Thermohydraulic characterization of Charlevoix crater rocks

ABSTRACT: Geothermal resources offer an energy alternative to reduce carbon emissions. However, exploration remains challenging for fractured bedrock. Insulating rocks in impact crater areas are known targets for geothermal exploration. A potentially elevated geothermal gradient may be found in the St-Urbain anorthosite in Charlevoix (Quebec). This work aims to characterize the thermohydraulic properties of the main geological formations to better understand heat transfer mechanisms. Rock properties were evaluated using an infrared scanner and a transient gas porosimeter and permeameter for artificially fractured samples. In the field, permeability was evaluated by the Porchet method. Anorthosite fractured samples showed a geometric average permeability of 4.110-12 cm2, which is smaller than the value inferred in the field (9.610-11 cm2). Artificially fractured charnockite showed an increase in permeability by 3 orders of magnitude. Advection can be expected as a heat transfer mechanism in such fractured rocks.

RÉSUMÉ: Les ressources géothermiques offrent une alternative énergétique pour réduire les émissions de carbone. Cependant, l’exploration reste difficile dans un socle rocheux fracturé. Les roches isolantes dans les zones de cratères d’impact sont des cibles connues pour l'exploration géothermique. Un gradient géothermique potentiellement élevé pourrait être trouvé au sein de l'anorthosite de St-Urbain (Charlevoix). Ce travail a pour objectif de caractériser les propriétés thermohydrauliques des principales formations géologiques afin de mieux comprendre les mécanismes de transfert de chaleur. Ces propriétés ont été évaluées avec un scanner infrarouge et un perméamètre et porosimètre pour des échantillons artificiellement fracturés. Sur le terrain, la perméabilité a été évaluée par la méthode de Porchet. Les échantillons fracturés d'anorthosite ont montré une moyenne géométrique de 4.1⨯10-12 cm2, soit inférieure à la perméabilité évaluée sur le terrain (9.6⨯10-11 cm2). Les charnockites artificiellement fracturées ont vu augmenter leur perméabilité de 3 ordres de grandeur. L’advection peut être un mécanisme de transfert thermique dans ces roches de socle fracturées.