Downward penetration and mixing of sedimentary brines and dilute hot waters at 5 km depth in the granite basement at Soultz-sous-Forêts (Rhine graben, France)

Fluids trapped in granite microfissures around 5 km depth in the GPK2 drilling from the European Hot Dry Rock (HDR) Energy program at Soultz-sous-Forêts, can be related to the rather recent (post-Oligocene) fluid flow due to the rifting of the Rhine graben. Most of fluid inclusions planes were healed by fluids similar to those trapped in hydrothermal quartz veins from the shallower levels of the granite. The fluid inclusion dataset indicates a model of mixing between a sedimentary brine rich in divalent cations (around 20 wt.% eq. NaCl) and a dilute fluid slightly hotter than the brine, and characterized by a temperature close to the present-day measured temperature. The penetration of brines down to 5 km is significant, as well as the lack of homogenization of the reservoir fluids, i.e., each fluid is characterized by a specific salinity in between the two fluid end-members.

RésuméLes fluides piégés dans les microfissures du granite à 5057 m de profondeur dans le sondage GPK2 du pilote de géothermie « HDR » à Soultz-sous-Forêts peuvent être reliés au cycle récent de circulations fluides liées à l’activité post-Oligocène du rift intracontinental du Rhin. L’essentiel des microfissures est en effet scellé par des fluides similaires à ceux qui sont piégés dans des veines hydrothermales de quartz des niveaux supérieurs du granite. L’ensemble des fluides décrit un mélange entre une saumure sédimentaire riche en cations divalents (environ 20 % poids eq. NaCl) et un fluide dilué légèrement plus chaud, de température proche de celle qui est mesurée actuellement. La pénétration des saumures dans le granite à 5 km de profondeur, au sein de réseaux de microfissures est remarquable, ainsi que l’absence de totale homogénéisation du réservoir, chaque événement fluide étant caractérisé par des salinités intermédiaires, mais distinctes entre les deux fluides principaux.