Globale Relevanz von Gashydrat-gefüllten Rissen für Hangstabilität
Physik des Erdkörpers
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Hauptziel dieses im Rahmen des Schwerpunktprogramms "International Ocean Discovery Programs" (IODP) geförderten Projekts bestand darin, die globale Bedeutung von mit Gashydraten gefüllten Klüften für die Hangstabilität zu bewerten. Das Projekt verfolgte zwei Absichten: (1) die Erstellung eines geologischen und lithologischen Rahmens für den TLC; und die Prüfung mit Hilfe von Laborexperimenten und Modellierung, ob (2) mit Gashydraten gefüllte Klüfte die Hangstabilität erhöhen oder ob mit Gashydrat gefüllte Klüfte in Zeiten sinkenden Meeresspiegels oder steigender Bodenwassertemperatur zu Schwachstellen werden und als bevorzugte Gleitebenen fungieren. Das erste geologische und geophysikalische Ziel war die Erstellung einer hochauflösenden seismischen Stratigraphie für den TLC durch die Kombination von Kernen, Loginformationen und seismischen Daten (CLSI). Insbesondere die Ergebnisse der zweiten Publikation des ersten Arbeitspakets stellen einen Fortschritt in unserer Fähigkeit dar, physikalische Eigenschaften des Untergrundes vorherzusagen und sie mit geologischen Prozessen zu verknüpfen. Im Falle des TLCs ermöglichen sie uns, seismische Interpretationen aus früheren Arbeiten zu überprüfen, potenzielle Rutschungsschichten aus den Kerninformationen mit der seismischen 3D-Darstellung zu verknüpfen, und die Auswirkungen von freiem Gas unter dem TLC auf die Rutschungsgeschichte zu diskutieren. Obwohl ein solcher Ansatz im Allgemeinen nicht neu ist, ist diese Studie aufgrund ihres umfassenden Datensatzes, welcher seismische 3D-Daten, MeBo- und IODP-Bohrkerne, MSCL- und LWD-Daten umfasst, in der wissenschaftlichen Gemeinschaft herausragend. Wir waren in der Lage, die Auflösungslücke zwischen den verschiedenen Messungen zu überbrücken und eine Verbindung zwischen Sedimenten innerhalb der Rutschung mit den umgebenden undeformierten Sedimenten herzustellen. Dies ist einzigartig, wenn man ähnlichen Ansätzen zu Erdrutschen auf dem Meeresboden betrachtet. Das zweite Ziel sollte mit triaxialen Schertests überprüft werden. Leider haben technische Probleme in Verbindung mit der Covid-19 Pandemie den Fortschritt dieses Arbeitspakets erheblich behindert. Trotz dieser unvorhersehbaren Umstände gelang es uns, einen Arbeitsablauf für diese neuartige Testapperatur zu entwickeln und erste Messungen durchzuführen, einschließlich einer 3D-Analyse der verschiedenen Materialien und Strukturen der Proben. Wir planen, diese Experimente in naher Zukunft weiterzuführen. Zusätzlich zu den anfänglichen Zielen konnten wir mit numerischen Modellen zeigen, dass Flüssigkeitsfluss entlang reaktivierter Störungen im TLC möglich ist. Dieser Mechanismus kann Amplitudenanomalien erklären, die in den seismischen Daten an den Abschiebungen angrenzen. Die hierfür hinreichend kritischen Gasmengen stimmen mit den Beobachtungen in den seismischen Daten überein. Der Parametertest im Rahmen dieser Studie hat die Bedeutung der Poissonzahl hervorgehoben. Dieser Parameter und seine Bestimmung ist daher für zukünftige Forschungen von großer Bedeutung, um die Aussagekraft der Modellierung geotechnischer und störungsmechanischer Prozesse weiter zu verbessern. Zusätzlich ist dieser Teil der Studie von hoher Relevanz für den Forschungsbereich der Mikroseismizität, in dem die Relevanz von Fluidmigration kontrovers diskutiert wird.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2018). Borehole stress indicators across the Hikurangi Subduction Margin: Preliminary insights from IODP Expedition 372. In: AGU Fall Meeting 2018, Washington, D.C., USA
McNamara, D. D., Wu, H. Y., Lee, H., Wallace, L. M., Lee, G., Heeschen, K. U., Elger, J. , Saffer, D. M., Barnes, P. und Pecher, I. A.
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(2019). Expedition 372A summary. In Pecher, I.A., Barnes, P.M., LeVay, L.J., and the Expedition 372A Scientists, Creeping Gas Hydrate Slides. Proceedings of the International Ocean Discovery Program, 372A: College Station, TX (International Ocean Discovery Program)
Barnes, P.M., Pecher, I.A., LeVay, L.J., Bourlange, S.M., Brunet, M.M.Y., Cardona, S., Clennell, M.B., Cook, A.E., Crundwell, M.P., Dugan, B., Elger, J., Gamboa, D., Georgiopoulou, A., Greve, A., Han, S., Heeschen, K.U., Hu, G., Kim, G.Y., Kitajima, H., Koge, H., Li, X., Machado, K.S., McNamara, D.D., Moore, G.F., Mountjoy, J.J., Nole, M.A., Owari, S., Paganoni, M., Petronotis, K.E., Rose, P.S., Screaton, E.J., Shankar, U., Shepherd, C.L., Torres, M.E., Underwood, M.B., Wang, X., Woodhouse, A.D., and Wu, H.-Y.
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(2019). Fluid migration along reactivated normal faults in the gas hydrate system of the Tuaheni Landslide Complex off New Zealand. In: AGU Fall Meeting 2019, San-Francisco, CA, USA
Elger, J., Crutchley, G.J., Böttner, C., Gross, F., Mountjoy, J.J., Krastel, S., Barnes, P., Pecher, I.
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2019. Site U1517. In Pecher, I.A., Barnes, P.M., LeVay, L.J., and the Expedition 372A Scientists, Creeping Gas Hydrate Slides. Proceedings of the International Ocean Discovery Program, 372A: College Station, TX (International Ocean Discovery Program)
Barnes, P.M., Pecher, I.A., LeVay, L.J., Bourlange, S.M., Brunet, M.M.Y., Cardona, S., Clennell, M.B., Cook, A.E., Crundwell, M.P., Dugan, B., Elger, J., Gamboa, D., Georgiopoulou, A., Greve, A., Han, S., Heeschen, K.U., Hu, G., Kim, G.Y., Kitajima, H., Koge, H., Li, X., Machado, K.S., McNamara, D.D., Moore, G.F., Mountjoy, J.J., Nole, M.A., Owari, S., Paganoni, M., Petronotis, K.E., Rose, P.S., Screaton, E.J., Shankar, U., Shepherd, C.L., Torres, M.E., Underwood, M.B., Wang, X., Woodhouse, A.D., and Wu, H.-Y.
