Positive High Amplitude Anomalies (PHAAs) on 3D seismic: Expressions of Methane-related carbonates
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Full Article
download : Vertical evolution of fluid venting structures in relation to gas flux, in the Neogene-Quaternary of the Lower Congo Basin, Offshore Angola |
Presented by: Sutieng HO, Patrice IMBERT, J.A. C. in Search and Discovery Article #50763, AAPG 2012
Positive high amplitude anomalies (PHAAs) associated with pockmarks or acoustic pipes have recently started to be studied by seismic interpreters. PHAAs often occur either at the top of acoustic 'pull-up' pipes or at pockmark bases or surrounded the lower part of pockmarks. Positive high amplitudes on seismic indicate that they correspond to higher impedance material than the background sediments. In addition, seismic pull-up effects under the PHAAs show that they correspond to high velocity material. Combined with the local character of the anomalies in the fine-grained clastic environment, PHAAs are interpreted as seep carbonates, possibly associated with gas hydrates in some cases. Methanogenic carbonates can form either at the seafloor or in the sulfate methane transition zone (SMTZ), a few tens of meters below at the maximum. Below the surface, they mostly result from anaerobic oxidation of methane (AOM), while at the seafloor they may result from AOM or from the development of chemosynthetic communities. Fluid leakage at the seabed can be indicated directly by pipes, pockmarks and PHAAs. Among these indicators, only PHAAs are diagnostic of methane gas. The fact that PHAAs form close to the seafloor (within the limits of SMTZ) means that their vertical successions reflect their temporal evolutions. The size, number and morphology of the PHAAs are interpreted to reflect the relative quantities of escaped methane. In combination with the presence of pockmarks and pipes associated with vertical successions of PHAAs on seismic, the dynamics of fluid expulsions and the flux rate variations over time can be determined. The rules used in our interpretation were derived from the framework previously established by other authors. Linear PHAAs without pockmarks or depressions were observed above faults. This type of linear PHAAs characterizes relatively slow fluid seeps. Sub-circular PHAAs hosted within depressions. This succession in time indicates that relatively moderate flux rates at the venting site changed lately to faster rates until they reached the eruption threshold, making the final crater. Thus, regional fluid flux stories can be reconstructed by studying these venting indicators. |
Expression sismique de figures d’echappement de fluides dans le bassin du bas-congo: un enregistrement des fluctuations du flux de gaz au niveau du fond de la mer
Presentée par: Sutieng HO, Patrice IMBERT, J. A. C. (2012) en 13ème Congrès Français de Sédimentologie, Dijon – Livre des résumés, 2011, Publ. ASF, Paris, n° 68, 342 p. 180
Les structures d’échappement de fluides font l’objet d’une forte activité de recherche dans plusieurs domaines : les échappements de méthane sont le point de départ des écosystèmes chimiosynthétiques de suintements froids ; dans le domaine de l’exploration pétrolière, ils servent d’indicateurs de migration ; enfin, ils sont également un indicateur précieux de risques naturels, par exemple de déstabilisation de pente ou de venues de gaz en cours de forage.
Les données sismiques du bassin pétrolier du Bas-Congo montrent dans les séries néogènes quantité de structures liées à l’échappement de gaz : cheminées verticales (“pipes”), pockmarks et anomalies d’amplitude localisées. Dans la zone d’étude, des anomalies positives de forte amplitude (positive high-amplitude anomalies, PHAA) sont associées aux pockmarks et aux cheminées verticales, et se développent en sommet de cheminée ou à la base de pockmarks.
Leur forte amplitude positive indique qu’il s’agit d’objets beaucoup plus impédants que les argiles encaissantes. Etant donné le caractère très local de ces anomalies, qui apparaissent comme de petites plages isolées dans un environnement argilo-sableux, les PHAA sont interprétés comme carbonates de suintements froids, qui peuvent dans certains cas être associés à des hydrates de gaz.
Les carbonates liés à l’oxydation du méthane se forment préférentiellement dans la zone de transition sulfates / méthane, ou au fond de la mer lorsque tout le sulfate du sédiment est consommé par un excès de méthane. Ces carbonates se développent par oxydation anaérobie du méthane, de façon exclusive en subsurface, en association potentielle avec un développement de macrofaune quand le gaz arrive en surface.
Parmi les trois catégories d’indicateurs (cheminées acoustiques, pockmarks et PHAA), seule la dernière est diagnostique de la présence de méthane.
Les anomalies se développant à très faible profondeur, leur succession verticale reflète leur évolution temporelle. La taille, le nombre et la morphologie des PHAA sont interprétées comme résultant de l’intensité du flux de méthane, à la lumière de publications antérieures (par exemple Roberts et al., 2006). En combinant ces indications au développement des pockmarks, il est possible de définir la dynamique des expulsions de fluides au cours du temps.
La succession complète correspondant à un accroissement progressif du flux est la suivante :
l’initiation est marquée par des anomalies d’amplitude étroites et allongées localisées à l’aplomb de
failles ; l’augmentation du flux conduit à la formation d’anomalies plus étendues, subcirculaires, qui
sont finalement tronquées par la formation de pockmarks lorsque l’augmentation de pression due à des
flux élevés dépasse la limite de rupture des sédiments.
Les structures d’échappement de fluides font l’objet d’une forte activité de recherche dans plusieurs domaines : les échappements de méthane sont le point de départ des écosystèmes chimiosynthétiques de suintements froids ; dans le domaine de l’exploration pétrolière, ils servent d’indicateurs de migration ; enfin, ils sont également un indicateur précieux de risques naturels, par exemple de déstabilisation de pente ou de venues de gaz en cours de forage.
Les données sismiques du bassin pétrolier du Bas-Congo montrent dans les séries néogènes quantité de structures liées à l’échappement de gaz : cheminées verticales (“pipes”), pockmarks et anomalies d’amplitude localisées. Dans la zone d’étude, des anomalies positives de forte amplitude (positive high-amplitude anomalies, PHAA) sont associées aux pockmarks et aux cheminées verticales, et se développent en sommet de cheminée ou à la base de pockmarks.
Leur forte amplitude positive indique qu’il s’agit d’objets beaucoup plus impédants que les argiles encaissantes. Etant donné le caractère très local de ces anomalies, qui apparaissent comme de petites plages isolées dans un environnement argilo-sableux, les PHAA sont interprétés comme carbonates de suintements froids, qui peuvent dans certains cas être associés à des hydrates de gaz.
Les carbonates liés à l’oxydation du méthane se forment préférentiellement dans la zone de transition sulfates / méthane, ou au fond de la mer lorsque tout le sulfate du sédiment est consommé par un excès de méthane. Ces carbonates se développent par oxydation anaérobie du méthane, de façon exclusive en subsurface, en association potentielle avec un développement de macrofaune quand le gaz arrive en surface.
Parmi les trois catégories d’indicateurs (cheminées acoustiques, pockmarks et PHAA), seule la dernière est diagnostique de la présence de méthane.
Les anomalies se développant à très faible profondeur, leur succession verticale reflète leur évolution temporelle. La taille, le nombre et la morphologie des PHAA sont interprétées comme résultant de l’intensité du flux de méthane, à la lumière de publications antérieures (par exemple Roberts et al., 2006). En combinant ces indications au développement des pockmarks, il est possible de définir la dynamique des expulsions de fluides au cours du temps.
La succession complète correspondant à un accroissement progressif du flux est la suivante :
l’initiation est marquée par des anomalies d’amplitude étroites et allongées localisées à l’aplomb de
failles ; l’augmentation du flux conduit à la formation d’anomalies plus étendues, subcirculaires, qui
sont finalement tronquées par la formation de pockmarks lorsque l’augmentation de pression due à des
flux élevés dépasse la limite de rupture des sédiments.
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