Méthane
Les clathrates de méthane : Ressource énergétique ou Géohazard ?
Ce dossier compile des données scientifiques sur ce vaste sujet, il est découpé en trois parties : Exploration, Exploitation et Géohasard.
Dossier réalisé pour Eduterre-usage- IFE -
par Isabelle VELTZ
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b) Utiliser les contrôles de navigation.
- En bas de certaines pages, ne pas tenir compte de :
Itinéraire : Vers ce lieu - À partir de ce lieu
Prise en main :

Exploration

Echantillons d'hydrate de méthane découverts dans les prélèvements

A19 - Congo

P17 - Mer d'Okhots.
Méthane présent sous forme de lits dans les sédiments.

P31 - Marge du Pérou - ODP 112
méthane sous forme de de fragments dans la boue océanique.
lien vers le rapport scientifique concernant les hydrates de méthane :

A6 : Golf du Mexique -DSDP 96
Méthane sous forme de nodules dans la boue, en lits ou en monticules sur le fond marin.
photos sous marines :

A8 : Blake Ridge - ODP 164 - DSDP 76
Méthane présent sous forme de fragments dans la boue océanique, dans l'argile, sous forme de nodule ou de veine, sous forme de corps massif d'environ 30 cm de diamètre.

A21 Yucatan

P5 : Mexique - DSDP 67.
Méthane présent dans des lamines de cendres et de boues.
Campagne DSDP 67 : lien vers le rapport scientifique concernant les hydrates de méthane :
http://www.deepseadrilling.org/66/volume/dsdp66_20.pdf

P4 : Guatemala - DSDP 84
méthane présent en inclusion dans les sédiments, ciment dans les sables, accumulation massive dans des cendres laminées.
Campagne DSDP 84 : lien vers le rapport scientifique concernant les hydrates de méthane :
http://www.deepseadrilling.org/84/volume/dsdp84_23.pdf

P2 : Costa Rica - ODP 170 -DSDP 84
Méthane présent dans les boues et les boues sableuses.
Campagne ODP 170 :
lien vers le rapport scientifique :
Campagne DSDP 84 :
lien vers le rapport scientifique concernant les hydrates de méthane :
http://www.deepseadrilling.org/84/volume/dsdp84_23.pdf

P 7 : Gorda Escarpment
Méthane en nodules ou en couches ---
Gorda Escarpment
Suintement froid de méthane sur l'escarpement de Gorda à 1600m de profondeur (Stakes et al. 2002). L'image montre des vers tubicoles vivant entre les rochers sur le fond dans le suintent methanifère.

P36 Santa Monica mounds

P8 : Hydrate Rigde - ODP 146 - DSDP 18
méthane sous forme de couches massives et de croûtes.
lien vers des photos d'échantillons récoltés :

P9 : Barkley canyon - ODP 146

C2 Mallik

P18 - Mer d'Okhots, ile Sakhalin
Méthane présent dans les silts et les argiles.

C1 - Eileen Mt Elbert

P20 - Mer du Japon - ODP 127.
Méthane présent sous forme de cristaux dans les sables et les argiles.

P37 - GMGS2 - Sud de la mer de Chine

P24 - Nankaï Through - ODP 131
méthane présent sous forme de fragments.
lien vers le rapport scientifique concernant les hydrates de méthane :

A18 - Delta du Niger
méthane présent sous forme de nodules dispersés dans l'argile.

P39 - Brunei

P38 - Détroit de Makassa - Campagne Misedor 1984

I5 - Mer d'Andaman

I4 -Mahanadi Bassin - Golfe du Bengale

I3 - KG Bassin - Golfe du Bengale - NGHP 1

O1 - Mer Noire
Méthane à l'intérieur de sédiments argileux

O4 - Mer méditerranée- volcan de boue Amsterdam
image du fond de la mer au niveau du volcan de boue :
http://www.eu-hermione.net/gallery/d/315-3/amsterdam4.jpg

O5 - Mer Méditerrannée - volcan de boue Kuta.
image du fond de la méditerrannée au niveau du volcan de boue :
http://www.nautiluslive.org/es/node/54735

O1 - Mer Noire
méthane présent dans les sédiments argileux.
photo des suintements de méthane :

O2 - Mer Caspienne
méthane présent sous forme de lamines dans les sédiments argileux.

A20 - Marge marocaine

A13 - Mer de Norvège

A 15 : Haakon Mosby Mud Volcano
Haakon Mosby Mud Volcano - Northernmost seep!!
En 1990, une équipe de recherche internationale a découvert le Haakon Mosby : un volcan de boue sur la pente continentale de la mer de Barants. Les scientifiques ont choisi son nom dans l'honneur de l'océanographe norvégien célèbre Haakon Mosby. Le volcan de boue a une taille d'environ 1 kilomètre carré et est localisé à une profondeur de 1250 m. Le centre émet des boues, de l'eau et du méthane qui monte d'une profondeur d'environ 2 km au-dessous du volcan de boue.

O3 - Lac Baikal
méthane disséminé dans les sables et les sédiments plus fins.
photographie d'un échantillon récolté :

P30 - Marge du Chili - ODP 141

San Diego

A4 - Barbade - ODP 110

AR1 - Mer de Beaufort

P40 - UBGH - Corée
lien vers le descriptif de la campagne coréenne.

P41 - Chatham rise

Gisements supposés (basés sur les données sismiques)

19 Messoyakha

25 Beaufort

Exemples de gisements continentaux

Quelques sites continentaux en cours d'exploration

Alaska.
Zone de gisement d'hydrates de méthane du Nord de l'Alaska.
lien vers le site NETL :

Sibérie
Zone de gisement probable d'hydrate de méthane dans le pergelisol continental.

Chine
Permafrost Qilian
la montagne Qilian est recouverte d'environ 10000 km2 de permafrost.
Un projet scientifique de forage a été mené dans la région houillière de Muri où la température moyenne annuelle ne dépasse pas -2.4°C.
lien vers la carte géologique du site :
L'épaisseur du permafrost est comprise entre 60 et 95m mais dans sur une grande surface de la région il dépasse les 100m d'épaisseur.
Trois niveaux riches en hydrates de méthane ont été mis en évidence : de 110 à 120 m ; vers 230 m et enfin entre 270 et 305m de profondeur.
De part et d'autre de ces niveaux des marqueurs géologiques (pyrite, alstonite et ankerite) ont été formés lors de la décomposition d'hydrate de méthane.
Ils soulignent donc la richesse de ce site en méthane.

Permafrost - Pergelisol
Le permafrost ou pergelisol est un sol , un sédiment (ou une roche) gelé en permanence c'est à dire qui reste toujours à une température inférieure ou égale à O°C pendant au moins 2 ans (définition du Sous Comité du Pergelisol, 1988).
On le trouve aussi bien à terre que sur le plateau continental de l'Antarctique.
Sa surface actuelle est évaluée à 22% de la surface totale de la Terre.
Lien vers une photo d'un sol gelé :
Estimation de la présence du permafrost ou pergelisol.
- Les couleurs violettes correspondent à des zones où le pergelisol est présent en continu et que 90 à 100% de la surface contient un sol gelé.
- Les couleurs roses indiquent la présence d'un pergelisol discontinu, c'est à dire où 50 à 90% de la surface du sol est gelée.
Ce document a été réalisé à partir des données collectées sur :
Gruber, Stephan & National Center for Atmospheric Research Staff (Eds). Last modified 08 Oct 2013. "The Climate Data Guide: Global Permafrost Zonation Index Map."
des données complémentaires sont disponibles à l'adresse suivante:
Information PZI.
Lien vers une animation montrant les effets de différents paramètres sur l'évolution de la température dans le permafrost :

Permafrost continu

Permafrost continu.
Région où le permafrost est présent en continu et où 90 à 100% de la surface contient un sol gelé.

Permafrost continu
Région où le permafrost est présent en continu et où 90 à 100% de la surface contient un sol gelé.

Permafrost discontinu.

Pergelisol discontinu.
Régions où le pergelisol est discontinu et où de 50 à 90% de la surface du sol est gelée.

Permafrost discontinu.
Régions où le pergelisol est discontinu et où de 50 à 90% de la surface du sol est gelée.

Pergmafost discontinu.
Régions où le pergelisol est discontinu et où de 50 à 90% de la surface du sol est gelée.

Permafrost discontinu

Permafrost discontinu.
Régions où le pergelisol est discontinu et où de 50 à 90% de la surface du sol est gelé.

Permafroste discontinu.

Permafrost dicontinu.

Exemples de campagne de recherche en mer

Champs offshore Est Sibériens
De récentes études (Semiletov, I. & Shakhova, N., 2014) montrent que d'importantes quantités de méthane s'échappent dans la région à partir de la dégradation du permafrost sousmarin.
Une campagne de recherche réalisée en avril 2014 étudie les facteurs contrôlant le relargage du méthane et les caractéristiques thermodynamique du permafrost.
Les données des sonars montrent que les bulles s'échappant du pergélisol sous-marin partiellement décongelé injectent de 100 à 630 mg  de méthane par mètre cube et par  jour dans la colonne d'eau sus-jacente.
Les niveaux de méthane de la colonne d'eau ont chuté de façon significative après le passage des tempêtes ce qui favorise le passage du gaz dans l’atmosphère.

Zones de suintements importants de méthane vers l'atmosphère
La concentration en méthane mesurée à la surface de l'eau : + 8 ppm

suintements de méthane

Localisation des zones riches en méthane.

champs

Champs offshore de l'Est Sibérien.

riches en méthane

Champs offshore est sibérien à haut niveau de méthane dissout dans les eaux superficielles.

Localisation des forages

Forage 2D-14
L’étude des carottes de sédiments collectées montrent des températures variant de -1,8 à 0° C au cœur du sédiment. La couche superficielle exposée aux températures les plus basses est toute dégelée en raison de concentrations importantes de sel.
Quelques photo :

Forage 1D-14
L’étude des carottes de sédiments collectées montrent des températures variant de -1,8 à 0° C au cœur du sédiment. La couche superficielle exposée aux températures les plus basses est toute dégelée en raison de concentrations importantes de sel.
Quelques photo :

Forage 3D-14
L’étude des carottes de sédiments collectées montrent des températures variant de -1,8 à 0° C au cœur du sédiment. La couche superficielle exposée aux températures les plus basses est toute dégelée en raison de concentrations importantes de sel.
Quelques photo :

Campagne ODP 164 . Blake plateau.
Blake Ridge and Carolina Rise
Blake Ridge and Carolina Rise.
Affleurement de méthane :
Ce site est une zone géologiquement stable, dont la croûte océanique est vieille car elle s'est mise en place lors de l'ouverture de l'Atlantique il y a 180 Ma.
Les dépots de cette marge passive sont le résultat de l'accumulation de sédiments déposés à l'intersection entre de deux courants marins (l'un qui brasse le fond de l'Atlantique Nord et celui qui remonte de l'Antarctique) associés aux dépots d'origine continentale de plusieurs gros fleuves (Savannah, Altamaha .. ) qui débouchent dans cette zone.
Les recherches océanographiques ont mis en évidence des suintements de méthane à plusieurs centaines de kilomètres des côtes sur ce haut fond au niveau desquels des écosystèmes diversifiés se développent grâce au méthane.
Palourde (Mollusque bivalve):
Anémone (Cnidaire) :

IODP Logo

analyse du carottage
analyse du carottage :
extrait du carottage (les bulles correspondent au méthane qui s'échappe du sédiment)

CFD

BSR probable à 3008 m

BSR probable à 3008m

BSR probable à 3000m

Pas de BSR observée; suintements de méthane en surface du sédiment.

Site : CFD-5
Profondeur d'eau : 2600 m
Épaisseur de Dépôt : supérieur à 8000 m
Forage jusqu’à 50 mètres sous la surface des sédiments
Nature de la roche : vases et argiles hémi pélagiques d’âge Néogène, surface d'altération de la roche sous les sédiments.
Pas de BSR observée

Site : CFD-6
Profondeur d'eau : 2593 m
Épaisseur de Dépôt : supérieur à 8000 m
Forage jusqu’à 50 mètres sous la surface des sédiments.
Nature de la roche : vases et argiles hémi pélagiques d’âge Néogène, surface d'altération de la roche sous les sédiments.
pas de BSR observée.

Site : CFD-7
Profondeur d'eau : 2675 m
Épaisseur de Dépôt : supérieur à 8000 m
Forage jusqu’à 50 mètres sous la surface des sédiments
Nature de la roche : matériel alloctone provenant du coeur du diapir. L'age des roches s'étale du Jurassique au Quaternaire. Sels et matériaux d'altération des roches du substratum.
pas de BSR observée

BSR probable à 3471 m.

BSR probable à 3509m

Site : CFD-8a
Forage jusqu’à 75 mètres sous la surface des sédiments
Nature de la roche : vases et argiles hémi pélagiques d’âge Néogène.
BSR probable à 3548 m

BSR probable à 3687 m

réflecteur peu marqué à 3780 m

réflecteur peu marqué à 3795m

Ligne 19

ligne 19'

Site : CRH-1
Épaisseur de Dépôt : 8000 m
Nature de la roche : vases et argiles hémi pélagiques d’âge Néogène.

Site : CRH-2
Épaisseur de Dépôt : 8000 m
Nature de la roche : vases et argiles hémi pélagiques d’âge Néogène.

profil CRH1-2 ligne 41

isobathes et limites probables de la BSR

Limites probables de la BSR dans le secteur CRH
Limites probables de la BSR dans le secteur CRH.
(Remarque : les limites nord et sud ne sont pas précises)

Limites probables d'un autre BSR proche du secteur CRH
(Remarque : les limites nord et est ne sont pas précises)

isobathe de la BSR :

BRH

Site : BRH-4
Épaisseur de Dépôt : 2000 m

Site : BRH-5

Site : BRH-6

Site : BRH-1a

Site : BRH-2a

Site : BRH-3a

isobathes et limites propables de la BSR

surface présumée de la BSR secteur BRH 4-6,1
surface présumée de la BSR secteur BRH 4-6,1.
(remarque : les limites Ouest et Sud est ne sont pas précises)

surface présumée de la BSR du secteur BRH 3

profil ligne 31

Site : BDR-1
Nature de la roche : vases et argiles hémi pélagiques d’âge Quaternaire, sels. Suintement de méthane à la surface du sédiments.
Des colonies bactériennes se développent à la surface des suintements :
ces bactéries sont à la base de la chaîne alimentaire de la faune variée que l'on trouve sur ces suintements :

Température des eaux du fond de l'océan.

Isotherme :

température :

Campagne ODP 889/890 Cascadian margin
Le domaine étudié par l'expédition 311 se situe sur le prisme d'accrétion de la zone de subduction Cascadia.
Informations complémentaires :

Contexte géodynamique

Dorsale océanique

Convergence
Dans cette région la plaque océanique de Juan de Fuca converge presque orthogonalement vers la plaque Nord-américaine à à une vitesse de 45 mm.an-1.

Zone de subduction
Zone de subduction (la plaque océanique s'enfonce dans le manteau sous la plaque qu'elle renconte) par un mouvement de convergence.

Front de déformation des sédiments.
Les sédiments de la plaque océanique sont rabotés, pliés compréssés et se chevauchent sous forme d'écailles superposées le long de failles.
On parle de prisme d'accrétion pour ces structures typiques des marges convergentes.
Les sédiments du prisme ainsi que ceux apprortés du continent peuvent en cas d'instabilité (tectonique : séisme fréquent dans ces zones) dévaler les reliefs pour former des turbidites (dépots de glissement de terrain sous marin)
Les dépots de ce prisme ont une épaisseur totale de 2500 m.
schéma explicatif du prisme dans cette région :
Observation du fond océanique (par le Nord) sur les plissements et chevauchements de sédiment dans cette zone convergente :

Signes de la présence de méthane dans les sédiments

Clayoquot slop.
Emission de méthane :
Sur le site de Clayoquot slop de gigantesques panaches de méthane de plusieurs centaines de mètre de hauteur sont émis à partir du sédiment.
Ce bouillonnement à été mis en évidence grâce à des sonards.
Une partie de ce gaz est directement émis dans l'atmosphère une fois qu'il à traversé la colone d'eau.
Observer les images obtenues par sonard en allant sur le site :

Plume de méthane.
Altitude atteinte à partir du fond marin : 600 +/- 50 m.

Plume de méthane.
Altitude atteinte à partir du fond marin : 500 m

Plume de méthane.
Altitude atteinte à partir du fond marin : 700 m

Altitude atteinte à partir du fond marin : 400 m +/- 200

Altitude atteinte à partir du fond marin : 500 m.

Altitude atteine à partir du fond marin : 600 +/- 50 m

Affleurement probable d'hydrate de méthane

Barkley canyon
Plume de méthane de 400 m de hauteur détectée par sonar :
http://www.oceannetworks.ca/groups/gas-plume-detected
Une description plus précise de l'environnement sous marin et des écosystèmes à la surface de ces sédiments méthanifères est accessible : http://www.oceannetworks.ca/introduction-barkley-canyon.
Films tourné à partir d'une caméra robotisée se déplaçant sur le fond océanique; on peut observer notamment les affleurements d'hydrate de méthane, les dégagements gazeux, les orifices (vent) par où sortent les flux plus importants de méthane :

Barkley Canyon.
Plume de méthane détectée par sonar :
http://www.oceannetworks.ca/groups/gas-plume-detected

plume de méthane (extrémité ouest)

plume de méthane (extrémité est)

Résultats des carottages

ligne 8908

Bathymétrie : - 2071 m
Profondeur du forage : 350 m.
Analyse de la carotte et profondeur de la BSR :

Bathymétrie : - 1833 m
Profondeur du forage : 300 m.
Photographies de la surface du fond :
Analyse de la carotte :
Echantillons extraits de la carotte :
Profil sismique au niveau du site du carottage, BSR observable :
Analyse physico-chimique de la carotte, profondeur de la BSR :

Bathymétrie : - 1312 m.
Profondeur du forage : 300 m.
Profil sismique au niveau de la zone de carottage, BSR observable :
Analyse physico-chimique de la carotte, profondeur de la BSR :

Bathymétrie : 1297 m.
Profondeur de forage : 300 m.
Echantillons extraits de la carotte :
Profil sismique au niveau de la zone de carottage :
Analyse physico-chimique de la carotte et profondeur de la BSR :

Bathymétrie : 971 m.
Profondeur de forage : 220 m.
Profil sismique au niveau de la zone de carottage, BSR observable :
Analyse physico-chimique de la carotte, profondeur de la BSR :

Température des eaux du fond.
Cliquer sur les isothermes pour en connaitre la température.

Tatoosh Island, Cape Flattery, Strait of Juan de Fuca, Washington
XTide Web Server :
Click here for a complete table of this locations tides.

Japon
En juillet 2001, le ministère de l'économie, du commerce et de l’industrie Nipon a annoncé son intention d’exploiter l’hydrate de méthane au Japon.
C’est en vue de réaliser ce projet que le Consortium de recherche pour les ressources d’hydrate de méthane (également connu sous le nom de Consortium de recherche MH21) a été mis sur pied en mars 2002.
La première phase du programme (2001-2008) a permis d’estimer à environ 1 140 milliards de m3 le volume des ressources primaires d’hydrate de méthane de la partie est de la fosse de Nankai entre le littoral du Tôkai et les eaux au large de Kumano.
http://www.mh21japan.gr.jp/english/mh21-1/01-2/
Etude sismique de la structure des gisements :
Cliquer sur les différents éléments pour obtenir des renseignements complémentaires.

Présence de méthane dans les niveaux superficiels

Présence de méthane dans les niveaux superficiels.

Forte concentration d'hydrate de méthane dans les forages.

Forte concentration mais répartition éparpillée; des bulles de méthanes s'échappent du sédiment.

Forte concentration mais répartition éparpillée.

Tokai-oki
Analyse d'un carottage: échantillon de sédiment riche en méthane.
Photographie analysée de la lame mince du même sédiment (particules sédimentaire en blanc ou gris; eau en rouge et hydrate de méthane en bleu) :

Kumano-nada
Carotte de sédiment sableux riche en méthane :

Daini Astumi Knoll

Norvège

Ormen lange area offshore
Ormen lange est le deuxième plus grand champ de gaz de Norvège.
Les niveaux riches en méthane sont situés à près de 3000 m de profondeur et couvrent une superficie d'environ 350 km2.

Exploitation

Alaska

Champs gaziers et pétrolifères de Prudhoe Bay

Site d'exploitation de pétrole PBU-L pad
Extraction de pétrole et ses dégats sur l'environnement.

Site d'exploitation de pétrole.
Pollution de la neige par les rejets d'extraction.

sol polygonaux
Lien vers le site Planet Terre pour des explications sur la mise en place des sols polygonaux :
Lien vers une animation en anglais expliquant les effets du gel-dégel sur la formation des sols dans ces régions :

sols polygonaux

Sans titre - Polygone

Station de conditionnement.
Stations de conditionnement des hydrocarbures venant des différentes sites d'exploitations. avant transfert dans le pipeline TAPS.
Emplacement de la future station de conditionnement et de compression du gaz avant transfert dans le gazoduc ASAP.

Zone d'exploitation de Prudohe Bay

Gisement de méthane de Prudhoe Bay

Ignik Sikumi
Site d'extraction de méthane
Photographie du site d'exploitation :
schéma simplifié de la procedure d'extraction :
Le forage test est descendu jusqu'à 790m de profondeur.

Emplacement du site d'extraction de méthane Ignik Sikumi 1
Le 2 mai 2012 la phase de test de production s'est achevée sur le site.
Il a montré qu'il est possible de libérer le méthane piégé dans les hydrates en injectant sous pression un mélange de CO2 et d'azote.
Après pressurisation pendant 12 jours du gisement par injection de ce mélange gazeux, une dépressurisation pendant 21 jours a premis d'extraire le méthane de la roche.
La dépressurisation est une étape complexe où la température doit etre controlée car la dépressurisation d'un gaz conduit à son expansion qui entraine un fort refroidissement autour de lui.
Un contrôle très précis de la température a évité la congélation du pourtour du puits de forage.
Les dosages par chromatographie en phase gazeuse montrent que dès le début de la dépressurisation du méthane est produit et que sa proportion dans les extraits augmente pendant deux jours avant de se stabiliser à une concentration interessante pour l'exploitation : presque 3km3.
Pendant toute l'exploitation, l'eau et des sels remontés en surfaces ont été recyclés.
Le puits a ensuite été comblé par du ciment et dégagé de ses installations de forage.
lien vers le site NETL:
photographies
vidéo :
https://www.youtube.com/watch?v=zfgnaeBPZKY&feature=youtu.be

Profondeur du toit de la zone de stabilité des gaz
Données extraites de :
"National Assessment of Oil and Gas Project Geologic Assessment of Undiscovered Gas Hydrate Ressources on the North Slope, Alaska"
Digital Data Series DDS-69-CC, USCG - 2013".

Limite de la zone de stabilité des hydrates de méthane

Limite de la zone de stabilité des hydrates de méthane.

Profondeur de la base de stabilité des gaz (m)
Données extraites de :
"National Assessment of Oil and Gas Project Geologic Assessment of Undiscovered Gas Hydrate Ressources on the North Slope, Alaska"
Digital Data Series DDS-69-CC, USCG - 2013".

Profondeur du permafrost
Données extraites de :
"National Assessment of Oil and Gas Project Geologic Assessment of Undiscovered Gas Hydrate Ressources on the North Slope, Alaska"
Digital Data Series DDS-69-CC, USCG - 2013".

Transect dans le permafrost

Pipelines (en cours d'exploitation et en projets)
Le TAPs est un pipeline construit entre le nord et le sud de l'Alaska pour transporter le pétrole et les huiles jusqu'à Valdez, site où les hydrocarbures sont chargés dans des bateaux.
Un second pipeline est en projet de construction, il permetra de transporter le gaz jusqu'à Anchorage où il sera ensuite liquéfié pour le transport maritime.

TAPS
Trans Alaska Pipeline System au travers des reliefs :
http://dnr.alaska.gov/commis/images/TAPS_ridge.jpg
au travers des fonds de vallées seches
au travers des rivières :
au travers des réserves naturelles :

Valdez
Terminal du pipeline
Chargement des bateau

130km
passage du pipeline au dessus de la rivière Tanana :
http://dec.alaska.gov/spar/ipp/taps/images/TAPS.jpg

ASAP gaz pipeline
Projet du pipeline de gaz naturel d'Alaska a débuté avec la découverte des champs pétrolifères et gazeux extrèmement riches de Prudhoe Bay en 1968.
Le projet devrait couter entre 45 et 65 billions de dollars pour :
- le traitement du gaz à Prudhoe Bay (afin d'enlever le CO2 et les autres inpuretés du mélange) ;
- pour les 1287.5km de tuyaux de 1.07 m de diamètre
- pour l'usine de liquéfaction à Nikiski (dans le sud de l'Alaska).
Le cout inclue aussi la construction de réservoirs de stockage et un terminal pour les navires citernes près d'Anchorage.
Ce projet permetra l'exploitation de 20 millions de tonnes de gaz par an.

Japon

Nankai trough
Films (en japonais de la JOGMEC) montrant :
- les images de la prospection de la marge active de Nankai :
https://www.youtube.com/watch?v=DE2LaRROKLY#t=31
- les images du forage et de l'extraction du méthane à partir des hydrates
https://www.youtube.com/watch?v=GNWFNBMDNgU#t=52
- les images des résultats des premiesr tests
https://www.youtube.com/watch?v=4cyx_fK94zE#t=19
source :Consortium de recherche des hydrates de méthane du Japon :
http://www.mh21japan.gr.jp/streaming/

Tokai-oki

Kumano-nada

dépots méthanifères

Geohazard

Densité de la population en l'an 2000
Images de la Nasa.

NASA Earth Observations

Colorbar

NEO Population Density Jan 1, 2000 00:00-Dec 31, 2000 23:59

Risques liés à l'exploitation

Exploitation dans le Golf du Mexique
Le 20 avril 2010, un accident de forage a eut lieu sur la plateforme Deepwater Horizon MC252 de British Petroleum dans le Golf du Mexique.
Cet accident a causé la mort de 11 personnes et a dévasté la plateforme qui a coulée.
Le pétrole à commencé à fuir dans le Golf créant la plus grande marée noire de l'histoire en Amérique.
Il a été estimé qu'environ 4.9 millions de barils de pétrole ont été libéré.
Ce pétrole c'est alors répandu sur les côtes proches, puis la marée noire s'est déplacée vers les côtes de Floride avant de rejoindre le Gulf Stream dans l'Atlantique :
Les effets sur l'environnement et les activités humaines ont été considérables :
;
http://oceanservice.noaa.gov/deepwaterhorizon/images.html#66 ;
Lien pour un travail plus poussé sur les effets de cette catastrophe écologique :

Quelques images du site MC252 après l'accident :
Des mesures ont été effectuées sur le site juste après l'accident et les mois qui ont suivit.
Les chercheurs ont montré que sur les quantités de méthane émises avec le pétrole (évaluées à entre 9.14 et 15 Milliards de moles de méthane) seules 0.01% (c'est à dire 0.68 millions de moles de méthane) ont atteint l'atmosphère.
Le reste s'est donc mélangé à la colonne d'eau.

Effets en surface.
Marée noire

Nappe de pétrole
Le pétrole libéré s'est répandu sur les côtes proches, puis la marée noir s'est déplacée vers les côtes de Floride avant de rejoindre le Gulf Stream dans l'Atlantique :
Les effets sur l'environnement et les activités humaines ont été considérables :
; ;
lien pour un travail plus poussé sur les effets de cette catastrophe écologique :

Courrant de surface dans le Golf du Mexique

Effets en profondeur

Anomalie dans l'eau
Des dosages physico-chimiques notamment de la concentration en méthane et en oxygène dissous, ont été effectuées dès l'accident et pendant plusieurs mois.
d'après les travaux de Kessler et al. (2011)

intensité de l'anomalie de la concentration en O2 entre1000 et 1300m de profondeur :

intensité de l'anomalie de la concentration en O2 entre1000 et 1300m de profondeur :
-1mole O2 µg.L-1m-2

intensité de l'anomalie de la concentration en O2 entre1000 et 1300m de profondeur :
-1 mole O2 µg.L-1m-2

Site de référence.
Mesure de quelques paramètres physico-chimiques et biologiques en conditions normales.

Site de référence.

Rupture de pipeline
Un tremblement de terre de magnitude 7.9 a eut lieu le 3 novembre 2002 le long de la faille coulissante de Denali.
Il a induit une ruputre des roches et des glaciers sur une distance de 340 km ainsi que de nombreux mouvements des roches en surface.

Description des effets du tremblement de terre de 2002.
Données issus du site de l'USCG.
Pour plus d'informations :
http://walrus.wr.usgs.gov/geotech/denaliposter/pipeline.html

Glissements de terrains.

Affaissements du sol.

Surfaces de rupture
Surfaces de rupture observables au niveau des sols et de la glace.

Sans titre - Trajet

Escarpements
Escarpements.

Problème sur le pipeline
Suite au tremblement de terre de 2002, le pipeline a souffert.
Certains éléments ont été déplacés.

Contexte géologique.
Le sud de l'Alaska est soumis à de nombreuses contraintes tectoniques qui sont respondables de nombreux tremblements de terre.
Cette région est plus dangereuse sismiquement que la Californie.

Volcans actifs ou étant rentré en éruption depuis 10.000ans

Wrangell
Volcan explosif, reprise de l'activité thermique depuis quelques années.

Spurr
Stratovolcan, dernières éruptions 1953, 1992, dont les cendres sont allées recouvrir Anchorage.

Augustine
Volcan actif depuis 1800ans

Edgecumbe
Statovolcan, d'age Holocène.

Kukak
activités fumeroliennes

Kaguyak

Snowy mountain
dernière activité 250+/-70 ans

Fourpeaked
Actif

Douglas
Stratovolcan actif à l'Holocène

Buzzard Creek
Volcan explosif, dernière éruption 3000 ans

Churchill
Volcan explosif a activités fréquentes depuis 2000ans.

Gordon
Age : quaternaire

Sanford
Coulées basaltiques 320 000ans

Redoubt
Stratovolcan, dernières éruptions : 1989-1990 avec perturbations du trafic aérien.

Hayes
Stratovolcan, dernière éruption 1000ans

Séismes notables depuis 1899.
Cliquer sur le point pour connaitre la magnitude du séisme et sa date.

Magnitude du séisme : 5.3

Magnitude du séisme : 5

Magnitude du séisme : 5.7.

Magnitude du séisme : 5.

Magnitude du séisme : 5.9

Séisme de magnitude : 7.9

Séisme de magnitude 8.3

Séisme de magnitude : 7.1

Séisme de magnitude : 7.2

Séisme de magnitude :8.3

Magnitude du séisme : 6.4

Mahnitude du séisme : 5.5

magnitude du séisme : 5

Magnitude du séisme :5.4

Magnitudedu séisme : 5.2

magnitude du séisme : 5.1

Magnitude du séisme : 5.2.

Magnitude du séise : 5.5

Magnitude du seisme : 6.2.

Limites des plaques, failles majeures et sens des mouvements tectoniques
Cliquer sur les failles et les frontières de plaques pour connaitre leur noms.

Front de subduction Aleutien

Limites du Bloc Yakutat.

Denali Fault

BruinBay Fault

Iliamna Fault

Risques liés à des instabilités

Glissements de terrain

Glissement de terrain de Storegga

Storegga slide
Age : 8200 ans
Volume de sédiments déplacés : 3000 km3

Tsunamites : dépots sédimentaires liés au Tsunami

6 à 7 m

3 à 4 m

3 à 6 m

Dépots de tsunamite.
Photo du dépôt de tsunamites de Maryton.
la couche de tsunamite est grise et intercalée entre deux niveaux bruns de tourbes

présence de tsunamite

Dépots de tsunamite.
Photographie de l'affleurement de tsunamite à Druridge :

Dépots de tsunamite.
Photo de l'affleurement de tsunamite à Sullom Voe.
le dépots correspond à la couche sableuse gris entre les deux couches de tourbe (noires).

Terres inondées par le Tsunami.
Pendant la dernière glaciation une vaste surface de terre, le Doggerland, reliait le Royaume Uni aux Pays Bas, au Danemark et l'Allemagne du Nord.
Le Doggerland était habité par des peuplades du Mésolithique.
A la fin de la glaciation les eaux sont montées et seuls quelques haut fonds étaitent encore immergés avec des altitudes ne dépassant pas les 5 m au dessus du niveau de la mer.
Les travaux de modellisation 3D du Tsunami (voir la modellisation sur le film suivant de la min 1,20 à 1,50 , d'après Hill et al. 2014) estiment que la vague du Tsunami (atteignant au moins 5m à cet endroit) a frappé ces haut-fonds et les as décapé de leurs niveaux superficiels. Innondant ainsi définitivement ces terres.

Doggerland

Côte anglaise

Glissement de terrain de Traenadjupet

Traenadjupet slide
Traenadjupet slide.

Tsunami

Séisme de Tohoku
Les impacts du séisme destructeur du 11 mars 2011 de magnitude 9 sont aussi marins.
En effet des études menées 36 et 98 jours après le séisme ont montrés que le fond marin et les sédiments ont étés affectés par les variations de la pression de l'eau liées aux secousses.
Les mesures ont montrer un important rejet de méthane du sédiment.
Les mesures ont ensuite été comparées à celles effectuées par la campagne 186 ODP31
Oûtre la quantité de méthane dans l'eau, l'analyse des isotopes du Carbone et de l'hydrogène sont mesurées.
Ces mesures permettent de déterminer l'origine profonde ou superficielle du méthane libéré et ainsi d'évaluer l'importance du remodelage des compartiements du prisme.
Lien vers un graphique compilant les mesures effectuées sur les différents sites. d'après les travaux de Kawagucci et al., 2012.

Données sur le séisme

Maximum d'amplitude d'élévation de l'eau suite au tsunami
Evaluation de l'élévation du niveau de l'eau en cm pendant les 24 heures qui ont suivie le tremblement de terre deu 11 mars 2011.
données de la NOAA calculées d'après les données enregistrées.

Colorbar Legend

NOAA logo

2011-03-11 tsunami forecast maximum amplitude
The Honshu tsunami was generated by a Mw 8.9 earthquake (38.322°N, 142.369°E ), at 05:46 UTC, 130 km (80 miles) E of Sendai, Honshu, Japan (according to the USGS). In approximately 3 hours, the tsunami was first recorded at DART® buoy 32412. Forecast results shown below were created with the NOAA forecast method using MOST model with the tsunami source inferred from DART® data.
Model amplitudes calculated with the MOST forecast model. Filled colors show maximum computed tsunami amplitude in cm during 24 hours of wave propagation.

Epicentre du séisme de Tohoku
Magnitudedu séisme : 9
Date : 11 mars 2011

recherche effectuée

Site de prélèvement d'échantillon R

Site de prélèvement d'échantillon N1

Site de prélèvement d'échantillon N2

Site de prélèvement d'échantillon N3

Transect tohoku

Expedition ODP: 186
Western Pacific Geophysical Observatory

IODP Expedition Database
Metadata
Expedition: | 186
Site: | 1150
Hole: | A
Program: | ODP
Water Depth: | 2680.8 m
Core Recovered: | 566.4 m
Data
Core Data
VCD
Publication
Scientific Prospectus
Preliminary Report
Initial Report Volume
Scientific Report Volume

IODP Expedition Database
Metadata
Expedition: | 186
Site: | 1150
Hole: | B
Program: | ODP
Water Depth: | 2680.8 m
Core Recovered: | 269.29 m
Data
Core Data
Log Data
VCD
Publication
Scientific Prospectus
Preliminary Report
Initial Report Volume
Scientific Report Volume

IODP Expedition Database
Metadata
Expedition: | 186
Site: | 1150
Hole: | C
Program: | ODP
Latitude: | 39.182
Water Depth: | 2680.7 m
Data
Core Data
VCD
Publication
Scientific Prospectus
Preliminary Report
Initial Report Volume
Scientific Report Volume

Hole: | D
Latitude: | 39.182

Hole: | A
Latitude: | 38.752
Core Recovered: | 707.6 m

Hole: | B

Hole: | C
Longitude: | 143.334

Hole: | D
Log Data

données géologiques sur les modiffications du prisme d'accrétion après le séisme0

Sans titre - Trajet
Faille inverse à déversement vers l'Est.

Front de subduction
Fosse du Japon, lieu de convergence de la Plaque Pacifique et de la Plaque Eurasiatique.

Faille normale.
Bascule et enfoncement du compartiment Ouest.
Cette faille est importante car elle se poursuit à plus de 8km en profondeur dans le sédiment et est en contact direct avec les basaltes de la plaque plongeante

Faille inverse, sub-horizontale à déversement vers l'Est.

Compartiment sédimentaire soulevé après le séisme.

Faille inverse à déversement vers l'Est.

Risques liés aux variations climatiques

Données atmosphériques (NOAA)
La concentration troposphérique moyenne en méthane dans l'hémisphère nord est de l'ordre de 1893 ppb (mesure de 2012, CDIAC)

9 aout 2014 après midi
concentration atmosphérique en méthane à 6041 m d'altitude : 2441 ppb

12 aout 2014 matin
concentration atmosphérique en méthane à 6041 m d'atlitude : 2208 ppb

12 aout 2014 après midi
concentration atmosphérique en méthane à 6041 m d'altitude : 2363 ppb

Torches atmosphériques de méthane.
Localisation des centres d'éruption atmosphérique (torches) de méthane.
(selon Polar View : AIRS)

Torches à concentration extrème.

Toche émettant des concentrations extrèmes de méthane dans l'atmosphère.

Concentrations extrèmes en méthane émise par la torche.

Troches à concentration très importante.

Toche émettant des concentrations très importantes de méthane dans l'atmosphère.

Toche émettant des concentrations importantes de méthane dans l'atmosphère.

Sans titre - Trajet
Toche émettant des concentrations très importantes de méthane dans l'atmosphère.

Torches à concentration importante.

Torches à concentration modérée.

Toche émettant des concentrations modérées de méthane dans l'atmosphère.

Mouvements des masses d'eaux intermédiaires.
Dans l'océan Arctique les eaux sont subdivisés en 3 couches :
- la couche superficielle d'environ 150 m d'épaisseur, moins salée (à cause des apports fluviaux, pluviaux et de la fonte des glaces), à température principalement négative.
- la couche intermédiaire qui descend jusque 900 -1000 m, plus chaude (> 0° C) et plus salée (>35%°).
- la couche profonde jusqu'au fond, à peine moins salée, mais de température à nouveau légèrement négative.
Ces eaux sont alimentées par :
- le Gulf Stream (courant chaud qui remonte des Caraïbes) qui en bifurquant vers le nord donne le courant Nord Atlantique.
- le courant Nord Pacifique assez froid et superficiel.
- les grands fleuves Sibériens et Nord Américains.

Circulation des masses d'eaux.

température des eaux

Flux de chaleur apporté par le Gulf Stream.
Depuis la fin des années 1990, les mesures de la température des eaux de la branche septentrionale du Gulf Stream qui donne le courant Nord Atlantique a augmenté d'au moins un degrès.

Flux de chaleur approté par les fleuves.
Pendant l'été, les grands fleuves de Sibérie, d'Alaska et du Canada drainent des quantités gigantesques d'eaux douces qui s'écoulent à des températures supérieuses à zéro, et provoquent le réchauffement de la mer d'un gradient compris entre +0.4 et +0.7°C.

Apport thermique par les fleuves

Epaisseurs simulées des couches contenant potentiellement des hydrates de méthanes dans les sédiments en 1870 at en 2100.
Données issues de : "Stabilising Climate to Avoid Dangerous Climate Change" - a summary of "Relevant Research at the Hadley Centre", Hadley Centre, 2005.

Cliquer sur les plages colorées pour en connaitre la profondeur.

épaisseur :

épaisseur:

épaisseur :
plus de 300m

épaisseur :
olus de 300m

épaisseru :

épaisseur

épzisseur :

o à 10 m