Geochemical modelling of fluid–rock interactions in the context of the Soultz-sous-Forêts geothermal system

The development of the Enhanced Geothermal System (EGS) at Soultz-sous-Forêts (France) has given to scientists an interesting opportunity for the application of geochemical modelling of water–rock interactions, combining theoretical studies with field and experimental data. The main results of four successive and complementary studies are summarized: geochemical modelling of fluid–rock interactions with prediction of dissolution/precipitation of minerals, feed-back effects on the mineralogy and petrography of the rock (major role of silicates in the geological past and of carbonates in the near future of the exploitation), experimental control of the dynamics of silicates under thermal gradient and relation between the evolution of the petrophysics of the rocks and the heat and mass transfers. The thermal cycle of the fluid, between 200 °C and 65 °C in the geothermal loop, may be responsible for dissolution/precipitation of minerals which modify the porosity and permeability of the granite, as it happened in the geological past, in relation with hydrothermal circulations in the Rhine Graben.

RésuméLe développement du projet de géothermie profonde à Soultz-sous-Forêts (France) sur le concept de Système Géothermique Stimulé (en anglais : Enhanced Geothermal System – EGS) a fourni aux scientifiques une très intéressante opportunité pour l’application de la modélisation géochimique des interactions fluides–roches en combinant les études théoriques aux données de terrain et d’expérimentations. Les principaux résultats de quatre études successives et complémentaires sont synthétisés : modélisation des interactions fluides–roches avec prévision des dissolutions/précipitations de minéraux et effets en retour sur la minéralogie et la pétrographie des roches (rôle majeur des silicates dans le passé géologique et des carbonates au début de la future exploitation géothermique), test expérimental de la dynamique des silicates sous gradient thermique, et finalement relation entre l’évolution pétrophysique des roches et les transferts de masse et de chaleur dans le réservoir. Le cycle thermique du fluide, entre 200 °C et 65 °C, peut être à l’origine de dissolutions/précipitations de minéraux, ce qui peut modifier la porosité et la perméabilité du granite, comme cela s’est produit, dans le passé géologique, en relation avec les circulations hydrothermales dans le graben rhénan.