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Évaluation des ressources géothermiques associées au contexte extensif du nord de Madagascar.

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Mirah, Rajaobelison Miora (2021). Évaluation des ressources géothermiques associées au contexte extensif du nord de Madagascar. Thèse. Québec, Doctorat en sciences de la terre, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, 177 p.

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Résumé

Les ressources géothermiques des grandes zones de failles à contexte tectonique extensif sont maintenant convoitées bien qu’elles ne représentent que 10 % de la ressource géothermique actuellement exploitée dans le monde. Pour arriver à développer ce type de ressources, il faut améliorer les méthodes d’exploration des systèmes géothermiques des zones de failles. La région Nord de Madagascar comprend de grandes zones de failles extensives avec des sources thermales qui indiquent la présence d’une source géothermique. L’exploitation de l’énergie géothermique dans cette région contribuerait à assurer une sécurité et un approvisionnement énergétique durable tout en garantissant une faible empreinte environnementale. L’objectif de cette thèse est de mieux comprendre les mécanismes de transfert thermique associés aux ressources géothermiques dans les grandes zones de failles à contexte tectonique extensif dans le Nord de Madagascar. L’idée est de bien délimiter les contextes favorables au développement géothermique de cette région, et par le fait même, améliorer les méthodes d’exploration. Un catalogue des systèmes géothermiques à Madagascar a été établi à partir d’informations sur les contextes géologiques combinées à la température des réservoirs déduite des géothermomètres chimiques, permettant de caractériser les systèmes géothermiques pour l’ensemble de Madagascar. L’évaluation des propriétés pétrophysiques des roches de la région Nord a ensuite été réalisée sur le terrain et en laboratoire à partir des échantillons d’affleurements rocheux utilisés comme analogues des formations géologiques profondes. Les unités thermostratigraphiques définies selon le concept de thermofaciès montrent que les systèmes géothermiques sont qualifiés de pétrothermaux à transitoires dans lesquels le transfert de chaleur par conduction domine les roches à faible perméabilité alors que les failles et les roches fracturées impliquent une convection forcée donnant lieu aux sources chaudes. Les propriétés des failles favorisant la remontée de fluides géothermiques ont été déterminées à partir de simulations numériques avec des modèles bidimensionnels d'écoulement de fluide couplé au transfert de chaleur en régime permanent. Les failles avec un pendage en direction de l'écoulement des eaux souterraines ou situées dans une zone de décharge hydraulique, soit près d'une rivière, étaient les plus favorables à l'ascension des fluides. Ces travaux contribuent à l’avancement des connaissances scientifiques concernant l’influence des failles sur la remontée des fluides par convection forcée. Les résultats ont permis de justifier et de définir les prochaines phases d'exploration, en ciblant les failles et les zones de failles pour la région Nord de Madagascar afin d’envisager l’exploitation future de ses ressources géothermiques.

Abstract

The geothermal resources of large tectonically extensive fault zones are now coveted even though they represent only 10 % of the world's currently exploited geothermal resource. In order to develop this type of resource, it is necessary to improve exploration methods for geothermal systems in fault zones. The northern region of Madagascar has large extensive fault zones with thermal springs that indicate the presence of a geothermal source. The exploitation of geothermal energy in this region would help to ensure a secure and sustainable energy supply while guaranteeing a small environmental footprint. The objective of this thesis is to better understand the heat transfer mechanisms associated with geothermal resources in large fault zones with extensive tectonic context in northern Madagascar. The idea is to appropriately delineate the contexts favourable to geothermal development in this region, and thereby improve exploration methods. A catalogue of geothermal systems in Madagascar has been established based on information on geological contexts combined with reservoir temperatures deduced from chemical geothermometers, allowing the characterisation of geothermal systems for the whole Madagascar. The evaluation of the petrophysical properties of the rocks of the northern region was then carried out in the field and in the laboratory using rock outcrop samples as analogues of the deep geological formations. The thermostratigraphic units defined according to the thermofacies concept show that the geothermal systems are qualified as transient petrothermal in which conductive heat transfer dominates the low permeability rocks while faults and fractured rocks involve forced convection giving rise to the hot springs. The properties of faults favouring upwelling of geothermal fluids were determined from numerical simulations with two-dimensional fluid flow models coupled with steady-state heat transfer. Faults dipping towards groundwater flow or located in a hydraulic discharge zone, near a river, were the most favourable for fluid ascent. This work contributes to the advancement of scientific knowledge concerning the influence of faults on the ascent of fluids by forced convection. The results have made it possible to justify and define the next phases of exploration, targeting faults and fault zones for the northern region of Madagascar in order to consider the future exploitation of its geothermal resources. Keywords: energy, geothermal, rift, fault, thermal conductivity, permeability, thermofacies, heat transfer, forced convection, numerical modelling.

Type de document: Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Raymond, Jasmin
Co-directeurs de mémoire/thèse: Malo, Michel
Mots-clés libres: énergie; géothermie; rift; faille; conductivité thermique; perméabilité; transfert de chaleur; convection forcée
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 04 mars 2022 16:42
Dernière modification: 04 mars 2022 16:42
URI: https://espace.inrs.ca/id/eprint/12482

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