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Unravelling the complexity of the Brittle-ductile transition in the crust: implications for deep hydro-geothermal circulation.

English title Unravelling the complexity of the Brittle-ductile transition in the crust: implications for deep hydro-geothermal circulation.
Applicant Violay Marie
Number 204943
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Laboratoire expérimental de mécanique des roches EPFL - ENAC - IIC - LEMR
Institution of higher education EPF Lausanne - EPFL
Main discipline Civil Engineering
Start/End 01.02.2022 - 31.01.2026
Approved amount 781'532.00
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All Disciplines (4)

Discipline
Civil Engineering
Geochemistry
Geology
Geophysics

Keywords (6)

Brittle Ductile Transition; Supercritical Fluids; alteration; Geothermal Energy; Fluid Flow; Fluid chemistry

Lay Summary (French)

Lead
les performances des centrales géothermiques à haute enthalpie sont limitées par la température du fluide qui est généralement d'environ 250 à 300 °C. Des chercheurs ont récemment proposé de créer des réservoirs géothermiques dans des roches ductiles à plus haute temperature. Ce système présente l'avantage d'une conception et d'un contrôle plus simples du réservoir grâce à des propriétés de roche homogènes et à des états de contrainte au-delà de la transition fragile-ductile. Cependant, comment la porosité et la perméabilité peuvent être controler dans de tels environnements est une question à laquelle il reste encore à répondre.
Lay summary

Ce projet est motivé par le manque de connaissances sur l'écoulement des fluides dans les roches fracturées à haute température représentatives de la transition fragile à ductile (domaine semi-fragile). L'objectif est de fournir de nouvelles informations sur les interactions hydrauliques, chemique et mécaniques à la transition fragile-ductile. Pour cela, nous allons mener une étude détaillée sur la façon dont le mode de déformation contrôle les propriétés hydrauliques. Des tests seront menés sur des fractures nouvellement formées dans des roches à faible porosité - fraîches et altérées hydrothermiquement - à HT-HP et avec un environnement fluide-actif. L'évolution des propriétés hydrauliques dans le temps et leur dépendance vis-à-vis de la chimie des fluides et de l'interaction fluide-roche seront étudiées. Ce projet apportera de nouvelles connaissances sur la façon dont la perméabilité peut être améliorée dans les réservoirs géothermiques à très haute enthalpie et pour une exploitation sûre et efficace.

Direct link to Lay Summary Last update: 28.09.2021

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Name Institute

Project partner

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
160588 Hydro-Mechanical Couplings in Enhanced Geothermal Reservoir _ Earthquake nucleation 01.10.2015 Assistant Professor (AP) Energy Grants

Abstract

This project aims at quantifying how the failure mode at the brittle-ductile transition controls the hydraulic properties of newly formed fractures in low porosity - fresh and altered rocks -, and how they vary with time and fluid type. The outcome will improve our ability to assess heat transfer between magmatic intrusions and high-enthalpy hydro-geothermal systems, to model the migration of fluids through nominally ductile fractures, to enhance permeability in such environment and, more generally, will aid in understanding the nature of permeability as a function of depth in the earth’s crust. Previous experiments were conducted far from in-situ conditions, mostly at room temperature and low confining pressure. We will experimentally study the evolution of both the hydraulic properties and seismic properties during brittle to ductile deformation at confining pressure up to 200 MPa and temperature up to 800°C and with relevant pore pressure. Experiments will be conducted on both fresh and altered rocks, and with either inert, low, or high reactive fluids, to understand how each of these elements will affect the underlying deformation mechanism.
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