A origem das anomalias geotérmicas profundas na Bacia Molassica Alemã: resultados de modelos numéricos 3D de fluxo de fluidos e transporte de calor acoplados
APLICAÇÕES GEOTÉRMICAS DE MÉDIA A GRANDE COMPLEXIDADE
Anna M. Przybycin, Magdalena Scheck-Wenderoth, Michael Schneider (2017). The origin of deep geothermal anomalies in the German Molasse Basin: results from 3D numerical models of coupled fluid flow and heat transport. Springer Nature – Geothermal Energy, Volume 5, article number 1 – (link)
Título
The origin of deep geothermal anomalies in the German Molasse Basin: results from 3D numerical models of coupled fluid flow and heat transport
(A origem das anomalias geotérmicas profundas na Bacia Molassica Alemã: resultados de modelos numéricos 3D de fluxo de fluidos e transporte de calor acoplados)
Resumo
The European Molasse Basin is a Tertiary foreland basin at the northern front of the Alps, which is filled with mostly clastic sediments. These Molasse sediments are underlain by Mesozoic sedimentary successions, including the Upper Jurassic aquifer (Malm) which has been used for geothermal energy production since decades. The thermal field of the Molasse Basin area is characterized by prominent thermal anomalies. Since the origin of these anomalies is still an object of debates, especially the negative ones represent a high risk for geothermal energy exploration. With our study, we want to contribute to the understanding of the thermal configuration of the basin area and with that help to reduce the exploration risk for future geothermal projects in the Molasse Basin. For this, we conducted 3D basin-scale coupled fluid and heat transport simulations to reproduce the present-day thermal field of the Molasse Basin by considering conduction, advection, and convection as heat-driving mechanisms. Within this paper, we show how the temperature distribution of the Molasse Basin, including the pronounced thermal anomalies, can be reproduced by coupled fluid flow and heat transport simulations following a multi-scale 3D-modelling approach. We find that the shallow thermal field is strongly affected by basin-wide fluid flow. Furthermore, we show that the temperature distribution at the depth of the Malm aquifer is strongly influenced by the hydraulic conductivity of the Foreland and Folded Molasse Sediments and that hydraulically conductive faults have only a minor influence on the regional temperature distribution. Moreover, we show that the positive and negative thermal anomalies are caused by the superposed effects of conductive and advective heat transport and correlated with the geological structure.
TRADUÇÃO LIVRE
A Bacia Molassica Europeia é uma bacia terciária situada na frente norte dos Alpes, preenchida principalmente por sedimentos clásticos. Estes sedimentos molássicos assentam sobre sucessões sedimentares mesozóicas, incluindo o aquífero do Jurássico Superior (Malm), que tem sido utilizado para a produção de energia geotérmica há décadas. O campo térmico da área da Bacia Molassica é caracterizado por anomalias térmicas proeminentes. Como a origem dessas anomalias ainda é objeto de debates, especialmente as negativas, elas representam um alto risco para a exploração de energia geotérmica. Com nosso estudo, queremos contribuir para a compreensão da configuração térmica da área da bacia e, com isso, ajudar a reduzir o risco de exploração para futuros projetos geotérmicos na Bacia Molassica. Para isso, realizamos simulações 3D em escala de bacia, acoplando o transporte de fluidos e calor, para reproduzir o campo térmico atual da Bacia de Molasse, considerando a condução, a advecção e a convecção como mecanismos de condução de calor. Neste artigo, mostramos como a distribuição de temperatura da Bacia de Molasse, incluindo as anomalias térmicas pronunciadas, pode ser reproduzida por simulações acopladas de fluxo de fluidos e transporte de calor, seguindo uma abordagem de modelagem 3D em múltiplas escalas. Constatamos que o campo térmico raso é fortemente afetado pelo fluxo de fluidos em toda a bacia. Além disso, mostramos que a distribuição de temperatura na profundidade do aquífero Malm é fortemente influenciada pela condutividade hidráulica dos sedimentos do Foreland e Folded Molasse e que as falhas hidraulicamente condutoras têm apenas uma influência menor na distribuição regional da temperatura. Além disso, mostramos que as anomalias térmicas positivas e negativas são causadas pelos efeitos sobrepostos do transporte de calor por condução e advecção e estão correlacionadas com a estrutura geológica.
Artigo publicado no site Springer Nature – Geothermal Energy Journal.
