Dynamics of gas hydrate-bearing pockmarks : learnings from two cases studies from the Gulf of Guinea

par Alexis De Prunelé

Thèse de doctorat en Chimie marine

Sous la direction de Louis Géli et de Livio Ruffine.

Le président du jury était Ricardo Riso.

Le jury était composé de Livio Ruffine, Ricardo Riso, Pierre Henry, Hailong Lu, Claire Bassoulet, Denis Levache.

Les rapporteurs étaient Pierre Henry, Hailong Lu.


  • Résumé

    Cette étude doctorale a consisté à décrire la dynamique géochimique de deux pockmarks à hydrates de gaz de la marge africaine en considérant deux approches différentes. La première zone d’étude, appelée Preowei, est située au large du Nigéria. Elle est caractérisée par un grand nombre de pockmarks de tailles différentes, plus ou moins proche les uns des autres. Les analyses géochimiques des échantillons de fluides interstitiels, combinées aux données géophysiques (séismiques) ont permis de mieux comprendre le schéma de migration des hydrocarbures pour un ensemble composé de quatre pockmarks très rapprochés. L’utilisation de ces données géochimiques dans un modèle de transport- réaction a conduit à une datation de plusieurs séquences de libération de gaz au sein de ces structures. Un schéma conceptuel décrivant les processus de formation et d’évolution temporelle des pockmarks a été proposé pour synthétiser les conclusions obtenues. Finalement, cette étude a montré que l’ensemble des pockmarks étudiés sont actifs depuis 2700 ans, qu’ils sont en phase de formation d’hydrates pour certains, et de carbonates pour d’autres. La deuxième structure étudiée est le pockmark Regab. Il est situé au large du Gabon, au nord du canyon sous-marin alimenté par le fleuve Congo. Il est caractérisé par la présence d’hydrates affleurant et une faune abondante et très variée sur toute sa surface. L’originalité de ce travail a été d’étudier la distribution de la mégafaune présente sur ce pockmark en fonction de la nature des fluides qui migrent dans le sédiment superficiel, et qui est libérés dans la colonne d’eau. Une attention particulière a été portée au méthane car c’est un élément central dans le cycle énergétique des microorganismes qui vivent en symbiose avec cette mégafaune. Trois nouveaux habitats ont été étudiés. Les données obtenues, associées à celle de la littérature ouverte, renforcent les conclusions des travaux antérieurs. Les Mytilidés ont besoin de très fortes concentrations de méthane pour se développer. Elles colonisent les zones de sortie de bulles et celle caractérisées par des hydrates affleurants. Les tapis bactériens sont associés à des zones où l’oxydation anaérobique du méthane se déroule dans le sédiment superficiel, avec une méthanogenèse dans la couche sous-jacente. Les Vésicomydé polychètes vivent dans des zones pauvres en méthane et sont très sensibles à sa variation de concentration.

  • Titre traduit

    Etude de la dynamique des pockmarks associés à la présence d'hydrates de gaz : enseignements généraux à partir de deux cas d'école situés sur la marge africaine


  • Résumé

    The present work describes the dynamics of two pockmark areas, off West Africa. The intention is to propose two different approaches to study the relationships between fluid migration and pockmarks. The first investigated area corresponds to a pockmark cluster called Preowei, located off Nigeria. Geochemical analyses and modeling were combined with seismic data to detail the hydrocarbon migration pattern at this area, with implication on both the pockmark formation and the evolution of their morphology. The proposed interpretation seeks to identify the conceptual bases of pockmark evolution over time at this area. It is argued that the cluster has been active for at least 2700 years, and it is still at the stage of hydrate formation for some pockmarks and carbonate formation for other. The second investigated pockmark, called Regab, is located off Gabon. It is a giant pockmark of 800-m diameter, characterized by an ecosystem rich in fauna, with a large variety of living species. The main core of the work done on this pockmark was focused on finding a link between the fluid chemistry and the spatial distribution of the living communities which populate it. This was achieved by combining new geochemical and bathymetric results with a well-compiled dataset from the literature.


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