Study of complex gas hydrates in the sea of Marmara : formation mechanisms, kinetic and thermodynamic properties through experiments, modeling, and simulation

Dans la mer de Marmara, une accumulation d’hydrates de gaz a été découverte lors de l'expédition scientifique MarNaut à ~660 m de profondeur sur le haut-fond occidental, où la température du fond marin est d’environ 15 °C. Cette accumulation, localisée le long de la faille nord-anatolienne active, se caractérise par une teneur élevée en hydrocarbures autres que le méthane, en particulier le propane (18,6 %) et l’isobutane (9,2 %). Cette thèse vise à mieux comprendre la cinétique de formation et la stabilité thermodynamique de ce dépôt à travers une approche combinant expériences, simulations de dynamique moléculaire (MD) et modélisation. Les analyses isotopiques et moléculaires ont confirmé une origine thermogénique et une structure hydrate de type II.Les résultats expérimentaux et MD ont mis en évidence le rôle du propane et de l’isobutane dans l'accélération de la formation des hydrates, tout en limitant la conversion globale par leur épuisement précoce : ils agissent comme promoteurs cinétiques mais inhibiteurs thermodynamiques. Dans les systèmes multi composants, ces gaz sont consommés en priorité, suivis de l’éthane et du n-butane, alors que le n-hexane et le N₂ restent largement non encapsulés. Le même comportement est observé pendant la dissociation des hydrates. Les mesures thermodynamiques indiquent une stabilité des hydrates jusqu’à 17,3 °C, réduite d’environ 1 °C par la salinité. Ces résultats soulignent l'importance de la validation expérimentale pour les modèles prédictifs et améliorent la compréhension des hydrates dans les systèmes marins actifs comme la mer de Marmara.