Modeling changes in hydrate stabilities associated with Arctic warming and its impact on slope instabilities

Khokan Debnath, Jocelyn L. Hayley, Jeffrey A. Priest

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoEdmonton 2018: 71st Canadian Geotechnical Conference; 13th joint with IAH-CNC

Session: Cold Regions and Permafrost Geotechnics II

ABSTRACT: Large volumes of methane hydrate exist within marine sediments across the Arctic region, such as sediments on the continental margin of the Beaufort Sea. The low temperatures and high pressures required for hydrate stability, and the cold water in this region leads to hydrate being formed at comparatively shallower depths relative to other oceanic sediments. Because of global warming, it is estimated that the ocean bottom temperature of the Arctic region has increased If this trend in increasing ocean bottom temperature were to continue, hydrate dissociation within the sediment may occur potentially causing slope instabilities. In this paper, changes in the seabed geothermal conditions were modeled to estimate the reduction in the hydrate stability zones within the sediment on the continental margin. The change in sediment strength due to gas hydrate dissociation has been incorporated as input variables in to a slope stability model to determine changes in factor of safety associated with hydrate dissociation and assess the potential for slope instabilities.

RÉSUMÉ: D'importants volumes d'hydrate de méthane existent dans les sédiments marins de la région Arctique, tels que les sédiments sur la marge continentale de la Mer de Beaufort. Les basses températures et les pressions élevées requises pour la stabilité des hydrates et l'eau froide dans cette région conduisent à la formation d'hydrates à des profondeurs relativement plus faibles par rapport aux autres sédiments Océaniques. En raison du réchauffement planétaire, on estime que la température du fond Océanique de la région Arctique a augmenté de plus de 1 °C depuis 1979. Si cette tendance à l'augmentation des températures du fond Océanique se poursuit, une dissociation hydrique pourrait se produire. Dans cet article, les changements dans les conditions géothermiques du fond marin ont été modélisés pour estimer la réduction des zones de stabilité des hydrates dans les sédiments de la marge continentale. La modification de la résistance des sédiments due à la dissociation des hydrates de gaz a été incorporée comme variables d'entrée dans un modèle de stabilité des pentes pour déterminer les changements du facteur de sécurité associés à la dissociation des hydrates et évaluer le potentiel d'instabilité des pentes.

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