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Joint inversion of gravity and surface wave data constrained by magnetotelluric: Application to deep geothermal exploration of crustal fault zone in felsic basement

Authors :
Sophie Hautot
Pascal Tarits
jean-michel ars
Mathieu Bellanger
Olivier Coutant
Marcia Maia
Laboratoire Géosciences Océan (LGO)
Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
TLS-Geothermics
Laboratoire de Géophysique Interne et Tectonophysique (LGIT)
Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG)
Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC)-Institut des Sciences de la Terre (ISTerre)
Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-PRES Université de Grenoble-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-PRES Université de Grenoble-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)
Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer - Brest (IFREMER Centre de Bretagne)
Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut des Sciences de la Terre (ISTerre)
Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Source :
Geothermics, Geothermics, Elsevier, 2019, 80, pp.56-68. ⟨10.1016/j.geothermics.2019.02.006⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
HAL CCSD, 2019.

Abstract

Geophysical exploration in unconventional geothermal reservoir is challenging because of the lack of structures with specific geophysical signature such as a clay cap above volcanic geothermal reservoirs. The combination of several geophysical methods such as magnetotelluric (MT), gravity and seismic methods provides complementary insight into the geothermal reservoir. We present a joint inversion approach of ambient noise surface wave and gravity constrained by the 3D distribution of electrical resistivity. The method is applied to analyze the potential of unconventional deep geothermal resources in the French Massif Central (FMC). We coupled the resistivity, density and shear wave velocity with a linear correlation. We characterized the common properties in relation to the geological domains down to about 10–15 km. We validated the proposed approach on a synthetic model derived from models obtained from each independent geophysical method. The joint inversion limited the non-uniqueness of the gravity and the ambient noise tomography inversion and allow to recover the features of the synthetic models. We applied the method to real field data acquired in the Sioule Valley, Massif Central, France. The joint features observed in the geophysical models suggest a deep heat source associated with a possible shallow (∼6–8 km) brittle–ductile transition. A large fault zone, the Pongibaud Fault zone, seems to become listric and connect the surface to this transition zone to possibly constitute a permeable path for water circulation.

Details

Language :
English
ISSN :
03756505
Database :
OpenAIRE
Journal :
Geothermics, Geothermics, Elsevier, 2019, 80, pp.56-68. ⟨10.1016/j.geothermics.2019.02.006⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....6a04995fd0b456fcd065cec8850bbe36
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2019.02.006⟩