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Thèse Année : 2021

Influence of fluid-rock interaction processes and strain on strike-slip zones properties : an analogue-based multidisciplinary approach : fractured granitic geothermal reservoirs applications

Influence des processus d'interaction fluide-roche et de la déformation sur les propriétés des systèmes décrochants : une approche multidisciplinaire basée sur des analogues : applications aux réservoirs géothermiques granitiques fracturés

Résumé

This contribution aims at a better understanding of basement rock petrophysical properties evolution affected by progressive deformation along strike slip structures. The chosen approach is based on analogue studies, an analogue being a geological object dedicated to the understanding processes of particular interest. We have chosen a portion of the Southern Death Valley Fault Zone (Noble Hills, CA, USA) as an analogue. A comparison to structures found within the Upper Rhine Graben area and Soultz-sous-Forêts demonstration site is proposed. Our findings indicate that two stages of alteration can affect granitic basement rocks. A pervasive propylitic alteration, affecting the whole granitic body is overprinted by an argillic alteration mainly concentrated in the vicinity of fracture zones. At low to moderate strain a progressive increase of alteration degree, porosity values and calcite content are observed. Interestingly, the degree of alteration is not directly linked to the fracture density. It is demonstrated that high strain zones can but do not necessarily represent a barrier to geothermal brines circulation. Mechanical properties of high strained fault rocks play a crucial role in hindering the development of openings necessary to channel the flow within the reservoir. These properties are involving in time and space depending on accumulated deformation and fluid-rock interaction processes. A conceptual model of fault zone evolution and reservoir architecture is proposed. Geothermal exploration and exploitation must consider the role of geological heritage in order to warranty sustainable and safe operations
Cette contribution a pour objectif de mieux comprendre l'évolution des propriétés pétrophysiques des roches de socles affectées par une déformation progressive le long de structures décrochantes. L'approche choisie est basée sur des études d'analogues, un analogue étant un objet géologique dédié à la compréhension de processus d'intérêt spécifique. Nous avons choisi pour analogue une portion de la partie sud de la zone faillée de la Vallée de la Mort (Noble Hills, CA, USA). Une comparaison avec les structures trouvées dans le graben du Rhin supérieur et au site de démonstration de Soultz-Sous-Forêts est proposée. Nos résultats indiquent que deux étapes d'altération peuvent affecter les roches du socle granitique. Une altération argillique principalement concentrée aux environs des zones de fractures se superpose à une altération propylitique pervasive affectant l'ensemble du corps granitique. Dans le cas de déformations de faible à moyenne intensité, une augmentation progressive du degré d'altération, de la porosité et de la teneur en calcite est observée. Curieusement, le degré d'altération n'est pas directement lié à la densité de fractures. Il est démontré que les zones de fortes déformations peuvent représenter une barrière à la circulation de saumures géothermales sans toutefois l'être nécessairement. Les propriétés mécaniques des roches faillées ayant accumulé une forte déformation ont un rôle crucial en empêchant le développement d'ouvertures nécessaires à l'écoulement dans le réservoir. Ces propriétés évoluent dans le temps et l'espace en fonction de la déformation accumulée et des processus d'interaction entre le fluide et la roche. Un modèle conceptuel de l'évolution d'une zone faillée et de l'architecture d'un réservoir est proposé. L'exploration et l'exploitation géothermiques doivent prendre en compte le rôle de l'héritage géologique afin de garantir des opérations sécurisées et durables
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03953776 , version 1 (24-01-2023)

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  • HAL Id : tel-03953776 , version 1

Citer

Johanne Klee. Influence of fluid-rock interaction processes and strain on strike-slip zones properties : an analogue-based multidisciplinary approach : fractured granitic geothermal reservoirs applications. Earth Sciences. Université de Picardie Jules Verne, 2021. English. ⟨NNT : 2021AMIE0074⟩. ⟨tel-03953776⟩
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