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Les hydrates de méthane ou Clathrates

 

  • Importance des Clathrates  ou hydrates de méthane

On estime aujourd'hui que les hydrates de méthane des fonds océaniques contiennent deux fois plus en équivalent carbone que la totalité des gisements de gaz naturel, de pétrole et de charbon connus mondialement 

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  • Définition :

Les hydrates sont des substances ressemblant à de la glace. Ce sont des solides cristallins. Ils sont constitués d'une molécule gazeuse de méthane entourée par des molécules d'eau.

1 m3 d'hydrate correspond à 164 m3 de gaz + 0 .8 m3  d'eau

 USGS

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  • Localisation :  
    • sur les plateaux ou les talus continentaux (points jaune
    • dans le pergélisol partout dans le monde (points roses)

carte, extraite de Sues, Bohrmann, Greinert et Lausch (Pour la Science, octobre 1999), montrant la répartition des gisements connus d'hydrates de méthane dans le monde.

cartmde.jpg

  •  Conditions de formation

Sur la marge des plateaux continentaux et sur les talus une importante quantité de matière organique se dépose et est incorporée dans les sédiments. Ces matières organiques, sous l'action des bactéries anaérobies vont se transformer en méthane et dans certaines conditions de température et de pression en hydrates de méthane.

On retrouve aussi des hydrates de méthane dans les pergélisols, un grand volume de matières organiques terrestres accumulées dans les sols est transformé en méthane. Les pressions y sont faibles, mais la température est très froide, bien au-dessous de 0°C.

Le méthane se forme en deux semaines. 

(CH20)106(NH3)16(H2PO4)->   53CO2+53CH4+16NH3+H2PO4

hydblockr.jpg

 

 

 

 

 

 

 

 

(from Sloan, 1990)

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Un hydrate de méthane qui se trouve dans les sédiments océaniques par 600 mètres de fond à 7°C est stable; il deviendra instable avec une augmentation de température de moins de 1°C. La glace fond et libère son gaz méthane ( 164 centimètres cubes de gaz par centimètre cube de glace).

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  • Intérêts des clathrates

Il est important d'étudier les hydrates de méthane  pour plusieurs raisons :

    • Ils contiennent une grande quantité de méthane et peuvent constituer une source d'énergie

    • Le méthane est un gaz à effet de serre 10 fois plus efficace que le dioxyde de carbone.

Les changement de pression de l'eau dus à un changement du niveau de la mer peuvent produire d'immenses glissements de terrain sous-marins sur le talus continental avec libération du méthane et augmentation de la température.

 Le réchauffement global pourrait faire baisser le niveau des océans d'au moins 1,5 m, en libérant  une partie des gaz emmagasinés au fond de la mer.

En fondant, les clathrates laisseront donc un grand vide, que l'eau viendra occuper.

gas-hydrates-5r.jpg
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La fonte d'un grand nombre de clathrates pourrait donc alimenter une hausse supplémentaire de la température, ce qui à son tour ferait fondre d'autres clathrates, fonte des glaciers et élévation du niveau de la mer.

Un cercle vicieux de ce genre semble avoir contribué à une baisse massive du niveau des mers voilà 60 millions d'années. La température des océans à cette époque était 4 degrés plus élevée qu'aujourd'hui. 

gas-hydrates-6r.jpg

Schéma du cycle superficiel du carbone incluant les hydrates de méthane.

D'après http://ethomas.web.wesleyan.edu/ees123/clathrate.htm 2003

 

 

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  • Manifestation possible des hydrates de méthane au Toarcien et à l'Aptien inférieur

  • Rôle possible du dégazage d'hydrates de méthane lors du passage du dernier épisode glaciaire à l'Holocène

  • rôle possible du dégazage d'hydrates de méthane à la charnière Paléocène/Eocène ( LPTM = Late Paleocene Thermal Maximum )

  • rôle possible du dégazage d'hydrates de méthane lors des glaciations néoprotérozoïques ( -750 - -600 Ma)

http://woodshole.er.usgs.gov/project-pages/hydrates/what.html

http://www.netl.doe.gov/scng/hydrate/.
http://marine.usgs.gov/fact-sheets/gas-hydrates/title.html.

http://ethomas.web.wesleyan.edu/ees123/clathrate.htm