home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ SIGCAT GRIPS 1989 / SigCatGrips89.cdr / images / gloria / readme.doc < prev   
Text File  |  1989-07-20  |  64KB  |  994 lines

  1. NOTE: The sample image presented on this disc is the 2 degree, quadrant 13
  2.       image (Latitude 26 - 28 degrees North, Longitude 86 - 88 degrees West).
  3.       Contact Bonnie McGregor, USGS, Reston, VA, to obtain the Gloria CD-ROM
  4.       for complete Gulf of Mexico coverage. 
  5.  
  6.  
  7.                                    FOREWORD
  8.  
  9.                                 Dallas L. Peck
  10.                        Director, U.S. Geological Survey
  11.  
  12.  
  13.           An  act  of Congress in 1879 established the  U.S.  Geological 
  14.        Survey  (USGS) as a scientific research organization and  charged 
  15.        it  to  conduct  an "examination  of  the  geological  structure, 
  16.        mineral  resources,  and  products of the national domain."   Not 
  17.        until 1962,  however,  were these examinations extended into  the 
  18.        marine realm, when Congress first appropriated funds for offshore 
  19.        investigations  by the USGS.   During the late 1960's and 1970's, 
  20.        offshore geologic surveys conducted by the USGS rapidly  expanded 
  21.        as  the  result  of  national and international  events  such  as 
  22.        increased domestic oil and gas exploration and the oil embargo by 
  23.        the Organization of Petroleum Exporting Countries.
  24.  
  25.           On March 10,  1983, President Reagan proclaimed that the ocean 
  26.        area  out  to  200 nautical miles off the  coast  of  the  United 
  27.        States--including  the  Commonwealths  of  Puerto  Rico  and  the 
  28.        Northern  Mariana  Islands,  and  the island territories  of  the 
  29.        United  States--was  the Exclusive Economic Zone  (EEZ)  of  this 
  30.        Nation.   The proclamation increased the area of offshore Federal 
  31.        lands to approximately 3.4 million square nautical miles, an area 
  32.        about 30 percent larger than the total onshore area of the United 
  33.        States.   As  noted by the National Advisory Committee on  Oceans 
  34.        and Atmosphere,  considering the rate of depletion of the earth's 
  35.        natural  resources on land and the potential that the oceans  are 
  36.        believed  to  have  for  addition  to  our  resource  base,   the 
  37.        significance  of the EEZ to the future of our country may well be 
  38.        greater  than that of the Louisiana Purchase of 1803.   That  act 
  39.        (during  the Presidency of Thomas Jefferson) doubled the size  of 
  40.        our  country and brought with it a vast territorial and  resource 
  41.        base on which the United States grew during the 19th century.
  42.  
  43.           In  establishing the EEZ,  this country has gained  access  to 
  44.        potentially large energy and mineral resources that may lie on or 
  45.        below the surface of the sea floor.   Accordingly,  the resources 
  46.        of  the  EEZ are a potential means of ensuring national  economic 
  47.        security by allowing the Nation to become more self-sufficient in 
  48.        strategic and critical minerals.  However, the United States must 
  49.        establish a framework for the orderly exploration and development 
  50.        of  the EEZ and provide sufficient information regarding the  EEZ 
  51.        to  allow resolution among competing alternative  uses.   Private 
  52.        ventures  in  the  EEZ will be encouraged and  enhanced  both  by 
  53.        demonstrations  of  substantial  potential  energy  and   mineral 
  54.        resources  and by the provision of regulations that allow  normal 
  55.        competitive market forces to operate.  In view of the substantial 
  56.        resources  that may exist in the EEZ,  management of the EEZ will 
  57.        also require adequate protection of the environment during future 
  58.        exploration and development activities.
  59.  
  60.           The EEZ,  by comparison to long-studied onshore areas, clearly 
  61.        is   a  new   frontier.    The   exploration,   characterization, 
  62.        understanding,  management,  protection,  and utilization of this 
  63.        frontier  present  an exciting challenge to all elements  of  the 
  64.        U.S.   marine   community  including  academia,   industry,   and 
  65.        government.    In  meeting  this  challenge,  the  USGS  has  the 
  66.        important  role  of  developing  an   integrated,   comprehensive 
  67.        scientific understanding of the EEZ as a basis for formulation of 
  68.        Government  policies.   In  his  State of the  Union  address  of 
  69.        January  25,  1984,  President Reagan said "The Department of the 
  70.        Interior  will  encourage  careful,   selective  exploration  and 
  71.        production  of our vital resources in an exclusive economic  zone 
  72.        within  a 200-mile limit off our coasts .  .  .  .".   Under  the 
  73.        direction  of  the Secretary of the Interior  and  the  Assistant 
  74.        Secretary for Water and Science,  the USGS assumed responsibility 
  75.        for developing and coordinating an EEZ program of national scope.  
  76.        As  part  of  this effort,  the USGS marine program  in  the  EEZ 
  77.        provides  for  the  orderly exploration necessary  to  develop  a 
  78.        geologic  understanding  of  these new Federal  lands.   The  EEZ 
  79.        program  of  the USGS serves the national need by  developing  or 
  80.        extending  our  understanding  of  where  mineral  or   petroleum 
  81.        resources  occur,  the geologic framework in which such resources 
  82.        may  exist,  the  geologic environmental conditions that  may  be 
  83.        encountered  during  their future  exploitation,  and  how  their 
  84.        formation  in  ocean  areas can aid in the search  for  analogous 
  85.        onshore deposits of economic significance.
  86.  
  87.           A  logical first step in the exploration of a new frontier  is 
  88.        to  map  it.   In April 1984 the USGS,  in cooperation  with  the 
  89.        Institute of Oceanographic Sciences (IOS) of the United  Kingdom, 
  90.        initiated  Program  EEZ-SCAN  as  a first effort  to  expand  our 
  91.        geologic understanding of the EEZ.   This program was created  to 
  92.        map  the  EEZ at a reconnaissance scale using a  unique  sidescan 
  93.        sonar system developed by IOS.   This revolutionary system, known 
  94.        as GLORIA (Geological LOng-Range Inclined Asdick),  is capable of 
  95.        mapping  large  areas  of the sea floor on a single pass  of  the 
  96.        ship.   In 1984,  GLORIA was used to map the EEZ off  California, 
  97.        Oregon,  and Washington with spectacular and significant results.  
  98.        During 1985, GLORIA was used to map the EEZ in the Gulf of Mexico 
  99.        and off Puerto Rico and the U.S.  Virgin Islands.  The results of 
  100.        those  surveys are presented in this publication.   Over the next 
  101.        four years,  EEZ-SCAN will be extended to the EEZ of the Atlantic 
  102.        coast, Alaska, and Hawaii.  We believe these surveys will provide 
  103.        the critical "road maps" for future EEZ research.
  104.  
  105.           This publication provides a graphic overview of the EEZ in the 
  106.        Gulf of Mexico and the eastern Caribbean,  but it represents only 
  107.        a fraction of the information that must be collected and analyzed 
  108.        in  the  exploration of the new frontiers.   It  illustrates  how 
  109.        cooperative  efforts  between governments can  successfully  deal 
  110.        with the challenges of exploration.  Most important, perhaps, the 
  111.        many discoveries illustrated in the atlas remind us that this  is 
  112.        a beginning, not an end, to understanding our marine heritage.
  113.        INTRODUCTION
  114.  
  115.             PLEASE  NOTE:    The sonar mapping technology  described  in 
  116.        this  document  is  applicable  to the  Atlas  of  the  Exclusive 
  117.        Economic Zone, Gulf of Mexico and Eastern Caribbean Areas as well 
  118.        as  the GLORIA CD-ROM Disc.  The Atlas is a separate USGS product 
  119.        and is available for $45.00 per copy from the following source:
  120.  
  121.        Map Distribution Section
  122.        U.S. Geological Survey
  123.        Box 25286, Federal Center
  124.        Denver, CO  80225
  125.        USGS Map I-1864A,B
  126.  
  127.  
  128.                                  Introduction
  129.  
  130.  
  131.             On  March 10,  1983,  President Reagan signed a proclamation 
  132.        establishing  an  Exclusive  Economic Zone  (EEZ)  extending  200 
  133.        nautical miles seaward from the coasts of the United States,  the 
  134.        Commonwealths  of Puerto Rico and the Northern  Mariana  Islands, 
  135.        and the U.S.  territories and possessions.  Within this zone, the 
  136.        United  States  claimed  jurisdiction  over the  seabed  and  its 
  137.        resources (fig.  1).   As part of its mission to map the  federal 
  138.        lands  and  to  determine  their  resource  potential,  the  U.S. 
  139.        Geological  Survey (USGS) began a program in 1984 to provide maps 
  140.        of the EEZ.   The reconnaissance-scale mapping tool that the USGS 
  141.        selected  was  the  long-range  sidescan-sonar   system,   GLORIA 
  142.        (Geologic  Long-Range  Inclined  Asdic),  owned and  operated  by 
  143.        British   colleagues  at  the  United  Kingdom's   Institute   of 
  144.        Oceanographic Sciences (IOS).
  145.  
  146.             Sidescan  sonar was selected as the mapping tool because  it 
  147.        can  be  used to obtain information on geologic  processes.   The 
  148.        intensity  of  the back-scattered sound from the sea floor  is  a 
  149.        function  of  the  gradient or slope of the  sea  floor,  of  the 
  150.        microtopography  or  surface  roughness,   and  of  the  sediment 
  151.        characteristics such as texture or induration.   Because sidescan 
  152.        sonar provides information from a swath of sea floor, large areas 
  153.        can be mapped quickly.
  154.  
  155.             In  the  summer of 1984 the USGS  began  its  sidescan-sonar 
  156.        survey  of  the EEZ off the coasts  of  Washington,  Oregon,  and 
  157.        California.  In 100 days, the EEZ was mapped from the Canadian to 
  158.        the  Mexican  border,  extending from the continental shelf  edge 
  159.        (approximately  200  meters  (m)  water  depth)  to  the  seaward 
  160.        boundary.   Results of this survey were published by the USGS  in 
  161.        the  Atlas of the Exclusive Economic Zone,  Western  Conterminous 
  162.        United  States  (EEZ-SCAN 84 Scientific Staff,  l986)  (fig.  2).  
  163.        Continuing  the  mapping effort in the late summer  and  fall  of 
  164.        1985, the USGS conducted surveys of the EEZ in the Gulf of Mexico 
  165.        and around Puerto Rico and the U.S. Virgin Islands.
  166.  
  167.                                        1
  168.  
  169.        DATA COLLECTION, l982 AND l985 SURVEYS
  170.  
  171.             Sixty-seven days in 1985 divided into three cruise legs were 
  172.        spent mapping in the Gulf of Mexico (fig. 3).  This study abutted 
  173.        an  area surveyed with the GLORIA system in 1982 as part of Outer 
  174.        Continental  Shelf  geohazards work that focused  on  the  Texas-
  175.        Louisiana continental slope.   Also in 1982, preliminary work for 
  176.        the Deep Sea Drilling Project (DSDP) Leg 96 site surveys was done 
  177.        on  the Mississippi Fan in the eastern Gulf.   Combining the data 
  178.        from  the 1985 and 1982 surveys provides sidescan-sonar  coverage 
  179.        of  the EEZ in the Gulf of Mexico from just seaward of the  shelf 
  180.        edge  to a maximum water depth of 3,600 m.   In addition  to  the 
  181.        sidescan  imagery,  seismic-reflection  profile data  and  total-
  182.        magnetic-field  data were collected along the ship tracks  during 
  183.        much of the surveys.
  184.             Legs l,  2, and 3 of the 1985 survey focused on the western, 
  185.        central, and eastern Gulf of Mexico respectively (fig. 3).  Leg 1 
  186.        departed from Miami, Fla., crossed to the western Gulf, and ended 
  187.        in  New  Orleans,  La.   Leg 2 began in New Orleans and ended  in 
  188.        Tampa,  Fla.;  and  Leg 3 started from Tampa and finished in  Key 
  189.        West,  Fla.   The  1982 survey,  begun in New Orleans,  ended  in 
  190.        Miami.
  191.  
  192.             Primary navigation for the 1982 and 1985 data collection was 
  193.        with loran-C,  except on Leg 3 when transit satellite and  Global 
  194.        Positioning  System  (GPS) were used.   Transit satellite  fixes, 
  195.        and, in 1985, GPS data, were also logged for comparison on Legs 1 
  196.        and  2.   Our estimate of the positional accuracy of the  loran-C 
  197.        navigation is expected to be no worse than + 200 m.
  198.  
  199.             Tracklines of the MV Farnella,  the ship used for the survey 
  200.        in the Gulf of Mexico,  are shown on p.  A6 and A7 (figs.  l0 and 
  201.        ll).   The Julian day (consecutive day of the year, starting with 
  202.        January  l as Julian day l) is annotated on the tracklines  twice 
  203.        each day,  the time is Greenwich Mean Time and is annotated every 
  204.        l2  hours  (hr),  and every hour is marked by an  arrowhead  that 
  205.        gives the direction of profiling.   The l982 survey was conducted 
  206.        from Julian day 33 to 55, and the l985 survey from Julian day 2l9 
  207.        to  295 (fig.  3).   Orientation of the tracklines is in  general 
  208.        parallel  to the trend of the  bathymetric  contours.   Trackline 
  209.        spacing  was  determined  so that overlap of sidescan  data  from 
  210.        adjacent tracks was achieved.   The pronounced thermocline in the 
  211.        Gulf  of Mexico during the summer months reduced the swath  width 
  212.        of  the 1985 survey,  which required a closer  trackline  spacing 
  213.        than that chosen during the l982 survey.   Because of the reduced 
  214.        swath  width in shallow water,  the sidescan imagery coverage  in 
  215.        the western and eastern Gulf begins seaward of the shelf edge.
  216.  
  217.  
  218.        GLORIA II SIDESCAN-SONAR SYSTEM
  219.  
  220.             The  GLORIA  system  is  a  long-range  sidescan-sonar  tool 
  221.        developed  by IOS specifically to map the morphology and  texture 
  222.        of  sea-floor features in the deep ocean.   Sidescan-sonar images 
  223.        (sonographs) are a record of the acoustic backscatter  properties 
  224.        of  the sea floor.   These images of the sea floor are formed  by 
  225.        transmitting sound pulses from two sets of transducers in a towed 
  226.        vehicle  which  look to port and  starboard,  respectively.   The 
  227.        transducers  are  tuned  so that their beams form  a  narrow  arc 
  228.        (2.7o)  in the horizontal plane and a broad arc in  the  vertical 
  229.        plane.   Each  transmitted sound signal thus insonifies a  narrow 
  230.        band  of  sea floor from directly beneath the towed  vehicle  out 
  231.        perpendicular  to  the  ship's  track to the  maximum  range  the 
  232.        acoustic  signals travel to both sides.  By varying the  interval 
  233.        between the emission of pulses (20,  30,  or 40 seconds (s)), the 
  234.        widest  possible  swath of sea floor mapped  is  30,  45,  or  60 
  235.        kilometers  (km),  respectively.   As the ship moves,  successive 
  236.        bands  of sea floor are insonified,  and in this way an  acoustic 
  237.        map of the sea floor is recorded.
  238.  
  239.             A  few  of the important technical features  of  the  GLORIA 
  240.        system  are  provided here.   For more detailed  information  and 
  241.        specifications,  the  reader  is  referred to Somers  and  others 
  242.        (1978).   The sidescan vehicle,  or "fish",  is 8 m long,  weighs 
  243.        2.25  tons in air,  and is almost neutrally buoyant.   The  sonar 
  244.        arrays consist of a total of l20 transducers,  30 to a row, 60 to 
  245.        each side.  The vehicle is towed about 400 m behind the ship with 
  246.        no  active  depth control,  but at the normal survey speed  of  8 
  247.        knots (kts),  or l5 km/hr,  the vehicle depth is about 50 m (fig. 
  248.        4).   The  operating frequency of the GLORIA system is about  6.5 
  249.        kiloHertz (kHz), with the port array at 6.8 kHz and the starboard 
  250.        array  at 6.2 kHz to eliminate cross-talk between the two  sides.  
  251.        Each  array  is  5.3  m long  by  40  centimeters  (cm)  high,  a 
  252.        configuration that gives a horizontal acoustic beam 2.7o wide and 
  253.        a  vertical  beam of 35o.   The beam width is  specified  between 
  254.        half-power  points,  and  considerable energy  actually  radiates 
  255.        outside  these  limits.   The arrays are designed to confine  the 
  256.        energy  as nearly as possible to the plane perpendicular  to  the 
  257.        track  and to fill the quadrant from nadir (the point on the  sea 
  258.        floor directly beneath the towed vehicle) up to near horizontal.
  259.  
  260.             The  maximum  swath width largely depends on the  prevailing 
  261.        acoustic propagation conditions of the water column.   For GLORIA 
  262.        the  swath  width can be as great as 30 km on each  side  of  the 
  263.        track.   Under normal conditions, however, it is usually somewhat 
  264.        less.  If acoustic conditions are unfavorable and the water depth 
  265.        is less than about 1,500 m, then the range may be less than 10 km 
  266.        on  each side of the track.   In the Gulf of Mexico during August 
  267.        through  October,  the pronounced thermocline reflected the  far-
  268.        range,  low-incident-angle  sound waves,  restricting  the  swath 
  269.        width.   The maximum range for the data reported in this atlas is 
  270.        15  km to either side (30 km total swath).   In the shallow water 
  271.        of   the  continental  slope  the  maximum  range  obtained   was 
  272.        considerably less.
  273.  
  274.             The acoustic energy reflected from the sea floor is recorded 
  275.        in digital format on magnetic tape.   Each pixel of the image has 
  276.        a  size,  measured along the track,  that is proportional to  the 
  277.        range  and that increases to hundreds of meters at extreme  range 
  278.        because  the sound beam diverges at 2.7o.   The recording  system 
  279.        was  designed so that one complete scan is subdivided into  1,000 
  280.        pixels.   The cross-range pixel size represents about 50 m, which 
  281.        is smaller than the along-track pixel size;  thus features in the 
  282.        raw  data are elongated parallel to the  track,  particularly  at 
  283.        extreme range.
  284.  
  285.        OTHER GEOPHYSICAL DATA
  286.  
  287.             Collected  simultaneously with the sidescan-sonar data was a 
  288.        suite  of  geophysical  data,  which can be used to  aid  in  the 
  289.        geologic  interpretation  of  the  sidescan  imagery.    Seismic-
  290.        reflection profile data were collected along the ship's track  by 
  291.        means of three systems:   a 10-kHz echo sounder,  a 3.5-kHz high-
  292.        resolution subbottom profiler,  and an airgun system.  
  293.  
  294.        The  airgun system consisted of a 160-cubic-inch airgun (80 cubic 
  295.        inch  in the eastern Gulf on Leg 3) fired every 8 to l0  s  using 
  296.        air  compressed to l500 pounds per square inch (psi);  and,  as a 
  297.        receiver,  a  two-channel hydrophone with 48 elements in each  of 
  298.        two  active sections.   Each type of data was recorded on  analog 
  299.        recorders.
  300.  
  301.             A proton-precession magnetometer was towed to collect  total 
  302.        magnetic  field values of the Earth along the ship's track during 
  303.        the 1985 survey.
  304.  
  305.        ATLAS FORMAT AND KINDS OF DATA PRESENTED
  306.  
  307.             This  atlas is composed of three data sections.   The  first 
  308.        section presents the sonar-imagery mosaics of the EEZ sea  floor, 
  309.        along  with generalized geologic interpretations and  bathymetry.  
  310.        Following  the mosaics is a section providing  seismic-reflection 
  311.        data  collected  during the surveys.  The third section  presents 
  312.        data on bathymetry and residual magnetic anomalies throughout the 
  313.        l985 survey area.
  314.  
  315.        MAP PROJECTION AND SCALE
  316.  
  317.             The sidescan-sonar imagery is displayed on l6 sheets,  which 
  318.        cover the northern half of the Gulf of Mexico.  Each sheet covers 
  319.        two  degrees  of latitude from top to bottom and two  degrees  of 
  320.        longitude  from  side to side,  except for five sheets  near  the 
  321.        edges of the survey,  which cover only one degree or one-and-one-
  322.        half  degrees  of latitude or longitude.   An  Albers  Equal-Area 
  323.        projection  was  used for the sheets of imagery  data  and  their 
  324.        companion  overlays  of bathymetry and  geologic  interpretation.  
  325.        The  standard parallels used were 29.5o and 45.5o N.   An  Albers 
  326.        projection  has  some shape distortion with  increasing  distance 
  327.        from  the standard parallels.   
  328.  
  329.        Maximum  distortion in the Gulf of Mexico is in the  southernmost 
  330.        sheets  and is l.5 percent in both the east-west and  north-south 
  331.        directions.   The  imagery  sheets  are printed  at  a  scale  of 
  332.        1:500,000.  At this scale one centimeter of distance on the sheet 
  333.        represents  5  km  on  the  Earth's  surface  or  1  inch  equals 
  334.        approximately  7  nautical  miles.   The  Albers  projection  was 
  335.        selected  for the imagery data display to be compatible with  the 
  336.        USGS Continental Margin Map Series (fig.  2).  This map series is 
  337.        a  compilation of offshore geologic data into a digital data base 
  338.        (Escowitz, 1985).
  339.  
  340.        SONAR-IMAGERY MOSAICS
  341.  
  342.             The sidescan-sonar data were mosaicked to produce 16 sheets, 
  343.        which  provide continuous imagery  of the sea floor of the EEZ in 
  344.        the Gulf of Mexico (p.  A10 and A11).  Each of the imagery sheets 
  345.        has  a  complementary facing page showing  the  imagery  screened 
  346.        (subdued) under an overlay of generalized geologic interpretation 
  347.        and bathymetric contour data.   Each of the sheets is composed of 
  348.        data  segments  approximately  6  hr in length  that  were  image 
  349.        processed by computer, then mosaicked end-to-end along the ship's 
  350.        track, producing swaths.  Adjacent swaths were stenciled together 
  351.        also  by computer,  resulting in a digital 2o by 2o (or  smaller) 
  352.        sheet.   A regular pattern of bands is visible on the imagery and 
  353.        represents  the  location of the  ship's  track.   Because  major 
  354.        spatial  corrections  are necessary in the area directly  beneath 
  355.        the   sidescan  vehicle,   individual  pixels  (digital   picture 
  356.        elements) from this zone are enlarged,  thus creating the pattern 
  357.        that shows the ship's path.   Being able to identify the location 
  358.        of  the  ship's  track is  important  in  interpreting  features, 
  359.        especially  shadows.   Identification  of the ship's  track  also 
  360.        allows   correlation  of  profile  data  (for  example,   seismic 
  361.        reflection and magnetic anomaly) with the imagery.
  362.  
  363.             Each mosaic sheet is a halftone black and white print of the 
  364.        acoustic  reflectivity of the sea floor.   White  represents  the 
  365.        strongest  acoustic reflectivity and black represents the weakest 
  366.        acoustic  return.   The darkness or lightness of a feature or  an 
  367.        area on the mosaics,  therefore,  is a function of how much sound 
  368.        is  reflected from the sea  floor.   Reflectivity,  in  turn,  is 
  369.        controlled  by the relief of the sea floor (height and gradient), 
  370.        by  the  microtopography  and roughness of  the  sea  floor  (for 
  371.        example,  sediment  waves,  and  pressure features  on  submarine 
  372.        landslide  deposits),  and by the physical properties of the  sea 
  373.        floor (such as sediment type,  compaction, and induration).  When 
  374.        viewed from the trackline, positive-relief features such as domes 
  375.        and  escarpments (Sigsbee or Florida Escarpments) usually  appear 
  376.        as a bright zone when facing the slope, whereas when looking down 
  377.        the slope, dark zones (shadows) result (fig. 5).  Negative-relief 
  378.        features,  such  as canyons or basins,  usually appear as a  dark 
  379.        zone  (the near wall is shadowed) followed by a bright zone  (the 
  380.        far  wall is facing the sonar beam).   Not all bright regions are 
  381.        related to topographic relief;  many are caused by  sedimentation 
  382.        patterns.   
  383.  
  384.        Dark regions also have a variety of causes,  of which shadows and 
  385.        certain  sediment facies are the most common.   Contained  within 
  386.        the  sidescan  imagery  is a wealth of information  on  both  the 
  387.        geology  of the sea floor and the processes by which sediment  is 
  388.        deposited.
  389.  
  390.        BATHYMETRY
  391.  
  392.             The  bathymetric contours are printed in blue directly  onto 
  393.        each  imagery  sheet  along  with  the  geologic  interpretation.  
  394.        Geographic  names,  also printed in blue,  correspond to features 
  395.        identified  on the airgun records in the seismic section  of  the 
  396.        atlas  and  are  approved names from the  Gazetteer  of  Undersea 
  397.        Features  (Defense  Mapping  Agency,   1981).    The  bathymetric 
  398.        contours  are in meters,  with a 250-m or 500-m contour interval, 
  399.        except  for  a  100-m interval in areas  where  the  water  depth 
  400.        exceeds 3,000 m.   The bathymetry was digitized from the National 
  401.        Oceanic  and  Atmospheric Administration's (NOAA) National  Ocean 
  402.        Service (NOS) Bathymetric Map Series of l:250,000 and l:l,000,000 
  403.        scale  (see  references).    The  quality  and  accuracy  of  the 
  404.        bathymetric  data  vary  from  sheet  to  sheet,   and  under  no 
  405.        circumstances should the bathymetric maps be used for navigation.  
  406.        The  continental slope seaward of Texas and Louisiana has a  very 
  407.        complex topography resulting from salt deformation.  In this area 
  408.        the bathymetry may not be a good representation of the topography 
  409.        and  may not align with the imagery.   The bathymetry  should  be 
  410.        used as a guide for interpretation and not as a precise rendition 
  411.        of the topography.
  412.  
  413.        SEISMIC-REFLECTION PROFILE DATA
  414.  
  415.             Three  seismic-reflection profile systems were used:   a 10-
  416.        kHz echo sounder,  a 3.5-kHz high-resolution subbottom  profiler, 
  417.        and an airgun system.   Depth values were digitized  from the 10-
  418.        kHz  echo  sounder every 6 minutes (min) along with  intermediate 
  419.        peak,  trough,  and inflection-point values.   These  values,  in 
  420.        meters,  were  corrected  for sound velocity and merged with  the 
  421.        navigation  data.   The bathymetry values were used in the  image 
  422.        processing to remove the water column for the  sonographs.   They 
  423.        are  shown  as  profiles plotted along the ship's  track  at  the 
  424.        beginning  of the seismic-reflection profile section of the atlas 
  425.        (p.  A46  and  A47) as a key to aid in correlating  the  seismic-
  426.        reflectionprofile data with the imagery.  The bathymetry data are 
  427.        also  shown in the magnetics section of the atlas for  comparison 
  428.        with the magnetic anomaly data.  
  429.  
  430.             The   3.5-kHz   data   provide   high-resolution,   shallow-
  431.        penetration seismic-reflection information that was used to  help 
  432.        interpret the sidescan-sonar data.   Examples of the 3.5-kHz data 
  433.        are  shown to clarify features that are identified as part of the 
  434.        geologic interpretation of the mosaics.
  435.  
  436.             The  airgun  data  were  recorded  on  analog  recorders  at 
  437.        different sweep rates (2 and 4 s in 1982 and 5,  8, and 2 or 10 s 
  438.        in 1985).   The data were filtered between 20 and 200 Hz.   Shown 
  439.        in the seismic-reflection profile section are photographs of  the 
  440.        analog  records  recorded  at a sweep rate of 4 s  for  the  1982 
  441.        survey and 5 s for the 1985 survey.  The photographs are printed, 
  442.        however,   so   that  the  vertical  depth  scale  is  consistent 
  443.        throughout the section.   The vertical scale is annotated in two-
  444.        way traveltime,  in seconds.  As an approximation, each second of 
  445.        two-way  traveltime  equals  750 m of  depth  (assuming  a  sound 
  446.        velocity  in sea water of 1500 m/s).   Within the sediments,  the 
  447.        velocity of sound may be less, but generally it is greater, which 
  448.        means that each second within the sediments represents more  than 
  449.        750 m (for example, 800 to 900 m).
  450.  
  451.             The Julian day and time are annotated along the profiles, as 
  452.        are  course  and speed changes.   The l982 survey  was  conducted 
  453.        during Julian days 33 to 55,  and the l985 survey from Julian day 
  454.        2l9 to 295.   The data are broken into segments to draw attention 
  455.        to major course changes,  in order to facilitate correlation with 
  456.        the track map at the beginning of the seismic-profile section and 
  457.        with the imagery sheets.  Occasional gaps occur in the records as 
  458.        a  result of repairs being made to the airgun system;  such  gaps 
  459.        are identified with the words "No data".   In some cases there is 
  460.        an actual gap in the data coverage, and in other cases the vessel 
  461.        turned  off  the track course for repairs but returned  to  allow 
  462.        complete coverage.   By checking times on the records against the 
  463.        ship's  tracks,  one  can  determine if a real data  gap  exists.  
  464.        Handwritten annotations,  visible on some of the records, are the 
  465.        shipboard remarks for post-cruise analysis.
  466.  
  467.        MAGNETIC-ANOMALY DATA
  468.  
  469.             Total  Earth's magnetic field values were obtained along the 
  470.        ship's track.   No magnetic field data were collected during  the 
  471.        1982  survey.   Magnetic  field data were collected  continuously 
  472.        during the 1985 survey beginning on Julian day 224.   Only  minor 
  473.        gaps  occur in the data;  they were caused by system  malfunction 
  474.        and  when  the system was secured in preparation for port  stops.  
  475.        Total  magnetic field values were logged by computer  and  merged 
  476.        with   the  navigation  and  bathymetry  information.    Residual 
  477.        magnetic  anomaly  values  were  calculated  by  subtracting  the 
  478.        International Geomagnetic Reference Field updated to 1985  (IAGA, 
  479.        Division  1,  Working  Group  I,  1986) from  the  total  Earth's 
  480.        magnetic  field values measured.   These residual anomaly  values 
  481.        are  displayed  in  the magnetic anomaly profile section  of  the 
  482.        atlas  as continuous profiles plotted with bathymetric  data  for 
  483.        each  Julian  day.   The anomaly data are plotted in gammas  (one 
  484.        gamma  represents one nanotesla) against time,  and are shown  as 
  485.        profiles  plotted along the ship's track at the beginning of  the 
  486.        magnetic-anomaly  section of the atlas (p.  A82  and  A83).   The 
  487.        residual  magnetic  anomalies are subdued in the Gulf  of  Mexico 
  488.        except  for  several  hundred-gamma anomalies  near  the  Florida 
  489.        Escarpment in the eastern Gulf.
  490.  
  491.  
  492.        DIGITAL PROCESSING TECHNIQUES
  493.  
  494.             The  imagery in this atlas is made from  computer-processed, 
  495.        digitally collected sidescan sonographs.  In order to process the 
  496.        digital  sonar  data,  computer software had to be designed  that 
  497.        would correct for both geometric and radiometric distortions that 
  498.        exist  in the original "raw" data.   This section  describes  the 
  499.        techniques  developed  by the USGS to correct and enhance  GLORIA 
  500.        digital sonar images.  A more detailed explanation of the digital 
  501.        processing is given by Chavez (1986).
  502.  
  503.             Sonographs  are  a  record of  the  acoustic  backscattering 
  504.        properties  of the sea floor;   those from GLORIA  represent  the 
  505.        backscatter  of the sea floor produced by the 6.5-kHz  frequency.  
  506.        The  strength  of  the acoustic backscatter is a  convolution  of 
  507.        several functions, the four major ones being: (1) the slope angle 
  508.        of  a feature relative to the incident sonar signal  (topographic 
  509.        characteristics); (2) the sea-floor roughness factor, the minimum 
  510.        being  4  cm of relief for the GLORIA system (determined  by  the 
  511.        wavelength of the sonar and the grazing angle of the sonar ray to 
  512.        the  sea floor;  Sabins,  1978);  (3) the variation  in  physical 
  513.        properties of the upper few tens of centimeters of the sea floor; 
  514.        and  (4) the water column--the distance of the vehicle above  the 
  515.        sea  floor--which attenuates the strength of the sonar signal  as 
  516.        well as produces background noise.   The backscatter was recorded 
  517.        as a digital number (DN) with a range of 0 to 255 discrete values 
  518.        (8-bit  data generated from a pulse of sound every 30 s to give a 
  519.        maximum range of 22.5 km on each side of the ship's track).   The 
  520.        reflected  sound waves were recorded on a time basis so that  the 
  521.        data  are  in  a slant-range rather  than  a  ground-range  (true 
  522.        geographic) geometry.   Also,  the variations in the ship's speed 
  523.        generated  variations  in the size of the footprint (the area  on 
  524.        the sea floor) of each pixel in the along-track direction.  These 
  525.        distortions, as well as others discussed below, were corrected so 
  526.        that the sonograph images represent orthorectified and true  plan 
  527.        views  (assuming  a  flat  sea  floor)  of  acoustic  backscatter 
  528.        patterns on the sea floor.
  529.  
  530.        GEOMETRIC CORRECTIONS
  531.  
  532.             The  major sources of geometric distortions in the sidescan-
  533.        sonar  data  are:    (1)  water-depth  offset;   (2)  slant-range 
  534.        geometry;  (3)  aspect- or anamorphic-ratio distortion;  and  (4) 
  535.        changes in the ship's speed.  Each of these major distortions was 
  536.        eliminated  from the data presented in this atlas.   Below  is  a 
  537.        brief  explanation  of the procedures used to correct  for  these 
  538.        geometric distortions.
  539.  
  540.             The  GLORIA  system  starts recording data as  soon  as  the 
  541.        transmitted  acoustical  wave is terminated,  and  therefore  the 
  542.        original  images  include pixels to both sides of the nadir  (the 
  543.        projection  directly beneath the ship) that contain  water-column 
  544.        data.  
  545.  
  546.        The  number  of  these pixels varies along  the  trackline  as  a 
  547.        function  of  the  water depth directly beneath  the  ship.   The 
  548.        processing software merges the navigational and bathymetric data, 
  549.        recorded  every  four  sonar scan lines,  with  the  image  data.  
  550.        Included as part of the header information for each pixel in  the 
  551.        across-track  direction  is the water depth directly beneath  the 
  552.        ship.   The  water-depth  offset can be calculated in  pixels  to 
  553.        predict  the location on each side to which the nadir  pixel  was 
  554.        mapped.
  555.  
  556.             The slant-range distortion is a consequence of the range  to 
  557.        features  being  measured  relative to the vehicle,  not  to  the 
  558.        projected  location of the trackline on the sea floor  below  the 
  559.        vehicle.   In trigonometric terms,  GLORIA measures the length of 
  560.        the  hypotenuse of a triangle (the distance a feature is from the 
  561.        vehicle).   From  the bathymetric data the vertical side  of  the 
  562.        triangle  is known,  and,  therefore,  the horizontal side of the 
  563.        triangle  can  be  determined to properly locate  pixels  in  the 
  564.        across-track direction.   Thus,  for example, in the raw data the 
  565.        point on the sea floor directly below the trackline--the  nadir--
  566.        is  plotted the distance the vehicle is above the sea floor  away 
  567.        from  the nadir line on both the port and starboard  sides.   The 
  568.        water-depth  and slant-range corrections remove the water column, 
  569.        thus  drawing the nadir into the zero range (the  point  directly 
  570.        beneath the ship); and in the same way they properly locate other 
  571.        features in the across-track direction.
  572.  
  573.             The  third  major  geometric distortion  present  in  GLORIA 
  574.        images  is  the aspect ratio,  or anamorphic ratio,  that  exists 
  575.        between  the along- and across-track  directions.   The  sampling 
  576.        interval  in  the  across-track  direction for  the  30-s  pulse-
  577.        repetition  rate generates pixels with an approximate  resolution 
  578.        of 45 m.   The computer program that corrects for the water-depth 
  579.        and  slant-range distortions generates 50-m-resolution pixels  in 
  580.        the  across-track  direction.   However,  the resolution  in  the 
  581.        along-track  direction is dependent not only on the  30-s  pulse-
  582.        repetition  rate  but  also on the  ship's  speed.   The  average 
  583.        resolution in the along-track direction is approximately 125 m at 
  584.        a  speed  of  8 kts (15 km/hr),  which produces  images  with  an 
  585.        aspect-ratio distortion of about 2.5.  This generates a raw image 
  586.        that  is  distorted or stretched by a factor of about 2.5 in  the 
  587.        along-track  direction.   The  fourth,  and  related,  source  of 
  588.        geometric  distortion is introduced by any change that occurs  in 
  589.        the  ship's  speed while it is collecting the  image  data.   The 
  590.        ship's  speed is influenced mainly by the direction and  strength 
  591.        of current and wind relative to the ship's course and by  whether 
  592.        the  ship is heading in a straight line or is in a turn.   During 
  593.        the  surveys the speeds varied from about 7 to 10 kts (13  to  18 
  594.        km/hr),  which  caused  the pixel resolution in  the  along-track 
  595.        direction  to  vary  from  approximately  110  to  140  m.   This 
  596.        introduced  an "accordion" effect into the geometry of the  image 
  597.        in the along-track direction (Chavez, 1986).
  598.  
  599.             The aspect-ratio distortions discussed above were removed by 
  600.        using the latitude and longitude values extracted from the header 
  601.        of each record to compute the distance traveled by the ship every 
  602.        30 min (unless a turn is detected, in which case the program used 
  603.        a 10-min interval).   Given the distance traveled and the desired 
  604.        pixel size,  the number of pixels required for the particular 30-
  605.        min  segment was calculated.   To simultaneously correct for  the 
  606.        aspect-ratio   distortion,   a  50-m-resolution  pixel  size  was 
  607.        generated on the output image in the along-track direction.  This 
  608.        pixel  size was selected so that information in the  across-track 
  609.        direction would not have to be omitted.   This procedure corrects 
  610.        the   image  data  for  aspect-ratio  distortions  and  for   any 
  611.        distortion introduced by changes in the ship's speed.
  612.  
  613.        RADIOMETRIC CORRECTIONS
  614.  
  615.             Radiometric  corrections,   the  second  major  category  of 
  616.        processing steps,  change the DN value of a pixel rather than its 
  617.        spatial  location,  as  is the case with  geometric  corrections.  
  618.        Four different corrections were used for the GLORIA data in  this 
  619.        atlas:   (l)  a shading correction to correct for the attenuation 
  620.        of the sonar energy in water as a function of range;  (2) a power 
  621.        correction for very-near-nadir data because of slow buildup;  (3) 
  622.        a  speckle-noise correction;  and (4) removal of striping  noise.  
  623.        The  value of making these corrections is that,  in the  case  of 
  624.        noise,  the corrections remove artifacts associated with the data 
  625.        acquisition,  and in the case of attenuation,  they normalize all 
  626.        data  so that pixel values from the across-track direction can be 
  627.        compared directly with each other.
  628.  
  629.             The  loss of power due to attenuation and the power  buildup 
  630.        problems  were  both  corrected by using  a  two-pass  algorithm.  
  631.        During the first pass through the data,  the averge DN value  was 
  632.        computed  for  each column of pixels of the digital image in  the 
  633.        along-track direction.   These values were then normalized by the 
  634.        average  of all the column averages (the overall average  of  the 
  635.        image) to generate correction coefficients for each column.   The 
  636.        correction  coefficients  were then applied to each pixel  during 
  637.        the second pass through the data.  The coefficients are nonlinear 
  638.        and  are  a  function  of  range,  so  they  effectively  removed 
  639.        attenuation  in the across-track direction.   This technique  has 
  640.        the  characteristics  of  a spatial  filter  that  removes  large 
  641.        horizontal low-frequency patterns that are present because of the 
  642.        radiometric  problems  introduced by the imaging system  (Chavez, 
  643.        1986).  By normalizing to the average of the image rather than to 
  644.        a  set DN value,  backscatter comparisons could be  made  between 
  645.        different areas or different images.  The correction also allowed 
  646.        areas   within  the  image  with  lower  or  higher   backscatter 
  647.        characteristics  to be properly identified and mapped.   This was 
  648.        not  possible  before the correction because the DN  values  were 
  649.        strongly  modified  as  a  function  of  their  range   position.  
  650.        Profiles  of different areas in the across-track direction  could 
  651.        then be used for backscatter comparison.
  652.  
  653.             Speckle  noise  was  removed by applying a  small  smoothing 
  654.        filter (2 samples by 2 lines) to the entire image.  This approach  
  655.        was found best with GLORIA data,  because in addition to removing 
  656.        speckle  noise,  it helped smooth the blocky appearance that  the 
  657.        image  otherwise would have had--caused by the stretching  (by  a 
  658.        factor   of   2.5)   in  the  along-track  direction   by   pixel 
  659.        duplication--that was introduced when correcting for the  aspect-
  660.        ratio distortion.
  661.  
  662.             Another  radiometric  or noise problem commonly  present  in 
  663.        data  collected  by  scanning  devices is striping  in  the  scan 
  664.        direction.  A combination of high- and low-pass spatial filtering 
  665.        was  used  to  remove the striping.   Two  separate  images  were 
  666.        generated from the input data; one composed of the high-frequency 
  667.        components minus the noise frequency,  and the other composed  of 
  668.        the low-frequency components minus the noise.   The two resultant 
  669.        images  were  then  combined to produce an image similar  to  the 
  670.        original but without the noise (Chavez and Soderblom, 1974).  The 
  671.        filter  shapes used to remove the striping noise from the  GLORIA 
  672.        data were a 1-line by 71-sample high-pass filter and a 9-line  by 
  673.        71-sample low-pass filter (except for the 1982 data,  for which a 
  674.        21-line by 71-sample low-pass filter was used).
  675.  
  676.        DIGITAL MOSAICKING
  677.  
  678.             After   the   sidescan-sonar  data  underwent  the   initial 
  679.        processing  to  correct them geometrically  and  radiometrically, 
  680.        they  were ready for the digital mosaicking steps that result  in 
  681.        the 2o x 2o (or smaller) imagery sheets shown in the sonar mosaic 
  682.        section of the atlas.   
  683.  
  684.        The initially processed segments of data,  approximately 6 hr  in 
  685.        length, were spliced end-to-end to make a continuous line segment 
  686.        for  portions of the tracklines where the ship's heading remained 
  687.        generally constant.   The segments were tone matched by adjusting 
  688.        the contrast stretch of each to minimize the seam where they were 
  689.        joined.
  690.  
  691.             Navigational   information  (latitude  and  longitude)   was 
  692.        determined  along the center line of the continuous  segment   of 
  693.        data at the start,  end, and two intermediate points.  These four 
  694.        control points,  with additional pairs of points for each located 
  695.        along  the  edges  of  the  image,  were  used  to  position  the 
  696.        continuous line segment within the 2o x 2o sheet.   After the map 
  697.        projection  and  latitude and longitude boundaries for the  sheet 
  698.        were selected,  a transformation file was created to position the 
  699.        12  control points and then the complete image within the sheet.
  700.  
  701.             The  next  step  was  to  stencil  adjacent  line   segments 
  702.        together,  providing  a  continuous mosaic covering the 2o  x  2o 
  703.        sheet.   Interactively  a  line  was  drawn on  a  video  display 
  704.        outlining  the portion of each image to be retained.   This  line 
  705.        was  smoothed  and then converted from vector to  raster  format.  
  706.  
  707.        The  rasterized mask was superimposed on the sidescan  image  and 
  708.        all  pixels  outside the area of the mask were converted to  zero 
  709.        values, thereby retaining only that portion of the image desired.  
  710.        After this process of stenciling, each line segment was mosaicked 
  711.        to  adjacent segments,  sequentially building the composite  map.  
  712.        In  this  way a digital file for each of the 2o x 2o  sheets  was 
  713.        created with the desired map projection.  The scale of the sheets 
  714.        was  determined  by  output of film  negatives  from  the  Scitex 
  715.        scanner.
  716.  
  717.        GEOLOGIC INTERPRETATION
  718.  
  719.             The  GLORIA  sidescan-sonar images provide a unique view  of 
  720.        the sea floor in the deep water of the Gulf of Mexico.   A better 
  721.        understanding   of  the  morphology,   surficial   geology,   and 
  722.        sedimentary  processes of the continental slope and rise  in  the 
  723.        Gulf  of Mexico is important for evaluating and developing energy 
  724.        and mineral resources,  and for siting sea-floor structures.  The 
  725.        GLORIA data provide information on depositional environments  and 
  726.        geologic  processes that is important in developing  depositional 
  727.        models useful as analogs in understanding the rock record.
  728.  
  729.             The  Gulf of Mexico,  a small ocean basin,  is  geologically 
  730.        diverse.   The   EEZ  in the Gulf of Mexico can be  divided  into 
  731.        three  major sedimentary provinces:   a salt deformation province 
  732.        in the western section,  the Mississippi Canyon and Fan system in 
  733.        the  central  section,  and a carbonate province in  the  eastern 
  734.        section,  which is separated from the terrigenous Mississippi Fan 
  735.        by the Florida Escarpment.
  736.  
  737.        WESTERN GULF OF MEXICO
  738.  
  739.             The most striking feature on the imagery in the western Gulf 
  740.        is  the Sigsbee Escarpment,  which marks the seaward edge of  the 
  741.        salt deformation province.   The 3000-m contour roughly  outlines 
  742.        the  base of this escarpment (fig.  6).   Vertical relief on  the 
  743.        escarpment  is  approximately  500 m,  and piles  of  debris  are 
  744.        visible  on  the  sonographs  along  its  base,  suggesting  that 
  745.        sediment  is  transported down the escarpment.   Seaward  of  the 
  746.        escarpment,  patches of highly reflective (bright) sea floor with 
  747.        numerous  lineations are interpreted as bedform fields formed  by 
  748.        the reworking of debris from the escarpment.   Seismic-reflection 
  749.        profiles  across  the escarpment suggest that a wedge of salt  is 
  750.        overriding  sediments that were deposited in the deep  waters  of 
  751.        the Gulf (Amery, 1969).
  752.  
  753.             Landward of the escarpment, the continental slope has a very 
  754.        complex morphology,  formed in response to intrusion by the salt.  
  755.        The  continental  shelf in the Gulf of Mexico  prograded  seaward 
  756.        during  the Tertiary as a series of depocenters migrated eastward 
  757.        from  the Rio Grande River area of Texas to the presently  active 
  758.        Mississippi  River  area  in the  north-central  Gulf  (Humphris, 
  759.        1984).   
  760.  
  761.        Loading of these Tertiary sediments onto an underlying salt layer 
  762.        of  Jurassic age has resulted in diapiric intrusion by the  salt.  
  763.        Diapirs  have  created numerous domes and isolated basins on  the 
  764.        slope  that have significantly influenced the paths of  submarine 
  765.        canyons  crossing the continental slope.   Two  remnant  pathways 
  766.        appear  to  be  traceable on the GLORIA imagery  from  the  upper 
  767.        slope,  tying  into  the  two  major reentrants  in  the  Sigsbee 
  768.        Escarpment.  The reentrant near long. 92o W. has a leveed channel 
  769.        emanating  from it and meandering seaward (to the southeast)  for 
  770.        approximately 160 km to the edge of the survey area.  Identifying 
  771.        salt  domes  and basins on the slope based on  imagery  alone  is 
  772.        difficult.   In  some cases the salt domes are highly reflective, 
  773.        because  of the inclination of the flanks or the  microtopography 
  774.        on  the  crests,  whereas  in other instances  basin  floors  are 
  775.        reflective,  possibly because of differences in sediment texture.  
  776.        An integration of bathymetric,  seismic-reflection  profile,  and 
  777.        imagery  data  is necessary for a detailed interpretation of  the 
  778.        sea-floor morphology.
  779.  
  780.             The  migrating  depocenters in the Gulf have consisted of  a 
  781.        series  of  deltas,  some of them located near the  edge  of  the 
  782.        continental shelf (Suter and Berryhill,  1985).  On these deltas, 
  783.        as  on the modern Mississippi River Delta,  mass wasting resulted 
  784.        in   slumps  and  slides,   and  was  an  important  process   in 
  785.        distributing sediments seaward.   One such Pleistocene-age shelf-
  786.        edge  delta is located in the northwestern corner of the Gulf  in 
  787.        the East Breaks area.   Lehner (1969) described a major submarine 
  788.        slide that originated from the edge of this delta.  The extent of 
  789.        the slide and the influence that salt diapirs had on its path are 
  790.        both  revealed  on  the GLORIA images.   The  brightness  of  the 
  791.        backscatter  from  the  surface  of  the  slide  is  related   to 
  792.        microtopography  having  relief  of approximately  10  m  (fig.7) 
  793.        (McGregor and Twichell,  1985).  The continental slope seaward of 
  794.        the  Rio Grande River has also undergone extensive mass  wasting, 
  795.        as  indicated  by  highly  reflective  sea  floor  classified  as 
  796.        irregular sea floor (ISF) in the interpretation.  Part of the Rio 
  797.        Grande  Fan  also  has high surface  reflectivity.   The  3.5-kHz 
  798.        profiles  (fig.  8) show that this region is characterized  by  a 
  799.        hummocky  sea floor.   Regions mapped as being hummocky sea floor 
  800.        have been interpreted not only from the imagery but also from the 
  801.        3.5-kHz  data,  with characteristics of irregular surface  relief 
  802.        similar to that shown in figure 8.
  803.  
  804.        CENTRAL GULF OF MEXICO
  805.  
  806.             The  Mississippi  Canyon  and Fan  system  is  the  dominant 
  807.        morphologic feature in the central Gulf.   The Sigsbee Escarpment 
  808.        cannot  be identified because it is buried by sediments from  the 
  809.        Mississippi  Canyon.   Diapirs  influence  the  location  of  the 
  810.        Mississippi  Canyon  on the continental slope and are present  on 
  811.        the  slope  northeast of the Mississippi Canyon over to  De  Soto 
  812.        Canyon.   On the imagery they have high backscatter in comparison 
  813.        to the surrounding sea floor,  which is very dark.   
  814.  
  815.        The  3.5-kHz   subbottom  data show this dark  area  to  be  well 
  816.        laminated; it is characterized as such in the explanation for the 
  817.        geologic interpretation of the sonar-imagery mosaics (p. A8, fig. 
  818.        l3).
  819.  
  820.             The  Mississippi Canyon shows as a highly reflective  region 
  821.        on  the  imagery because it is filled with debris-flow  deposits.  
  822.        The  seismic-reflection profile records show this canyon fill  to 
  823.        be composed of acoustically transparent units.   Where the  flows 
  824.        have spilled over the canyon walls at meanders, the deposits have 
  825.        an  arcuate  pattern on the imagery.  As the  filled  Mississippi 
  826.        Canyon  is traced seaward onto the middle part of the Mississippi 
  827.        Fan,  a  meandering channel becomes apparent.   Adjacent to  this 
  828.        channel on the eastern fan the imagery shows a highly  reflective 
  829.        region  marked by very intricate flow patterns.   This region  is 
  830.        interpreted   to  be  debris-flow  deposits  emanating  from  the 
  831.        Mississippi Canyon and covering most of the fan.   On the 3.5-kHz 
  832.        subbottom  data  across  most of  these  deposits,  there  is  no 
  833.        subbottom  penetration (fig.  9).   Walker and Massingill  (1970) 
  834.        identified  submarine  slump  features on the  mid-fan  based  on 
  835.        seismic-reflection  profile  data.   Prior to collection  of  the 
  836.        GLORIA  data,  the  immense area covered by material emplaced  by 
  837.        mass-wasting processes was not imagined.   The mid-fan channel is 
  838.        overrun  and buried by these debris-flow deposits.   The  channel 
  839.        appears  different acoustically upstream of the blockage  because 
  840.        sediments have filled it.   Downstream,  the channel floor is not 
  841.        obvious.  The surface of the fan to the west of the channel has a 
  842.        different  acoustic  character  than to the  east.   It  is  also 
  843.        covered by a series of debris flows, some of which can be seen to 
  844.        originate  from  the  bank overflow features on  the  upper  fan.  
  845.        South of the channel on the mid-fan are pronounced south-trending 
  846.        lineations  that are associated with erosional processes on  this 
  847.        part  of  the fan.   Some areas of the fan are  characterized  as 
  848.        having  an irregular surface,  which may represent partly  buried 
  849.        material related to older mass-wasting events.
  850.  
  851.        EASTERN GULF OF MEXICO
  852.  
  853.             In  the northeastern Gulf,  a highly reflective area on  the 
  854.        imagery  marks  submarine  debris-flow deposits in  the  De  Soto 
  855.        Canyon area.  A meandering channel shown as a bright sinuous line 
  856.        on  the  images emerges from the deposits and  trends  southward, 
  857.        parallel to the Florida Escarpment.   Another,  less  reflective, 
  858.        channel  (perhaps  abandoned)  lies  closer to the  base  of  the 
  859.        escarpment, and a tongue of the debris-flow deposits from De Soto 
  860.        Canyon extends into this channel.   The bright meandering channel 
  861.        is  part of an elevated channel and levee system  (levee  ridge).  
  862.        The  highly reflective debris-flow deposits from the  Mississippi 
  863.        Canyon  area  are dammed by this elevated channel until the  flow 
  864.        eventually  overtops  the  levee and  buries  the  channel.   The 
  865.        southern extent of this channel and its deposits is masked by the 
  866.        debris-flow deposits.
  867.  
  868.             The  dominant  feature  in the eastern Gulf is  the  Florida 
  869.        Escarpment,  which  has a gradient of as much as 40o  and  relief 
  870.        ranging  from 1,000 m in the north near De Soto Canyon to 2,500 m 
  871.        west  of  the Florida Keys.   The escarpment  consists  of  Lower 
  872.        Cretaceous  to  Miocene  carbonates and is part of  a  reef  that 
  873.        extends   north  from  Mexico  through  Texas,   southeast   from 
  874.        Mississippi,  around  Florida and the Bahamas (Bryant and others, 
  875.        1969; Antoine and others, 1967), and north under the eastern U.S. 
  876.        Atlantic continental margin (Schlee and others, 1979).
  877.  
  878.             On the basis of seismic-reflection profiles,  the relief and 
  879.        morphology  of  the  Florida  Escarpment are  attributed  to  the 
  880.        vertical growth of a reef on the gradually subsiding  continental 
  881.        margin  (Antoine  and others,  1967;  Corso and  Buffler,  1985).  
  882.        Samples  recently collected by dredging and by submersible  dives 
  883.        indicate  that only a fine-grained back-reef lagoonal  facies  is 
  884.        exposed  on  the escarpment (Freeman-Lynde,  1983).   The  GLORIA 
  885.        imagery  shows  that the erosional morphology  varies  along  the 
  886.        escarpment.   North of lat. 27o N. the escarpment is dissected by  
  887.        a series of closely spaced canyons with tributary gullies.  South 
  888.        of lat.  27o N., large box canyons with nearly vertical headwalls 
  889.        have  been  cut as much as 15 km into the  escarpment.   Numerous 
  890.        scarps  having up to 250 m of relief are present in the carbonate 
  891.        sediments above the escarpment.   These scarps are the product of 
  892.        mass  wasting  of the carbonate sediments.   Some of  the  scarps 
  893.        align with the canyons,  suggesting that the canyons are conduits 
  894.        for  mass-wasting  products  from the  continental  slope  above.  
  895.        Massive  slumps  of the Tertiary sequence have  resulted  in  the 
  896.        deposition  of carbonate material in the deep water of the  Gulf, 
  897.        interbedded with clastic material of the Mississippi Fan.  
  898.  
  899.  
  900.        SUMMARY
  901.  
  902.             Mass  wasting  was found from the GLORIA survey to  be  much 
  903.        more  extensive  in the Gulf of Mexico than  previously  thought.  
  904.        The  survey data revealed that movement of terrigenous  sediments 
  905.        and  both lithified and unconsolidated carbonates has occurred in 
  906.        a  variety of styles and volumes.   Mass-wasting  processes  have 
  907.        been  a  major contributor to the sediments in the deep water  of 
  908.        the  Gulf  of  Mexico.   Four  submarine  channels  can  also  be 
  909.        identified  meandering across the floor of  the  Gulf,  providing 
  910.        pathways for the transportation and distribution of sediments.
  911.  
  912.  
  913.        PARTICIPANTS IN THE GULF OF MEXICO SURVEYS
  914.  
  915.                                                             l985    l985    l985    
  916.        1982
  917.        SCIENTIFIC PERSONNEL                               Leg 1   Leg 2   Leg 3
  918.  
  919.        Dr. Bonnie McGregor, USGS, co-chief scientist..........X.......X
  920.        Mr. Guy Rothwell, IOS, co-chief scientist..............X
  921.        Mr. Neil Kenyon, IOS, co-chief scientist.......................X...............X
  922.        Mr. David Twichell, USGS, co-chief scientist...................X.......X.......X
  923.        Dr. Lindsay Parson, IOS, co-chief scientist............................X
  924.        Dr. Louis Garrison, USGS, co-chief scientist...................................X
  925.        Dr. Michael Somers, IOS, GLORIA engineer...............X.......................X
  926.        Mr. Malcolm Harris, IOS, GLORIA engineer.......................X
  927.        Mr. Derek Bishop, IOS, GLORIA engineer.................X...............X
  928.        Mr. Jon Campbell, IOS, GLORIA engineer.................................X.......X
  929.        Mr. Ross Walker, IOS, GLORIA engineer..................X.......X
  930.        Mr. John Cherriman, IOS, GLORIA engineer...............................X
  931.        Mr. Eric Darlington, IOS, GLORIA engineer......................X
  932.        Mr. Andrew Harris, IOS, GLORIA engineer................................X
  933.        Dr. Robert Mattick, USGS, geologist....................X
  934.        Dr. John Schlee, USGS, geologist...............................X
  935.        Dr. Page Valentine, USGS, geologist....................................X
  936.        Dr. William Sweet, MMS, geologist......................X
  937.        Mr. Dann Blackwood, USGS, photographer.................X.......................X
  938.        Mr. Kim Benjamin, WHOI, engineer.......................X...............X
  939.        Mr. Quentin Huggett, IOS, geologist....................X
  940.        Mr. Christopher Jackson, RVS, shipboard computing......X
  941.        Mr. Edward Cooper, RVS, shipboard computing............X
  942.        Mr. Alan Gray, IOS, airgun technician..................X
  943.        Dr. Stephen Williams, IOS, geologist...................X
  944.        Mr. Ron Circe', USGS, geologist................................X
  945.        Mr. John Wagner, LSU, geologist................................X
  946.        Mr. Martin Beney, RVS, shipboard computing.....................X
  947.        Mr. Robert Wallace, IOS, airgun technician.....................X
  948.        Mr. Robert Commeau, USGS, geologist....................................X
  949.        Dr. Charles Paull, SIO, geologist......................................X
  950.        Mr. Robin Bonner, IOS, airgun technician...............................X.......X
  951.        Mr. Collin Jacobs, IOS, geologist-photographer.................X.......X
  952.        Ms. Doriel Jones, RVS, shipboard computing.............................X
  953.        Mr. Derek Lewis, RVS, shipboard computing..............................X.......X
  954.        Mr. Steve Mateus, USGS, geologist......................................X
  955.        Dr. Mahlon Ball, USGS, geologist...............................................X
  956.        Dr. Edward Escowitz, USGS, geologist...........................................X
  957.        Mr. Gareth Knight, RVS, shipboard computing....................................X
  958.        Ms. Kathryn Scanlon, USGS, geologist..........................................X 
  959.        Mr. Richard Sylwester, USGS, electronics technician............................X
  960.        Mr. John West, USGS, airgun technician.........................................X
  961.        Ms. Sarah Eisner, USGS, geologist..............................................X
  962.        Mr. Steve Wolf, USGS, geologist................................................X
  963.  
  964.        USGS, U.S. Geological Survey
  965.        IOS, Institute of Oceanographic Sciences (U.K.)
  966.        MMS, Minerals Management Service
  967.        WHOI, Woods Hole Oceanographic Institution
  968.        RVS, Research Vessel Services (U.K.)
  969.        LSU, Louisiana State University
  970.        SIO, Scripps Institution of Oceanography
  971.  
  972.             The  efforts  of many people,  from the data  collection  to 
  973.        atlas preparation,  are greatly appreciated.   We thank Dr.  Gary 
  974.        Hill and Dr.  Terry Offield for their insight into the importance 
  975.        of and their enthusiastic support for the EEZ mapping program.
  976.  
  977.             We  express  our appreciation to Dr.  Anthony  S.  Laughton, 
  978.        Director of IOS,  and the superb technical staff of IOS who  made 
  979.        this mapping effort possible with the design,  construction,  and 
  980.        operation  of  the  GLORIA  system.   Their  professionalism  and 
  981.        expertise contributed greatly to the quality of the data.   Capt. 
  982.        Roy  Hadgraft  and  the  crew of  the  MV  Farnella,  with  their 
  983.        seamanship  and  cheerful  assistance,  contributed much  to  the 
  984.        success of the cruise.  
  985.  
  986.             Our appreciation is also extended to our colleagues at  NOAA 
  987.        who  made their ship base in Miami,  Fla.,  available to us as  a 
  988.        staging area.  The personnel at the ship base readily assisted in 
  989.        every   way  possible,   including  standing  by  with  hurricane 
  990.        information  during  the survey.   Special appreciation  goes  to 
  991.        Robert Mattos,  chief engineer of the NOAA ship Researcher, whose 
  992.        invaluable  knowledge of ship services expedited repairs so  that 
  993.        the cruise could begin on schedule.
  994.