlagningu hafsbotnsins umhverfis Ísland. Skipið er búið fjölgeisladýptarmæli (e. multibeam echo sounder) af gerðinni Simrad EM 300 (30 kHz, 2°x2°). Með mælinum er hægt að kortleggja hafsbotninn af mun meiri nákvæmni en með hefðbundnum dýptarmæli. Tækið hentar best á 100 til 3000 metra dýpi. Upplýsingar fást um lögun og gerð hafsbotnsins með nákvæmum dýptarlínu-, sólskugga- og þrívíddarkortum auk botngerðarkorta.