Overblog
Suivre ce blog
Editer l'article Administration Créer mon blog

Earth of fire

Actualité volcanique, Article de fond sur étude de volcan, tectonique, récits et photos de voyage

Publié le par Bernard Duyck
Publié dans : #Excursions et voyages

Clear lake - geyser geothermal field - J.Donelly-Nolan

The Geysers geothermal field - vue partielle sur des tours de refroidissement - photo J.Donnelly-Nolan

 

 

La vaste chambre magmatique, d'environ 14 km. de diamètre située à 7 km. de profondeur et plus sous le champ volcanique de Clear Lake, révélée par des études télésismiques et de gravité, constitue une source de chaleur pour le champ géothermal situé au sud-ouest du champ volcanique :

"The Geysers Geothermal field" est le plus grand champ géothermal productif au monde !


Découvert en 1847 au cours d’une expédition de reconnaissance dans les Sierra mountains et le Great Basin par William B. Elliot, son usage sous forme de spa enchanta les personnalités de l’époque. Une première exploitation en 1924 servi à alimenter en électricité un resort local.

 

Geysers_Map.jpgCarte des implantations industrielles de "The Geysers"  ... un monde sous haute surveillance (notez les portes fermant les routes d'accès et le poste de gardiennage)  - Des visites mensuelles sont organisées.

 

Son développement industriel a débuté dans les années 50 … pour arriver aujourd’hui à un ensemble de 26 centrales, nourries par plus de 350 puits, et produisant suffisamment d’énergie " propre et renouvelable " pour alimenter 850.000 familles. Quatre sociétés se partagent le gâteau, dont la part substantielle, 19 centrales, est aux mains de Calpine Corporation.

La production géothermale provient aujourd’hui de vapeurs du Geysers field, localisé à la frontière sud-ouest  du champ volcanique.


L’aire géothermale « The Geysers-Clear Lake » avait une capacité initiale de 2.100 mégawatts, déclinant ensuite à 1.500 MW environ (chiffres 1988).  Malgré cette baisse de production de vapeur et donc de puissance, le total des puits creusés est monté à plus de 600 dans les années 90, certains atteignant la profondeur de 3,2 kilomètres … pour un investissement de plus de 4 milliards de dollars. Pour résoudre le problème, on a développé un plan de réinjection des eaux usées et traitées par des puits.

 

Injection - Santa-rosa.ca.usCes eaux sont transportées sur 41 miles par pipe-line depuis Santa Rosa, pompées vers une hauteur avant d’être distribuées dans le champ géothermal et injecté à 10.000   pieds de profondeur.

 

Schéma du cycle de production d'électricité et d'injection des eaux usées avec puit de vapeur et puit d'injection - doc. Santa-Rosa.ca.us


En 1997, environ 30 millions de litres d’eaux usées ont été injectés chaque jour dans la partie sud du champ The Geysers … la vaporisation des eaux a permis de récupérer 75 MW qui avaient disparus avec la baisse de pression. L’adjonction de ces eaux devrait remplacer une grande part de fluides géothermaux perdus lors de la production électrique, et permettre de maintenir celle-ci aux environs de 1000 MW durant au moins deux décades, si possible plus.

 

Age---thermal-history-of-the-Geysers-plutonic-comp-copie-1.jpg 

Situation et limites du Geysers Geothermal field au sein de Claer Lake Volcanic field - avec contours du flux de chaleur en surface exprimé en hfu.

  

Age---thermal-history-of-the-Geysers-plutonic-complex---Dal.jpg

 

                                     Carte et coupe en subsurface du Geyser plutonic complex

Map and cross sections show subsurface occurrence of Geysers plutonic complex (GPC) , well locations for analyzed samples (open squares), and volcanic rocks of the Clear Lake Volcanic Field 

 

doc. from "Age and thermal history of the Geysersplutonic complex (felsite unit) - the Geysers geothermal field"  - by G.B. Dalrymple & al.

 

Les forages destinés à déterminer son potentiel géothermique ont révélé la présence d’un grand corps intrusif silicique, appelé " the Felsite ", situé au sud de Cobb Mountain ; ce corps intrusif, de plus de 100 km³, est composé de granite, porphyre microgranitique, et granodiorite environ 1.000 m en sub-surface. La datation indique une solidification il y a 1,3-1,4 Ma, en correspondance avec la répartition par âge des roches du champ volcanique de Clear Lake.

 

En dépit de son nom, The Geysers field, aucun geyser naturel n’existe sur zone. Son nom lui a été attribué par les premiers explorateurs en raison de l’activité fumerollienne et des vapeurs émises par les sources chaudes et les mudpots dans ce qui allait devenir la première partie exploitée du champ de vapeur.

Ce champ géothermal est complété de sources thermales, situées le long de failles subparallèle à la faille de San Andreas.

 

Cette zone est sujette à de nombreux séismes et à subsidence.

Une polémique est née des pratiques industrielles récentes de réinjection et de constatation du nombre de séismes en hausse.

Entre 1949 et 1975, aucun séisme de magnitude supérieure ou égale à 2,5 n’a été observé dans la région des champs géothermaux. Depuis 1976, des séismes de cette grandeur ont commencé à être observés et le ratio est passé à au moins 12 séismes de Magnitude supérieure ou égale à 2,5 par an, jusqu’en 1984. Le maximum fut atteint en 1988 avec 26 séismes de cette magnitude, ce qui constitue 40% du taux annuel pour l’ensemble de la chaîne côtière centrale.

Selon un rapport du Berkeley seismological laboratory de 1992, le profil spatio-temporel de la sismicité indique que la sismicité à The Geysers est induite par les activités de production géothermique.

Mais rien n’est clair :

- nous sommes sur une zone de failles

- avec l’augmentation de la production électrique de 70% en 79-80, l’activité sismique s’est développée à proximité des nouveaux sites

- la sismicité s’est aussi propagée en direction du nord-ouest de la présente zone de production, bien qu’il n’y ait là aucun puit de vapeur actif.

- il n’existe pas de corrélation statistique entre l’extraction de vapeur et la sismicité pour des puits de vapeur en production depuis plus de sept ans.


Deux mécanismes restent plausibles pour une induction de la sismicité à The Geysers.

La contraction volumétrique due au retrait massif peut perturber la champ de contrainte et causer des failles dans le réservoir de roches par ailleurs proche de la rupture à cause du champ de contrainte régional.

Ou bien, la déformation asismique due au stress tectonique régional se convertit en en déformation sismique (stick-slip deformation) à cause d’une augmentation du coefficient de friction le long des surfaces en contact au niveau de la faille.

 

123-39

Localisation et magnitude des séismes toujours présent dans la zone, le 5 juillet 2012 - carte ANSS - USGS

 

Quant à la subsidence, la déformation verticale  a été mesurée dans les années 70 et 90. La diminution verticale relative maximale par rapport à un pont fixe situé à 20 km. du réservoir était de 19 cm entre 1973 et 77,  et centrée sur la zone d’extraction la plus active durant cette période. Le taux de subsidence moyenne entre 1977 et 1996 est de 4,7 cm /an, ce qui confirme la fiabilité de la première étude. Ces chiffres impliquent la mise en cause d’un volume égal à 2.000 millions de m³.

 

Sources :

- Geysers geothermal association  - link 

 - Induced Seismicity in The Geysers Geothermal Area, California - link

- Extensional tectonics at the Geysers geothermal area, California - by D.H. Oppenheimer / Jornal of Geophysical research 10.1986

- Subsidence – Mossop- link

Commenter cet article

Articles récents

Hébergé par Overblog