Evaluation and modelling of the response of gas hydrate reservoirs to changing environmental conditions across a high-latitude continental margin

Thomas Mestdagh
Methaanhydraten en de opwarming van het klimaat: zal een slapende reus ontwaken? Enorme hoeveelheden methaan zitten in de vorm van methaanhydraat opgeslagen onder de oceaanbodem en in permafrost. Gedurende de afgelopen decennia hebben wetenschappers de alarmbel geluid over de mogelijkheid dat deze ijsachtige vaste stof zal beginnen smelten onder invloed van de klimaatopwarming, en dit voornamelijk nabij de polen. Methaan, een sterk broeikasgas, kan op deze manier vrijkomen en in de atmosfeer belanden, wat een bijkomstige opwarming zou veroorzaken.

Evaluation and modelling of the response of gas hydrate reservoirs to changing environmental conditions across a high-latitude continental margin

Methaanhydraten en de opwarming van het klimaat: zal een slapende reus ontwaken?

Enorme hoeveelheden methaan zitten in de vorm van methaanhydraat opgeslagen onder de oceaanbodem en in permafrost. Gedurende de afgelopen decennia hebben wetenschappers de alarmbel geluid over de mogelijkheid dat deze ijsachtige vaste stof zal beginnen smelten onder invloed van de klimaatopwarming, en dit voornamelijk nabij de polen. Methaan, een sterk broeikasgas, kan op deze manier vrijkomen en in de atmosfeer belanden, wat een bijkomstige opwarming zou veroorzaken. Dit feedbackmechanisme zou catastrofale gevolgen kunnen hebben, in die mate dat er zelfs hier en daar gewaarschuwd wordt voor een ‘Arctic Armageddon’. Moeten we ons zorgen beginnen maken?

We kunnen er niet meer omheen: de temperatuur in de atmosfeer en oceanen stijgt, en onheilsberichten over de mogelijke impact op de mens en ecosystemen bereiken steeds vaker onze media. Volgens het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), het klimaatpanel van de Verenigde Naties, bestaat er geen twijfel meer over dat de mens hier verantwoordelijk voor is, door het massaal uitstoten van broeikasgassen zoals methaan en koolstofdioxide. Waar de klimaatmodellen van het IPCC vooralsnog weinig belang aan hechten, is het vrijkomen van natuurlijk methaan uit methaanhydraatreservoirs, die wereldwijd voorkomen in oceaanbodemsedimenten en permafrost. Methaanhydraat is een ijsachtige vaste stof, opgebouwd uit kooivormige roosters van watermoleculen waarbinnen een methaanmolecule gevangen zit. Deze structuur is uitsluitend stabiel bij lage temperatuur en hoge druk. Naar analogie met het smelten van ijs beginnen methaanhydraten ook te smelten wanneer hun smelttemperatuur overschreden wordt, bijvoorbeeld ten gevolge van het opwarmen van de oceaan of de atmosfeer. Hierbij stort de hydraatstructuur in en wordt methaan als een vrij gas losgelaten. Als de gasbellen de opwaartse reis – eerst door de poriënruimte van de sedimenten en nadien ook doorheen het oceaanwater – overleven, kunnen ze uiteindelijk in de atmosfeer terecht komen. Het gevolg hiervan is een stijging in de atmosferische broeikasgasconcentratie, en dus een bijkomstig opwarmingseffect dat het verdere smelten van methaanhydraat in stand houdt of zelfs versterkt. Men verwacht dat dit effect zich het eerst nabij de polen zal manifesteren, omdat de klimaatsverandering er het meest uitgesproken is en methaanhydraten er bij ondiepere waterdieptes voorkomen.

ControverseOm de draagwijdte van dit feedbackmechanisme te evalueren, is het cruciaal te weten hoeveel en hoe snel hydraatreservoirs zullen krimpen. De ‘believers’ van een nakend rampscenario beroepen zich op het feit dat de hoeveelheid methaan in hydraatreservoirs, vergelijkbaar met de wereldwijde reserves aan fossiele brandstoffen, enorm is, en veronderstellen dat een aanzienlijk deel ervan op een termijn van tientallen tot honderden jaren in de atmosfeer kan terecht komen. Dit zou betekenen dat de huidige klimaatopwarming tijdens de komende eeuw (Ant)Arctische methaanhydraten kan doen smelten. De ontdekking van ‘gaspluimen’ in de waterkolom net boven de oceaanbodem ten westen van Spitsbergen doet volgens hen vermoeden dat dit proces zelfs vandaag al aan de gang is. Bovendien dichten ze methaanhydraten niet enkel een belangrijke rol toe in de hedendaagse klimaatverandering, maar ook in snelle klimaatschommelingen die zich veelvuldig hebben voorgedaan doorheen de geologische geschiedenis.

Deze theorieën over snelle transfers van methaan uit hydraatreservoirs naar de atmosfeer zijn echter controversieel. Ze komen vaak voort uit spectaculaire, maar erg lokale observaties, die vervolgens eerder speculatief naar een globale schaal geëxtrapoleerd worden. Een aantal belangrijke processen worden bovendien vaak over het hoofd gezien. Ten eerste leren vormingsmodellen ons dat methaanhydraten doorgaans niet helemaal tot aan, maar slechts tot op enkele tientallen tot honderden meter diepte onder de zeebodem voorkomen. Een temperatuurstijging van het oceaanwater net boven de zeebodem zal bijgevolg tijd nodig hebben om in de ondergrond te propageren tot op de diepte waar hydraten zich bevinden. Ook het smeltproces zelf vertraagt de opwarming van de ondergrond, omdat dit gepaard gaat met het verbruiken van latente warmte. Dit houdt in dat, zolang methaanhydraat aan het smelten is, er wel warmte wordt toegevoegd, maar dat de temperatuur constant op de smelttemperatuur blijft. In hydraatreservoirs in permafrost is dit vertragingseffect nog sterker, omdat hier ook het smelten van ijs moet ingecalculeerd worden. Ten slotte gaat een temperatuurstijging vaak gepaard met een sterke zeespiegelstijging (bv. meer dan 100m tijdens de opwarming na de laatste ijstijd, zo’n tienduizend jaar geleden). Dit zorgt voor een toename van de druk in de onderliggende sedimenten, wat de stabiliteit van methaanhydraten net bevordert.

Bredere kijk en nieuw modelIn deze studie werd een nieuw model ontwikkeld dat tegemoet komt aan de nood om bovengenoemde factoren te combineren. Het model focust op het kwantificeren van de tijdschalen waarop methaanhydraten smelten. Doordat het model breed toepasbaar is, laat het toe de impact van klimaatveranderingen op de stabiliteit van hydraten in zowel permafrostbodems als mariene sedimenten te simuleren en te vergelijken. De resultaten geven aan dat methaanhydraten inderdaad kunnen smelten, maar op tijdschalen van tientallen duizenden tot honderden duizenden jaren. Alles in acht genomen blijkt het afsmelten van methaanhydraatreservoirs dus een traag en chronisch proces te zijn, eerder dan de snelle, catastrofale gebeurtenis waarmee sommige wetenschappers en media paniek zaaiden. De stabiliteit van hydraten in mariene reservoirs onder grote waterdieptes (waarin meer dan 95% van het globale volume aan methaanhydraat zich bevindt), wordt zelfs helemaal niet beïnvloed door de gesimuleerde klimaatveranderingen. Het model toont aan dat enkel methaanhydraten die zich aan of meteen onder de zeebodem bevinden op een snelle tijdschaal van tientallen tot honderden jaren kunnen smelten. De volumes methaan in deze ondiepe hydraatreservoirs zijn echter te klein om een significante impact op het klimaat te kunnen hebben. Zonder grote en snelle transfers van methaan is het dus weinig waarschijnlijk dat het gevreesde positieve feedbackeffect in de nabije toekomst zal optreden. Een bepalende rol voor methaanhydraten in ons klimaat lijkt hiermee uitgesloten. Het globale methaanhydraatreservoir moet als een natuurlijk, vrij onverstoorbaar fenomeen beschouwd worden, waarvan de omvang weliswaar voortdurend, maar relatief traag en weinig schommelt.

Dus moeten we ons nu zorgen beginnen maken? Waarschijnlijk niet. Ten minste toch niet over een toename van de atmosferische methaanconcentratie door het afsmelten van methaanhydraat. Maar toegegeven, zelfs zonder deze bijkomende bron van broeikasgas zijn de vooruitzichten in de rapporten van het IPCC al onheilspellend genoeg.

Bibliografie

Archer, D., 2007. Methane hydrate stability and antropogenic climate change. Biogeosciences 4, 521-544.

Archer, D., Buffett, B., 2005. Time-dependent response of the global ocean clathrate reservoir to climatic and anthropogenic forcing. Geochemistry, Geophysics, Geosystems 6.

Archer, D., Buffett, B., Brovkin, V., 2009a. Ocean methane hydrates as a slow tipping point in the global carbon cycle. Proc Natl Acad Sci U S A 106, 20596-20601.

Archer, D., Eby, M., Brovkin, V., Ridgwell, A., Cao, L., Mikolajewicz, U., Caldeira, K., Matsumoto, K., Munhoven, G., Montenegro, A., Tokos, K., 2009b. Atmospheric Lifetime of Fossil Fuel Carbon Dioxide. Annual Review of Earth and Planetary Sciences 37, 117-134.

Bard, E., Hamelin, B., Fairbanks, R.G., 1990. U-Th ages obtained by mass-spectrometry in corals from Barbados - Sea-level during the past 130,000 years. Nature 346, 456-458.

Behseresht, J., Bryant, S.L., 2012. Sedimentological control on saturation distribution in Arctic gas-hydrate-bearing sands. Earth and Planetary Science Letters 341, 114-127.

Berndt, C., Feseker, T., Treude, T., Krastel, S., Liebetrau, V., Niemann, H., Bertics, V.J., Dumke, I., Dunnbier, K., Ferre, B., Graves, C., Gross, F., Hissmann, K., Huhnerbach, V., Krause, S., Lieser, K., Schauer, J., Steinle, L., 2014. Temporal constraints on hydrate-controlled methane seepage off Svalbard. Science 343, 284-287.

Biastoch, A., Treude, T., Rüpke, L.H., Riebesell, U., Roth, C., Burwicz, E.B., Park, W., Latif, M., Böning, C.W., Madec, G., Wallmann, K., 2011. Rising Arctic Ocean temperatures cause gas hydrate destabilization and ocean acidification. Geophysical Research Letters 38, L08602.

Birchwood, R., Dai, J., Shelander, D., Boswell, R., Collett, T.S., Cook, A., Dallimore, S., Fujii, K., Imasato, Y., Fukuhara, M., Kusaka, K., Murray, D., Saeki, T., 2010. Developments in Gas Hydrates. Oilfield Review 22, 18-33.

Boswell, R., Collett, T.S., 2011. Current perspectives on gas hydrate resources. Energy & Environmental Science 4, 1206-1215.

Boswell, R., Rose, K., Collett, T.S., Lee, M., Winters, W., Lewis, K.A., Agena, W., 2011. Geologic controls on gas hydrate occurrence in the Mount Elbert prospect, Alaska North Slope. Marine and Petroleum Geology 28, 589-607.

Buffett, B., Archer, D., 2004. Global inventory of methane clathrate: sensitivity to changes in the deep ocean. Earth and Planetary Science Letters 227, 185-199.

Burwicz, E.B., Rüpke, L.H., Wallmann, K., 2011. Estimation of the global amount of submarine gas hydrates formed via microbial methane formation based on numerical reaction-transport modeling and a novel parameterization of Holocene sedimentation. Geochimica et Cosmochimica Acta 75, 4562-4576.

Caldwell, J., Kwan, Y.Y., 2004. Numerical methods for one-dimensional Stefan problems. Communications in Numerical Methods in Engineering 20, 535-545.

Cha, S.B., Ouar, H., Wildeman, T.R., Sloan, E.D., 1988. A third-surface effect on hydrate formation. Journal of Physical Chemistry 92, 6492-6494.

Chabert, A., Minshull, T.A., Westbrook, G.K., Berndt, C., Thatcher, K.E., Sarkar, S., 2011. Characterization of a stratigraphically constrained gas hydrate system along the western continental margin of Svalbard from ocean bottom seismometer data. Journal of Geophysical Research 116.

Clennell, M.B., Hovland, M., Booth, J.S., Henry, P., Winters, W.J., 1999. Formation of natural gas hydrates in marine sediments: 1. Conceptual model of gas hydrate growth conditioned by host sediment properties. Journal of Geophysical Research 104, 22985-23003.

Collett, T.S., 1993. Natural gas hydrates of the Prudhoe Bay and Kuparuk River area, North Slope, Alaska. AAPG Bulletin 77, 793-812.

Collett, T.S., Johnson, A.H., Knapp, C.C., Boswell, R., 2009. Natural Gas Hydrates: A Review, in: Collett, T.S., Johnson, A.H., Knapp, C.C., Boswell, R. (Eds.), Natural gas hydrates - Energy resource potential and associated geologic hazards: AAPG Memoir 89, pp. 146-219.

Collett, T.S., Lee, M.W., 2011. Downhole well log characterization of gas hydrates in nature - a review, Seventh International Conference on Gas Hydrates, Edinburgh, Scotland, United Kingdom.

Collett, T.S., Lee, M.W., Agena, W.F., Miller, J.J., Lewis, K.A., Zyrianova, M.V., Boswell, R., Inks, T.L., 2011. Permafrost-associated natural gas hydrate occurrences on the Alaska North Slope. Marine and Petroleum Geology 28, 279-294.

Dai, S., Lee, C., Santamarina, C.J., 2011. Formation history and physical properties of sediments from the Mount Elbert Gas Hydrate Stratigraphic Test Well, Alaska North Slope. Marine and Petroleum Geology 28, 427-438.

Davie, M.K., Buffett, B., 2001. A numerical model for the formation of gas hydrate below the seafloor. Journal of Geophysical Research 106, 497-514.

Davie, M.K., Buffett, B., 2003. A steady state model for marine hydrate formation: Constraints on methane supply from pore water sulfate profiles. Journal of Geophysical Research 108, 2495.

Davie, M.K., Zatsepina, O.Y., Buffett, B.A., 2004. Methane solubility in marine hydrate environments. Marine Geology 203, 177-184.

DeConto, R.M., Galeotti, S., Pagani, M., Tracy, D., Schaefer, K., Zhang, T., Pollard, D., Beerling, D.J., 2012. Past extreme warming events linked to massive carbon release from thawing permafrost. Nature 484, 87-91.

Dickens, G.R., 2003. A methane trigger for rapid warming? Science 299, 1017.

Dickens, G.R., 2011. Down the Rabbit Hole: toward appropriate discussion of methane release from gas hydrate systems during the Paleocene-Eocene thermal maximum and other past hyperthermal events. Climate of the Past 7, 831-846.

Dickens, G.R., O'Neil, J.R., Rea, D.K., Owen, R.M., 1995. Dissociation of oceanic methane hydrate as a cause of the carbon isotope excursion at the end of the Paleocene. Paleoceanography 10, 965-971.

Dickens, G.R., Quinby-Hunt, M.S., 1994. Methane hydrate stability in seawater. Geophysical Research Letters 21, 2115-2118.

Etiope, G., 2012. Climate science: Methane uncovered. Nature Geoscience 5, 373-374.

Garg, S.K., Pritchett, J.W., Katoh, A., Baba, K., Fujii, T., 2008. A mathematical model for the formation and dissociation of methane hydrates in the marine environment. Journal of Geophysical Research 113, B01201.

Giancoli, D., 2007. Physics for Scientists and Engineers, volume 1, 4th ed. Pearson Education, Inc, publishing as Prentice Hall.

Greinert, J., Artemov, Y., Egorov, V., De Batist, M., McGinnis, D., 2006. 1300-m-high rising bubbles from mud volcanoes at 2080m in the Black Sea: Hydroacoustic characteristics and temporal variability. Earth and Planetary Science Letters 244, 1-15.

Higgins, J.A., Schrag, D.P., 2006. Beyond methane: Towards a theory for the Paleocene-Eocene Thermal Maximum. Earth and Planetary Science Letters 245, 523-537.

Holtzman, R., Juanes, R., 2011. Thermodynamic and hydrodynamic constraints on overpressure caused by hydrate dissociation: A pore-scale model. Geophysical Research Letters 38, L14308.

Hunter, S.J., Goldobin, D.S., Haywood, A.M., Ridgwell, A., Rees, J.G., 2013. Sensitivity of the global submarine hydrate inventory to scenarios of future climate change. Earth and Planetary Science Letters 367, 105-115.

IPCC, 2013. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, in: Stocker, T.F., Qin, D., Plattner, G.-K., Tignor, M., Allen, S.K., Boschung, J., Nauels, A., Xia, Y., Bex, V., Midgley, P.M. (Eds.), Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, p. 1535.

Kennett, J.P., Cannariato, K.G., Hendy, I.L., Behl, R.J., 2003. Methane Hydrates in Quaternary Climate Change: The Clathrate Gun Hypothesis, in: Kennett, J.P., Cannariato, K.G., Hendy, I.L., Behl, R.J. (Eds.), Methane Hydrates in Quaternary Climate Change: The Clathrate Gun Hypothesis, American Geophysical Union, Washington, D.C.

Kent, D.V., Cramer, B.S., Lanci, L., Wang, D., Wright, J.D., Van der Voo, R., 2003. A case for a comet impact trigger for the Paleocene/Eocene thermal maximum and carbon isotope excursion. Earth and Planetary Science Letters 211, 13-26.

Khlystov, O., Batist, M.D., Shoji, H., Hachikubo, A., Nishio, S., Naudts, L., Poort, J., Khabuev, A., Belousov, O., Manakov, A., Kalmychkov, G., 2013. Gas hydrate of Lake Baikal: Discovery and varieties. Journal of Asian Earth Sciences 62, 162-166.

Klauda, B.J., Sandler, S.I., 2005. Global Distribution of Methane Hydrate in Ocean Sediment. Energy & Fuels 19, 459-470.

Knittel, K., Boetius, A., 2009. Anaerobic oxidation of methane: progress with an unknown process. Annual Review of  Microbiology 63, 311-334.

Koh, C.A., Sum, A.K., Sloan, E.D., 2012. State of the art: Natural gas hydrates as a natural resource. Journal of Natural Gas Science and Engineering 8, 132-138.

Kurtz, A.C., Kump, L.R., Arthur, M.A., Zachos, J.C., Paytan, A., 2003. Early Cenozoic decoupling of the global carbon and sulfur cycles. Paleoceanography 18, 1090.

Kvenvolden, K.A., 1988. Methane hydrate - a major reservoir of carbon in the shallow geosphere. Chemical Geology 71, 41-51.

Kvenvolden, K.A., 1993. Gas hydrates: Geological perspective and global change. Reviews of Geophysics 31, 173-187.

Kvenvolden, K.A., 2002. Methane hydrate in the global carbon cycle. Terra Nova 14, 302-306.

Landvik, J.Y., Bondevik, S., Elverhøi, A., Fjeldskaar, W., Mangerud, J., Salvigsen, O., Siegert, M.J., Svendsen, J.-I., Vorren, T.O., 1998. The Last Glacial Maximum of Svalbard and the Barents Sea area: ice sheet extent and configuration. Quaternary Science Reviews 17, 43-75.

Liu, X., Flemings, P.B., 2011. Capillary effects on hydrate stability in marine sediments. Journal of Geophysical Research 116, B07102.

Loehle, C., 1993. Geologic methane as a source for post-glacial CO2 increases: The hydrocarbon pump hypothesis. Geophysical Research Letters 20, 1415-1418.

Lowe, J.J., Walker, M.J.C., 1997. Reconstructing Quaternary Environments, 2nd Edition, 2nd Edition ed. Pearson, Harlow, England.

MacDonald, G.J., 1990. Role of methane clathrates in past and future climates. Climatic Change 16, 247-281.

Marín-Moreno, H., Minshull, T.A., Westbrook, G.K., Sinha, B., Sarkar, S., 2013. The response of methane hydrate beneath the seabed offshore Svalbard to ocean warming during the next three centuries. Geophysical Research Letters 40, 5159-5163.

Maslin, M., Owen, M., Day, S., Long, D., 2004. Linking continental-slope failures and climate change: Testing the clathrate gun hypothesis. Geology 32, 53-56.

Maslin, M., Thomas, E., 2003b. The clathrate gun is firing blanks: Evidence from balancing the deglacial global carbon budget. Geophysical Research Abstracts 5, 12015.

Maslin, M.A., Thomas, E., 2003a. Balancing the deglacial global carbon budget: the hydrate factor. Quaternary Science Reviews 22, 1729-1736.

McGinnis, D.F., Greinert, J., Artemov, Y., Beaubien, S.E., Wüest, A., 2006. Fate of rising methane bubbles in stratified waters: How much methane reaches the atmosphere? Journal of Geophysical Research 111, C09007.

McInerney, F.A., Wing, S.L., 2011. The Paleocene-Eocene Thermal Maximum: A Perturbation of Carbon Cycle, Climate, and Biosphere with Implications for the Future. Annual Review of Earth and Planetary Sciences 39, 489-516.

Mienert, J., 2012. Signs of instability. Nature 490, 491-492.

Milkov, A.V., 2004. Global estimates of hydrate-bound gas in marine sediments: how much is really out there? Earth-Science Reviews 66, 183-197.

Milkov, A.V., 2005. Molecular and stable isotope compositions of natural gas hydrates: A revised global dataset and basic interpretations in the context of geological settings. Organic Geochemistry 36, 681-702.

Miller, G.H., Brigham-Grette, J., Alley, R.B., Anderson, L., Bauch, H.A., Douglas, M.S.V., Edwards, M.E., Elias, S.A., Finney, B.P., Fitzpatrick, J.J., Funder, S.V., Herbert, T.D., Hinzman, L.D., Kaufman, D.S., MacDonald, G.M., Polyak, L., Robock, A., Serreze, M.C., Smol, J.P., Spielhagen, R., White, J.W.C., Wolfe, A.P., Wolff, E.W., 2010. Temperature and precipitation history of the Arctic. Quaternary Science Reviews 29, 1679-1715.

Millero, F.J., Leung, W.H., 1976. The thermodynamics of seawater at one atmosphere. American Journal of Science 276, 1035-1077.

Nisbet, E.G., 1990. The end of the ice age. Canadian Journal of Earth Sciences 27, 148-157.

Park, S.-H., Sposito, G., 2003. Do Montmorillonite Surfaces Promote Methane Hydrate Formation? Monte Carlo and Molecular Dynamics Simulations. Journal of Physical Chemistry B 107, 2281-2290.

Paull, C.K., Matsumoto, R., Wallace, P.J., 1996. Proceedings of the Ocean Drilling Program, Initial Reports 164.

Paull, C.K., Ussler, W., Dillon, W.P., 1991. Is the extent of glaciation limited by marine gas-hydrates? Geophysical Research Letters 18, 432-434.

Phrampus, B.J., Hornbach, M.J., 2012. Recent changes to the Gulf Stream causing widespread gas hydrate destabilization. Nature 490, 527-530.

Piñero, E., Marquardt, M., Hensen, C., Haeckel, M., Wallmann, K., 2013. Estimation of the global inventory of methane hydrates in marine sediments using transfer functions. Biogeosciences 10, 959-975.

Portnov, A., Mienert, J., Serov, P., 2014. Modeling the evolution of climate-sensitive Arctic subsea permafrost in regions of extensive gas expulsion at the West Yamal shelf. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences 119, 2082-2094.

Rachold, V., Bolshiyanov, D.Y., Grigoriev, M.N., Hubberten, H.W., Junker, R., Kunitsky, V.V., Merker, F., Overduin, P., Schneider, W., 2007. Nearshore Arctic Subsea Permafrost in Transition. Eos, Transactions of the American Geophysical Union 88, 149-156.

Rajan, A., Mienert, J., Bünz, S., 2012. Acoustic evidence for a gas migration and release system in Arctic glaciated continental margins offshore NW-Svalbard. Marine and Petroleum Geology 32, 36-49.

Reagan, M.T., Moridis, G.J., 2008. Dynamic response of oceanic hydrate deposits to ocean temperature change. Journal of Geophysical Research 113, C12023.

Reagan, M.T., Moridis, G.J., Elliott, S.M., Maltrud, M., 2011. Contribution of oceanic gas hydrate dissociation to the formation of Arctic Ocean methane plumes. Journal of Geophysical Research 116, C09014.

Rempel, A.W., Buffett, B., 1997. Formation and accumulation of gas hydrate in porous media. Journal of Geophysical Research 102, 10151-10164.

Romanovskii, N.N., Hubberten, H.W., Gavrilov, A.V., Eliseeva, A.A., Tipenko, G.S., 2005. Offshore permafrost and gas hydrate stability zone on the shelf of East Siberian Seas. Geo-Marine Letters 25, 167-182.

Roose, F., Poort, J., De Batist, M., 2006. Hydrate dissociation and slope stability on continental margins in response to changes in environmental parameters. Msc. thesis, Ghent University, Faculty of Science, Department WE13.

Ruppel, C.D., 2011a. Methane Hydrates and Contemporary Climate Change. Nature Education Knowledge 2.

Ruppel, C.D., 2011b. Supplementary paper: Methane Hydrates and the Future of Natural Gas. MITEI Natural Gas Report.

Sarkar, S., Berndt, C., Minshull, T.A., Westbrook, G.K., Klaeschen, D., Masson, D.G., Chabert, A., Thatcher, K.E., 2012. Seismic evidence for shallow gas-escape features associated with a retreating gas hydrate zone offshore west Svalbard. Journal of Geophysical Research 117, B09102.

Sassen, R., Joye, S., Sweet, S.T., DeFreitas, D.A., Milkov, A.V., MacDonald, I.R., 1999. Thermogenic gas hydrates and hydrocarbon gases in complex chemosynthetic communities, Gulf of Mexico continental slope. Organic Geochemistry 30, 485-497.

Schuur, E.A., McGuire, A.D., Schadel, C., Grosse, G., Harden, J.W., Hayes, D.J., Hugelius, G., Koven, C.D., Kuhry, P., Lawrence, D.M., Natali, S.M., Olefeldt, D., Romanovsky, V.E., Schaefer, K., Turetsky, M.R., Treat, C.C., Vonk, J.E., 2015. Climate change and the permafrost carbon feedback. Nature 520, 171-179.

Seo, Y., Seol, J., Yeon, S.-H., Koh, D.-Y., Cha, M., Kang, S.-P., Seo, Y.-T., Bahk, J., Lee, J., LEe, H., 2009. Structural, Mineralogical, and Rheological Properties of Methane Hydrates in Smectite Clays. Journal of Chemical & Engineering Data 54, 1284-1291.

Shakhova, N.E., Alekseev, V.A., Semiletov, I.P., 2010. Predicted methane emission on the East Siberian shelf. Doklady Earth Sciences 430, 190-193.

Shipley, T.H., Houston, M.H., Buffler, R.T., Shaub, F.J., McMillen, K.J., Ladd, J.W., Worzel, J.L., 1979. Seismic evidence for widespread possible gas hydrate horizons on continental slopes and rises. AAPG Bulletin 63, 2204-2213.

Sloan, E.D., 1998. Clathrate Hydrate of Natural Gases, 2nd Edition, 2nd Edition ed. Marcel Dekker Inc., New York.

Sloan, E.D., Koh, C.A., 2007. Molecular Structures and Similarities to Ice, Clathrate Hydrates of Natural Gases, Third Edition. CRC Press.

Sowers, T., 2006. Late Quaternary atmospheric CH4 isotope record suggests marine clathrates are stable. Science 311, 838-840.

Sultan, N., Cochonat, P., Foucher, J.P., Mienert, J., 2004. Effect of gas hydrates melting on seafloor slope instability. Marine Geology 213, 379-401.

Svensen, H., Planke, S., Malthe-Sørenssen, A., Jamtveit, B., Myklebust, R., Eidem, T.F.R., Rey, S.S., 2004. Release of methane from a volcanic basin as a mechanism for initial Eocene global warming. Nature 429, 542-545.

Takeya, S., Uchida, T., Nagao, J., Ohmura, R., Shimada, W., Kamata, Y., Ebinuma, T., Narita, H., 2005. Particle size effect of hydrate for self-preservation. Chemical Engineering Science 60, 1383-1387.

Tishchenko, P., Hensen, C., Wallmann, K., Wong, C.S., 2005. Calculation of the stability and solubility of methane hydrate in seawater. Chemical Geology 219, 37-52.

Waelbroeck, C., Labeyrie, L., Michel, E., Duplessy, J.C., McManus, J.F., Lambeck, K., Balbon, E., Labracherie, M., 2002. Sea-level and deep water temperature changes derived from benthic foraminifera isotopic records. Quaternary Science Reviews 21, 295-305.

Waite, W.F., Stern, L.A., Kirby, S.H., Winters, W.J., Mason, D.H., 2007. Simultaneous determination of thermal conductivity, thermal diffusivity and specific heat in sI methane hydrate. Geophysical Journal International 169, 767-774.

Walter Anthony, K.M., Anthony, P., Grosse, G., Chanton, J., 2012. Geologic methane seeps along boundaries of Arctic permafrost thaw and melting glaciers. Nature Geoscience 5, 419-426.

Westbrook, G.K., Thatcher, K.E., Rohling, E.J., Piotrowski, A.M., Pälike, H., Osborne, A.H., Nisbet, E.G., Minshull, T.A., Lanoisellé, M., James, R.H., Hühnerbach, V., Green, D., Fisher, R.E., Crocker, A.J., Chabert, A., Bolton, C., Beszczynska-Möller, A., Berndt, C., Aquilina, A., 2009. Escape of methane gas from the seabed along the West Spitsbergen continental margin. Geophysical Research Letters 36, L15608.

Xu, W., 2004. Modeling dynamic marine gas hydrate systems. American Mineralogist 89, 1271-1279.

Xu, W., Germanovich, L.N., 2006. Excess pore pressure resulting from methane hydrate dissociation in marine sediments: A theoretical approach. Journal of Geophysical Research 111, B01104.

Xu, W., Ruppel, C., 1999. Predicting the occurrence, distribution, and evolution of methane gas hydrate in porous marine sediments. Journal of Geophysical Research 104, 5081-5095.

Yakushev, V.S., Istomin, V.A., 1992. Gas-hydrate self-preservation effect, in: Maeno, N., Hondoh, T. (Eds.), Physics and Chemistry of Ice. Hokkaido University Press, Sapporo, pp. 136-140.

Zachos, J.C., McCarren, H., Murphy, B., Röhl, U., Westerhold, T., 2010. Tempo and scale of late Paleocene and early Eocene carbon isotope cycles: Implications for the origin of hyperthermals. Earth and Planetary Science Letters 299, 242-249.

Zatsepina, O.Y., Buffett, B., 1998. Thermodynamic conditions for the stability of gas hydrate in the seafloor. Journal of Geophysical Research 103, 24127-24139.

Zillmer, M., Flueh, E.R., Petersen, J., 2005. Seismic investigation of a bottom simulating reflector and quantification of gas hydrate in the Black Sea. Geophysical Journal International 161, 662-678.

Universiteit of Hogeschool
Geologie
Publicatiejaar
2015
Kernwoorden
Share this on: