Marine Biogeochemie

Teilprojekt A4- Modellierung

Die Bildung submariner Gashydrate und ihre räumliche Verteilung im Untergrund hängt von einer Vielzahl sensitiver Parameter ab (z.B. in situ Methan-Bildungsraten; Zufluß gelösten und gasförmigen Methans; Existenz von Aufstiegswegen; Porosität und Permeabilität der Sedimente). Derzeit ist die Quantifizierung der Vorkommen daher noch immer großen Unsicherheiten unterworfen. Im beantragten Projekt soll die Bildung von Gashydraten für ausgewählte Regionen anhand numerischer Modelle simuliert und so ihre 3D Verteilung in den Sedimenten ermittelt werden. Hierbei soll neben der räumlichen Verteilung auch die zeitliche Dynamik hinsichtlich der langfristigen Stabilität von Gashydratvorkommen untersucht werden.

Methoden
Basierend auf dem numerischen Modell „PetroMod“ der Firma IES, einem Standard zur Exploration von Öl- und Gaslagerstätten in Erdölindustrie, soll ein 3D-Modell zur Darstellung submariner Gashydratvorkommen entwickelt werden. Hierzu müssen vor allem biogeochemische Ansätze zu Bildungs- und Fällungskinetiken von Gashydraten implementiert sowie die zeitliche und räumliche Auflösung des Basismodells erweitert werden. Durch die geplante Entwicklung werden vor allem Fortschritte hinsichtlich der Modellierung von Wegsamkeiten in konsolidierten Sedimenten für die Gas- und Fluidmigration und somit die potentielle Anreicherung von Gashydraten erwartet.

3D Beckenmodelle für Gashydrat-Stabilitätsfelder. Graues Volumen: Temperaturzone (8°C bis 16°C). Braunes Volumen: Hydratführendes Tiefenintervall (400m bis 1100m). Rote Linien: Enstehung von Frakturen, die Blasenmigration zulassen.

Literatur

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DOI/URL

Clennell, M., Hovland, M., Booth, J.S., Henry, P. & Winters, W.J.

Formation of natural gas hydrates in marine sediments 1. Conceptual model of gas hydrate growth conditioned by host sediment properties

1999

Journal of Geophysical Research-Solid Earth
Vol. 104(B10), pp. 22985-23003 

article

 

Haeckel, M., Boudreau, B.P. & Wallmann, K.

Bubble-induced porewater mixing: A 3-D model for deep porewater irrigation

2007

Geochimica et Cosmochimica Acta
Vol. 71, pp. 5135–5154 

article

DOI  

Haeckel, M., Suess, E., Wallmann, K. & Rickert, D.

Rising methane gas bubbles form massive hydrate layers at the seafloor

2004

Geochimica Et Cosmochimica Acta
Vol. 68(21), pp. 4335-4345 

article

DOI  

Hensen, C. & Wallmann, K.

Methane formation at Costa Rica continental margin - constraints for gas hydrate inventories and cross-decollement fluid flow

2005

Earth and Planetary Science Letters
Vol. 236(1-2), pp. 41-60 

article

DOI  

Luff, R. & Wallmann, K.

Fluid flow, methane fluxes, carbonate precipitation and biogeochemical turnover in gas hydrate-bearing sediments at Hydrate Ridge, Cascadia Margin: Numerical modeling and mass balances

2003

Geochimica Et Cosmochimica Acta
Vol. 67(18), pp. 3403-3421 

article

DOI  

Milkov, A.V.

Molecular and stable isotope compositions of natural gas hydrates: A revised global dataset and basic interpretations in the context of geological settings

2005

Organic Geochemistry
Vol. 36(5), pp. 681-702 

article

DOI  

Schmidt, M., Hensen, C., Morz, T., Muller, C., Grevemeyer, I., Wallmann, K., Mau, S. & Kaul, N.

Methane hydrate accumulation in "Mound 11" mud volcano, Costa Rica forearc

2005

Marine Geology
Vol. 216(1-2), pp. 83-100 

article

DOI  

Sloan, E.D.J. & Koh, C.

Clathrate hydrates of natural gases

2008

, pp. 537-628 

inbook

URL 

Tishchenko, P., Hensen, C., Wallmann, K. & Wong, C.S.

Calculation of the stability and solubility of methane hydrate in seawater

2005

Chemical Geology
Vol. 219(1-4), pp. 37-52 

article

DOI  

Torres, M.E., Wallmann, K., Trehu, A.M., Bohrmann, G., Borowski, W.S. & Tomaru, H.

Gas hydrate growth, methane transport, and chloride enrichment at the southern summit of Hydrate Ridge, Cascadia margin off Oregon

2004

Earth and Planetary Science Letters
Vol. 226(1-2), pp. 225-241 

article

DOI  

Tréhu, A., Torres, M., Bohrmann, G. & Colwell, F.

Leg 204 synthesis: Gas hydrate distribution and dynamics in the central Cascadia accretionary complex.

2006

Proceedings of the Ocean Drilling Program, Scientific Results, pp. 1-41 

incollection

DOI  

Wallmann, K., Aloisi, G., Haeckel, M., Obzhirov, A., Pavlova, G. & Tishchenko, P.

Kinetics of organic matter degradation, microbial methane generation, and gas hydrate formation in anoxic marine sediments

2006

Geochimica Et Cosmochimica Acta
Vol. 70(15), pp. 3905-3927 

article

DOI  

Wellsbury, P., Goodman, K., Barth, T., Cragg, B.A., Barnes, S.P. & Parkes, R.J.

Deep marine biosphere fuelled by increasing organic matter availability during burial and heating

1997

Nature
Vol. 388(6642), pp. 573-576 

article

URL

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