Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4013
Main Title: Detection and characterization of permeable fault zones by surface methods in the Basin-and-Range Province, USA
Translated Title: Erkundung und Charakterisierung permeabler Störungszonen unter Anwendung von Oberflächenmessverfahren in der Basin-and-Range Province, USA
Author(s): Jolie, Egbert
Advisor(s): Moeck, Inga
Referee(s): Moeck, Inga
Dominik, Wilhelm
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät VI - Planen Bauen Umwelt
Type: Doctoral Thesis
Language: English
Language Code: en
Abstract: Fluidführende Kluft- und Störungszonen sind wichtige Zielbereiche bei geothermischen Explorationsvorhaben. Innerhalb komplexer Kluftsysteme ist es jedoch nach wie vor schwierig, Permeabilitätsanisotropien zu erkennen. Im Rahmen dieser Dissertation wurden methodische Ansätze entwickelt, die das strukturgeologische Muster von potentiellen Wegsamkeiten geothermischer Fluide in Reservoiren untersuchen und charakterisieren sowie Rückschlüsse auf relative strukturelle Permeabilitätsunterschiede zulassen. Besonderer Fokus liegt dabei auf nicht aufgeschlossenen geothermischen Systemen, den sogenannten hidden oder blind geothermal systems im Mittel- bis Hochenthalpie-Bereich. Dies sind Geothermalgebiete, die keine oder keine besonders ausgeprägte geothermische Aktivität an der Erdoberfläche aufweisen und damit nur indirekt explorierbar sind. Es wurde eine kombinierte Herangehensweise gewählt, die aus folgenden Teilschritten besteht – 1) Dreidimensionale strukturgeologische Modellierung zur Visualisierung der strukturellen Kontrollfaktoren von Fluidmigration, 2) Bestimmung diffusiver Entgasungsstrukturen sowie natürlicher Gamma-Strahlung zum Erkennen relativer struktureller Permeabilitätsunterschiede, und 3) Quantifizierung des Spannungsfeldes und Durchführung von Scherungs- und Dilatationstendenzanalysen an ausgewählten Trennflächen im Bereich der geothermischen Produktionszone. Diffusive Gasemissionen liefern dabei wertvolle Einblicke in die Dynamik von Geothermalsystemen sowohl während der Explorationsphase, als auch während der Überwachungsphase wenn bereits eine geothermische Nutzung erfolgt. Gebiete mit erhöhten Gasemissionen können Hinweise auf Aufwärtsströmungen von Fluiden aus dem geothermischen Reservoir entlang tiefreichender permeabler Störungszonen liefern. Diese Störungszonen sind vor allem für geothermische Produktionsbohrungen von Interesse. Im Rahmen dieser Studie wird erfolgreich gezeigt, dass insbesondere die Kombination aus 3D strukturgeologischer Modellierung, diffusiven Entgasungsmessungen und Störungs-Spannungsmodellierung zum Erkennen und Charakterisieren von permeablen strukturgeologischen Elementen genutzt werden kann. Diese Herangehensweise wird exemplarisch am Brady’s Geothermalsystem in der Basin-and-Range Province, Nevada, USA vorgestellt.
Fluid-bearing fracture zones are typically the focus of geothermal exploration as preferential targets for production wells. Within complex fracture networks it is still challenging to locate permeability anisotropies and estimate fluid flow, although it is known that the ability of fractures to channel fluids is commonly affected by the current stress field. An improvement in exploration of fracture-controlled geothermal systems shall be achieved by a combined approach of 1) three-dimensional structural-geological modeling to help visualize structural controls of fluid flow, 2) determination of diffuse degassing processes and natural gamma radiation to distinguish relative differences in structural permeability, and 3) quantifying the stress field and analyzing the slip- and dilation tendencies of faults to identify critically stressed and dilational faults. Special focus in this study is on hidden or blind geothermal systems in the medium- to high-enthalpy range, which are characterized by only little or no geothermal surface activity making identification and exploration often difficult. In this context, diffuse degassing processes can provide valuable information on the reservoir characteristics of newly-discovered geothermal systems (exploration stage), but also of geothermal systems, which are under exploitation already (monitoring stage). Areas with increased gas emissions can be indicative of major upflow zones from the reservoir through deep-reaching, permeable fault zones. These fault zones are of interest as preferential target areas for geothermal production drillings. It is successfully demonstrated in this study that the combination of 3D structural-geological modeling, diffuse degassing measurements and fault-stress modeling can be used for the detection and characterization of permeable structural elements. This approach is applied to the Brady’s geothermal system in the Basin-and-Range Province, Nevada, USA.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus4-49870
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/4310
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4013
Exam Date: 21-Mar-2014
Issue Date: 4-Apr-2014
Date Available: 4-Apr-2014
DDC Class: 500 Naturwissenschaften und Mathematik
Subject(s): Geothermische Exploration
diffusive Entgasungen
strukturgeologische 3D-Modellierung
Störungs-Spannungsmodellierung
Geothermal exploration
diffuse degassing
3D modeling
fault stress modeling
Basin-and-Range Province
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