Le bassin de la Powder River est un bassin géologique structurel nord-américain surtout connu en tant qu'important gisement houiller (l'un des plus importants du monde ; il fournit 40 % environ de tout le charbon extrait aux États-Unis (donnée 2009"America's Power Factuality Tour 2009" ; consulté 2009-08-27).
vignette|upright=2|Délimitation surfacique de la « province géologique » du bassin de la rivière Powder, par l'USGS vignette|upright=2|Stratigraphie et époques de formation des différentes couches charbonneuses
Il contient plusieurs dizaines d'épaisses couches de charbons qui se sont constituées du tertiaire à l'Éocène. Il est aussi la première source de gaz de couche des États-Unis et la grande source de gaz naturel du pays (selon le ministère américain de l'Énergie, pour l'année 2007EIA/DOE US Energy Information Administration, Top 100 oil and gas fields , PDF file, consulté 2009-01-18).
Il contient aussi du pétrole et des métaux (dont de l'uranium).
Il tient son nom de la Powder dont le bassin versant se superpose à une grande partie du bassin géologique, mais ce bassin est également en partie drainé par les rivières Cheyenne, Tongue River, Bighorn River, Little Missouri river, Platte river et de leurs affluents.
Il constitue une unité géologique, mais avec des paysages allant de la montagne à la plaine. Les habitants de ces régions partagées entre deux États ne la considèrent pas comme une unité paysagère ou culturelle.
Géographie, géologie Géographie vignette|gauche|alt=bassin versant du Missouri avec tous ses affluents : la Powder affluent droit de la Yellowstone, au sud du Missouri|Situation de la rivière Powder dans la bassin du Missouri. Ce bassin est situé au Sud du Montana et au Nord-Est du Wyoming. C'est à la fois à un bassin versant (c'est-à-dire assurant en surface un drainage topographique) et un « bassin géologique » structurel).
Il s'étend environ sur (120 miles) d'est en ouest et sur (200 miles) du nord au sud.
Les grandes villes de cette région comprennent Gillette et Sheridan dans le Wyoming et Miles City dans le Montana. Hors de ces grandes villes, la région est très peu peuplée voire semi-désertique, mais connue pour ses prairies vallonnées et ses paysages de climat semi-aride.
Histoire géologique Ce bassin sédimentaire contient - sur une épaisseur de (), (correspondant au Phanérozoïque), un ensemble de couches géologiques incluant plusieurs dizaines de séquences charbonneuses qui se sont formées du Cambrien à l'Holocène.
La partie géologiquement la plus épaisse du bassin est formée des couches qui s'y sont accumulées durant le crétacé, avec une séquence régressive de schistes et de grès (essentiellement d'origine marine) qui se sont déposés dans une partie immergée de l'actuel continent dite « voie maritime intérieure de l'Ouest ».
Durant l'ère tertiaire, d'épais lits charbonneux ont commencé à se former (il y a environ 60 millions d'années) alors que des zones continentales commençaient à émerger à partir d'une mer peu profonde. Les soulèvements des Black Hills (à l'est) et de Hartville (au sud-est) sont à l'origine de la configuration actuelle du bassin de la Powder River.
Les principales couches de charbon se sont formées durant quelque 25 millions d'années sous un paléoclimat subtropical, avec une pluviométrie moyenne de , dans les parties basses du bassin, alors couvertes de lacs, marais et tourbières qui accumulaient la matière organique en décomposition (feuilles, troncs, racines, branches, spores...), alors que les champignons lignivores étaient peu présents ou absents.
Ces zones d'accumulation ont été périodiquement recouvertes de sédiments provenant de l'érosion des montagnes voisines. Finalement, alors que le climat devenait plus sec et frais, le bassin a continué à accumuler des sédiments qui ont protégé la tourbe de l'oxygène, tout en la comprimant alors qu'elle s'enfonçait jusqu'à des centaines de mètres puis à plusieurs kilomètres de profondeur sous la surface, permettant sous l'effet de la pression et de la température un phénomène de houillification.
Au cours des derniers millions d'années, les sédiments sus-jacents ont été en grande partie érodés par le vent et les cours d'eau, faisant affleurer ou rapprochant les veines de charbon les plus récentes de la surface.
Production de charbon Ce contexte géologique a favorisé la découverte puis l'exploitation du charbon.
Les principales mines de charbon actives sont situées dans les bassins versants de la Powder River, les autres sont dans le bassin versant de la rivière Cheyenne.
Production Le Wyoming est le premier État producteur de charbon aux États-Unis depuis 1988 (En 2007 le seul bassin de la Powder River a produit 396 millions de tonnes de charbon, soit plus du double de la production du second état producteur (la Virginie-Occidentale) et plus que l'ensemble de la région des Appalaches"/site/PageServer?pagename=priorities_climate_energy_coal_powder_river_global_warming Powder River Basin" . WildEarth Guardians Website. WildEarth Guardians. 2012. Consulté 10 juillet 2013.Jones, N.R.; et al. (mai 2008). "Wyoming". Mining Engineering (Society for Mining Engineering) 60 (5): 134).
La mine de charbon Black Thunder est l'une des plus productives de tous les États-Unis, avec par exemple en 2006, 84 millions de t/an) ; plus que n'importe quel état sauf le Wyoming, la Virginie de l'Ouest et le KentuckyE. Freme (2007), [Coal review], Mining Engineering, mai 2007, voir .
Coûts Le gisement affleurant permet une extraction à bas coût (environ la tonne au printemps 2005), ce à quoi les clients doivent ajouter les frais de préparation et de transports ; les centrales électriques et les usines de l'Est des États-Unis payaient ce charbon plus de la tonne, la différente étant essentiellement due au transportCoal: Dig It Up, Move It, Burn It Wyoming's Powder River Basin (en , au début de la crise de 2008, le prix à la livraison de ce même charbon était plus proche de 2008, "[Coal News and Markets]" ; United States Energy Information Administration. 2008-10-14. Consulté 2008-10-17).
Transports du charbon Il bénéficie de deux lignes de chemin de fer, spécialement construites pour la région minière, conjointement détenues par BNSF Railway et Union Pacific RailroadTrains on the High Plains (VHS video) ; Pentrex.com. Consulté 2013-07-12.. La première ligne a été construite par étapes de 1972 à 1979. De plus, un troisième chemin de fer est projeté (dit ), mais ses tentatives d'extension dans la région des mines de charbon ont dû faire face à une forte résistance de la part de nombreuses parties. Son plan a été approuvé par les autorités mais le projet semble avoir été abandonné après que le chemin de fer ait été acheté par la compagnie Canadian Pacific Railway..
Production de gaz de couche Ce bassin est aussi un important producteur de gaz naturel non conventionnel, via un processus déshydratant et « stressant » les veines de charbon souterraines (par pompage) ; la dépression désorbant le gaz emprisonné dans le charbon, d'autant mieux qu'il est microfracturé. Ce gaz étant principalement stocké sous forme adsorbée dans les micropores de la matrice charbonneuse et secondairement dans les micropores et pour un très faible pourcentage sous forme de gaz libre (grisou) dans les fractures, ou encore en solution dans l'eau, il est longtemps resté difficile à extraire en quantités rentables. Cette source d'énergie (et éventuelle matière première de la carbochimie est pour cette raison restée longtemps marginale.
Historiquement, du gaz de couche a été commercialement produit dans le nord du « bassin de la rivière Powder » (Appalaches du Nord) dès les années 1930, soit 20 ans avant les premières productions commerciales similaires du bassin de San Juan au début des années 1950)Ayers, W. B. (2002). Coalbed gas systems, resources, and production and a review of contrasting cases from the San Juan and Powder River basins. AAPG bulletin, 86(11), 1853-1890. (résumé).
Elle a été développée dans les années 1970 en réponse aux crises de l'énergie puis au début des années 1980 quand le US Bureau of Mines, le ministère de l'Énergie (DOE) et le Gas Research Institute ont uni leurs moyens à ceux des opérateurs pétroliers et gaziers des États-Unis dans un effort concerté visant à démontrer qu'une production commerciale de gaz de houille provenant de puits verticaux pouvait être rentable, au moins dans un contexte d'énergie chère.
Les puits verticaux ne produisaient que de faibles quantités de gaz, et lentement, mais l'exploration et le développement se sont étendus à la fin des années 1980 et au début des années 1990 à la faveur d'un crédit d'impôt sur l'exploitation des hydrocarbures non conventionnels (sachant qu'en 2000, le gaz de houille représentait 8,8 % des réserves estimées de gaz sec aux États-Unis (soit ) et /an, soit 9,2 % de la production annuelle).
De 1989 à 2000, la production de gaz de houille cumulée aux États-Unis a été de 9,63 tcf (). Dans les années 2000, bénéficiant des technologies de fracturation/stimulation développée pour le gaz de schiste et les forages dirigés pétroliers/gaziers profond, l'exploitation du gaz de houille s'est propagée à une dizaine de bassins aux États-Unis et progresse dans le monde, contribuant à la baisse des prix du gaz, mais aussi à l'augmentation des émissions de gaz à effet de serre.
Ce réservoir présente la caractéristique de contenir une très grande quantité de gaz d'origine biogénique. Il est même celui qui contient la plus haute proportion de gaz biogénique connue dans le monde. Ce gaz riche en méthane est ensuite nettoyé et transporté par un réseau de gazoducs pour être directement utilisé ou pour être compressé et /ou liquéfié.
Controverse
Elle porte sur une évaluation environnementale, sanitaire et socio-environnementale insuffisante, ou encore sur l'évaluation des coûts/bénéficesBryner, G. C. (2003). Coalbed methane development: the costs and benefits of an emerging energy resource . Nat. Resources J., 43, 519 (PDF, 42 pages), voire notamment . du gaz de couche à moyen et long terme. Ces questions se sont d'abord posées dans le bassin de la rivière Powder où la première utilisation commerciale de gaz de couche a été expérimentée peu après 1930, soit 20 ans avant la mise en exploitation en 1952 du celui de San JuanWalter B. Ayers Jr. (2002), Coalbed Gas Systems, Resources, and Production and a Review of Contrasting Cases from the San Juan and Powder River Basins, bulletin de l'American Association of Petroleum Geologists ; doi: 10.1306/61EEDDAA-173E-11D7-8645000102C1865D v. 86 no. 11 (résumé). Mais, malgré certains points communs (voir ci-dessous), cette controverse a eu peu d'échos dans les médias nationaux et internationaux, éclipsée par la controverse sur les gaz de schiste qui a donné plus d'importance à la fracturation hydraulique et aux fluides de fracturation). La fracturation hydraulique et les techniques de stimulation sont pourtant aussi utilisées afin de faciliter et accélérer la désorption du gaz sans cela fortement piégé dans la houilleA Brief History and Environmental Observations. A Working Document Compiled by the Bureau of Land Management, San Juan Field Office, décembre 1999. (http://oil-gas.state.co.us/ ).
Histoire et contexte de la controverse sur le gaz de couche dans le bassin de la rivière Powder Cette controverse s'est d'abord développée dans ce bassin et dans celui de San-Julian car ils sont le berceau de l'exploitation industrielle à très large échelle du gaz de couche qui n'avait jusqu'alors qu'été très marginalement exploité.