A6 Libération brutale de liquide

Topique

La libération brutale de fluides englobe des phénomènes où de grands volumes de fluides sont violemment expulsés du sous-sol : coulées de boue, dégagements soudains de méthane provenant d’hydrates sous-marins, liquéfaction des sols saturés due aux séismes et explosions sédimentaires soudaines comme celle survenue à Lusi, à Java, en 2006. Ces phénomènes de libération brutale de fluides sont fréquents sur les marges continentales actives et dans les zones de convergence des plaques, où les fluides sous surpression souterraine cherchent constamment à remonter à la surface.

La liquéfaction sismique se produit lorsque du sable fin, saturé d’eau et incapable de la drainer à temps, subit la charge dynamique des ondes de cisaillement générées par un séisme. La pression de l’eau dans les pores du sable augmente jusqu’à égaler la contrainte verticale totale que supporte le sol. Lorsque ces deux contraintes s’équilibrent, la contrainte effective qui maintenait la cohésion des grains de sable chute à zéro, transformant momentanément le sol en un fluide. Pour évaluer le risque de liquéfaction d'un sol, on compare le rapport de contrainte cyclique, qui mesure la sollicitation du sol par le séisme, au rapport de résistance cyclique, qui mesure la capacité du sol à résister à cette sollicitation.

Le dégagement soudain de méthane provenant d'hydrates de gaz sous-marins représente une rétroaction climatique potentiellement catastrophique, car ces hydrates de gaz ne sont stables que sous haute pression et basse température. Le réchauffement des fonds marins peut déclencher une dissociation autocatalytique de ces hydrates de gaz : cette dissociation libère du méthane, qui contribue à réchauffer les fonds marins environnants. Ce réchauffement supplémentaire déclenche la dissociation d'autres hydrates de gaz, libérant ainsi encore plus de méthane dans un cycle auto-entretenu. Ce méthane libéré est particulièrement préoccupant car il retient 86 fois plus de chaleur que le dioxyde de carbone sur une période de 20 ans.

Le comportement attendu de ces hydrates de gaz sous-marins est que la zone où ils deviennent instables migrera vers de plus grandes profondeurs à mesure que le réchauffement des océans progresse, de sorte qu'une portion toujours croissante des hydrates de gaz du fond marin est exposée aux conditions de pression et de température qui peuvent déclencher la libération brutale de fluides décrite au début de ce compte rendu.

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