Hydrates de méthane (bandes blanches) dans des sédiments marins. © Wusel007, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0
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Quelle est l’origine des hydrates de méthane ?

Question/RéponseClassé sous :Géologie , gaz à effet de serre , Arctique
 

Dans un contexte de réchauffement climatique, la fonte des hydrates de méthane est une préoccupation majeure qui pourrait impacter de façon significative l'évolution actuelle du climat. Petite présentation de ces glaces de gaz et de leur origine.

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Les hydrates de gaz, et notamment les hydrates de méthane, sont des composés solides résultant de la cristallisation d'un mélange d'eau et de méthane. Des molécules de gaz se retrouvent ainsi emprisonnées dans un réseau de molécules d'eau qui forment une sorte de cage. Dans la nature, ces hydrates de gaz se retrouvent sous forme de glace présente dans les sédiments des fonds marins et plus particulièrement au niveau des plateaux et talus continentaux. Ils sont également présents dans le pergélisol des zones arctiques.

Hydrates de méthane © Wusel007, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

Le méthane provient de la décomposition de la matière organique

Les hydrates de méthane se forment lors du dépôt des sédiments et de la décomposition de la matière organique qu'ils contiennent. En effet, les marges continentales sont d'importants lieux de dépôts sédimentaires chargés en matière organique. Sous l'action des bactéries anaérobies, cette matière organique va progressivement se décomposer et former du méthane en deux semaines environ. Les molécules de méthane ainsi libérées vont migrer vers la surface à travers les sédiments sous forme de gaz libre (bulles) ou dissous.

Sous certaines conditions de pression et température, ces molécules vont s'associer à des molécules d'eau pour former un solide stable : les hydrates de méthane. Le même processus intervient dans le pergélisol, même si les conditions de pression sont très différentes. C'est ici la faible température, inférieure à 0 °C, qui va maintenir les hydrates sous forme stable jusqu'à 1.000 mètres de profondeur. En milieu marin, le champ de stabilité des hydrates de méthane se situe pour des températures entre 0 et 13 °C et des pressions comprises entre 30 et 110 bars.

Un hydrate de méthane sera donc sous forme de glace pour une température de 7 °C s'il est enfoui sous 600 mètres de sédiments. Mais il commencera à fondre pour une augmentation de la température de moins de 1 °C. De manière générale, les hydrates de méthane se trouvent majoritairement dans les 500 premiers mètres de sédiments déposés sur le fond océanique.

Répartition des réservoirs connus d'hydrates de méthane. © US Gov, Wikimedia Commons, domaine public

À titre de comparaison, les hydrates de gaz sont stockés dans des réservoirs peu profonds par rapport aux gisements de gaz naturel conventionnels qui sont souvent situés à plus de 2.000 mètres de profondeur.

La fonte des hydrates de méthane : une préoccupation majeure

Lorsque les hydrates de méthane fondent, ils libèrent 164 cm3 de gaz par cm3 de glace. Leur déstabilisation est donc un élément critique pour le climat, sachant que le méthane est un gaz à fort effet de serre. En plus de l'effet néfaste de la libération de grandes quantités de méthane dans l'atmosphère, la fonte des hydrates de gaz peut entrainer d'autres conséquences, comme l'instabilité des pentes.

En effet, la fonte de ces glaces particulières provoque des « trous » dans la pile sédimentaire déposée dans la pente du talus continental qui devient instable. Il semblerait que, lors des réchauffements climatiques ayant suivi les dernières glaciations, la fonte des hydrates de méthane aurait entrainé d'importants glissements de terrain sous-marins, potentiellement à l'origine de tsunamis dévastateurs.

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