Novinky

Na čem pracujeme: Možná naleziště ropy v Perském zálivu z gravitačních modelů

Družicová data mají obrovské využití v praxi. Jednou z aplikací je dálkový průzkum Země, např. v souvislosti s vyhledáváním nalezišť nerostných surovin. Je obvyklé, že pro přesnou lokalizaci je zapotřebí provést měření, např. gravimetrická, v bezprostředním okolí podezřelého místa, a to nejlépe ze Země nebo z letadla. Jaroslav Klokočník z ASU ovšem využil nejmodernější modely zemského gravitačního pole pocházející z družicových i terestrických měření ke globálnímu pohledu na místa nalezišť ropy a zemního plynu v Perském zálivu. Povšiml si, že některé aspekty (deriváty) poruchového gravitačního potenciálu mají v oblastech nalezišť charakteristické chování a mohly by tak posloužit k vytipování míst vhodných pro detailní průzkum.

Pro aplikace již dávno nepostačuje modelovat gravitační pole Země přiblížením hmotného bodu. Pro některé potřeby však nedostačuje už ani idealizace koulí nebo dokonce trojosým elipsoidem. Moderní aplikace vyžadují co možná nejpřesnější popis gravitačního pole Země, geofyzikové mluví o přiblížení geoidem. Geoid je reprezentací ekvipotenciální plochy gravitačního pole Země, jinými slovy plocha, jakou by zaujala volná vodní plocha, kdyby na ni působilo pouze zemské gravitační pole.

Dnešní modely geoidu jsou až neuvěřitelně podrobné. Model EGM2008 (the Earth Gravitational Model 2008) využívá mnoholetá měření z mezi družicemi GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) A a B obíhajícími po téměř polární dráze, která kombinuje s pozemními měřeními a družicovou altimetrií. Model EGM2008 má rozlišení 5×5 obloukových minut, což odpovídá 8 km na zemském povrchu ve zkoumané oblasti, a vysokou přesnost měřených vlastností gravitačního pole. Následovníkem tohoto modelu je model EIGEN-6C4 konstruovaný také z gradientometrických dat nově pořízených družicí GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer). Tyto modely mají nepředstavitelný potenciál pro geodézii, geofyziku, geologii, geomorfologii a fyzickou geografii.

J. Klokočník z ASU spolu s kolegou J. Kosteleckým z Výzkumného ústavu geodetického vypočetli z modelu EGM2008 několik užitečných veličin, souhrnně aspektů (derivátů): gravitační anomálii, plný Marussiho tensor (tento tensor obsahuje druhé prostorové derivace poruchového potenciálu), invarianty gravitačního pole (což je kombinace složek Marussiho tensoru) a také úhel směru hlavních napětí. Druhé derivace potenciálu svědčí o detailech přípovrchových struktur a byly již v minulosti použity opakovaně pro průzkum nalezišť nerostných surovin. Úhel napětí pak popisuje, jak se gradiometrická měření odchylují od hlavního směru podpovrchových struktur. I tato veličina je kombinací komponent Marussiho tensoru. Doplnili ještě bezrozměrnou veličinu virtuální deformace, která popisuje hlavní směry deformace v důsledku napětí.

Metoda tzv. tensorové tomografie byla tak vůbec poprvé použita v globálním modelu gravitačního pole. Studie byla motivována testy provedenými na impaktních kráterech Chixculub a Popigai a v zóně Himálaje. V oblasti Kaspického moře si pak povšimli autoři nečekaného chování úhlu napětí a virtuálních deformací v pásu nalezišť ropy a zemního plynu. Úhel napětí je v této oblasti nezvykle „učesaný“. To je vedlo k analogickému průzkumu v další oblasti nalezišť ropy a zemního plynu, a to v Saudské Arábii.

Ukázka úhlu napětí spočtených ze složek Marussiho tenzoru pro oblast Íránu, Perského zálivu, Saudské Arábie, Spojených Arabských Emiratů, Ománu a část Rudého moře. V zakroužkovaných místech v úhlech převažuje jednostranná orientace („učesanost“). Oblast č. 1 je Ghawar, jedno z největších ropných nalezišť na světě. Další očíslované oblasti jsou diskutovány v článku.

I zde z map vytipovali několik míst s podezřelým chováním úhlu napětí a virtuálních deformací. V jednom z nich, v oblasti Ghawar, je rozsáhlé naleziště ropy a zemního plynu. Podobně se však obě veličiny chovají i v pobřežní oblasti Perského zálivu na pomezí Íránu a Kataru a jinde. Zda-li se i v těchto místech nachází ropa, to nelze v tuto chvíli ze samotných gravitačních dat říci. Rozhodně jde však o podezřelá místa stojící za bližší průzkum konvenčními metodami. Pokud se výskyt ropy a zemního plynu v těchto oblastech potvrdí, bude práce J. Klokočníka zajímavou průkopnickou prací v oboru vzdáleného vyhledávání ložisek nerostných surovin.

Michal Švanda

Citace práce

Klokočník, J., Kostelecký, J., Gravity signal at Ghawar, Saudi Arabia, from the global gravitational field model EGM 2008 and similarities around, Arabian Journal of Geosciences 8 (2015) 3515

Kontakt: prof. Ing. Jaroslav Klokočník, DrSc., jaroslav.klokocnik@asu.cas.cz