3DHIP-calculator-A new tool to stochastically assess deep geothermal potential using the heat-in-place method from voxel-based 3D geological models

The assessment of the deep geothermal potential is an essential task during the early phases of any geothermal project. The well-known "Heat-In-Place" volumetric method is the most widely used technique to estimate the available stored heat and the recoverable heat fraction of deep geothermal reservoirs at the regional scale. Different commercial and open-source software packages have been used to date to estimate these parameters. However, these tools are either not freely available, can only consider the entire reservoir volume or a specific part as a single-voxel model, or are restricted to certain geographical areas. The 3DHIP-Calculator tool presented in this contribution is an open-source software designed for the assessment of the deep geothermal potential at the regional scale using the volumetric method based on a stochastic approach. The tool estimates the Heat-In-Place and recoverable thermal energy using 3D geological and 3D thermal voxel models as input data. The 3DHIP-Calculator includes an easy-to-use graphical user interface (GUI) for visualizing and exporting the results to files for further postprocessing, including GIS-based map generation. The use and functionalities of the 3DHIP-Calculator are demonstrated through a case study of the Reus-Valls sedimentary basin (NE, Spain)

Creació de recursos digitals per a la innovació docent en geologia estructural i tectònica

Aquest projecte consisteix en l'elaboració d'una sèrie de recursos didàctics en format digital per a l'ensenyament de les matèries de Geologia Estructural i de Tectònica en titulacions relacionades amb les Ciències de la Terra. L'objectiu és la millora de la formació i del rendiment dels estudiants mitjançant l'elaboració d'activitats de suport no presencials que fomentin l'autoaprenentatge i l'autoregulació per part de l'estudiant. Les activitats intenten aprofitar les noves eines informàtiques disponibles i fomentar-ne l'accés mitjançant la xarxa. El material que s'elabora en el marc del projecte consisteix en: 1) un fons documental d'imatges relacionades amb la Geologia Estructural i la Tectònica amb explicació, disponibles en xarxa i accessibles mitjançant motors específics de cerca, 2) un conjunt d'exercicis i casos pràctics, alguns dels quals resolts, i 3) sortides de camp virtuals a una regió geològica que permeten proposar activitats prèvies a una pràctica presencial de camp o desenvolupar la pràctica de manera completament autònoma.Este proyecto consiste en la elaboración de una serie de recursos didácticos en formato digital para la enseñanza de las materias de Geología Estructural y Tectónica en titulaciones relacionadas con las Ciencias de la Tierra. El objetivo es la mejora de la formación y del rendimiento de los estudiantes mediante la elaboración de actividades de apoyo no presenciales que fomenten el autoaprendizaje y la autorregulación por parte del estudiante. Las actividades intentan aprovechar las nuevas herramientas informáticas disponibles y fomentar el acceso mediante la red. El material que se elabora en el marco del proyecto consiste en: 1) un fondo documental de imágenes relacionadas con la Geología Estructural y la Tectónica con explicación, disponibles en red y accesibles mediante motores específicos de búsqueda, 2) un conjunto de ejercicios y casos prácticos, algunos de ellos resueltos, y 3) salidas de campo virtuales de una región geológica que permiten proponer actividades previas a una práctica presencial de campo o desarrollar la práctica de forma completamente autónoma.This project consisted of developing a series of teaching resources in digital format to teach the subjects of Structural Geology and Tectonics in degree programmes related to the Earth Sciences. The goal was to improve students' training and performance by developing out-of-classroom support activities that foster independent learning and self-regulation on the part of the students. The activities aim to take advantage of the new IT tools available and to foster their access via the Web. The material that was developed in this project consisted of: 1) a documentary collection of images related to Structural Geology and Tectonics with explanations, available on the Web and accessible from specific search engines, 2) a series of exercises and practical case studies, some of them already solved, and 3) virtual field trips to a geological region that enabled us to propose activities prior to a visit to the field or to develop the practice totally independently

Estructures tectòniques i la seva relació amb la vorticitat cinemàtica : casos reals i models /

Consultable des del TDXTítol obtingut de la portada digitalitzadaAquest estudi es centra en temes clàssics de la geologia estructural com són el plegament de capes i la dinàmica de partícules aïllades; malgrat la gran quantitat de treballs sobre aquests temes, mai s'ha plantejat un estudi sobre la mecànica de la transició geomètrica entre capes de gruix homogeni i cossos aïllats. Aquesta transició pot ser visualitzada mitjançant capes amb distribució de gruix no homogeni. El focus principal d'aquest estudi és identificar els factors que controlen el plegament de capes amb gruix no homogeni i la relació entre l'asimetria d'aquests plecs i la cinemàtica de la deformació. La metodologia de treball consisteix en una combinació entre estudis de detall de camp d'aquestes estructures i la seva simulació mitjançant models teòrics, numèrics i analògics. Cadascun d'aquests mètodes té les seves avantatges i desavantatges, i en conjunt aporten dades diferenciades però compatibles entre elles. La definició original del treball neix per a donar una explicació coherent a un conjunt d'observacions de camp de la fase de deformació D2 del Varisc de Cap de Creus (Est dels Pirineus). En aquesta zona s'observa una aparent contradicció entre el sentit de cisalla deduït mitjançant els indicadors cinemàtics i l'inferit mitjançat l'evolució de les bandes d'elevada deformació i/o l'orientació dels marcadors planars. Un d'aquests indicadors cinemàtics són un conjunt venes de quars d'gruix molt irregulars i plegades durant la D2, anomenats sigmoidal quartz-rods. Quin és el significat d'aquestes estructures, i com reconciliar la contradicció entre els sentits de cisalla són uns dels darrers objectius de l'estudi. Primerament és fa una introducció dels aspectes principals de la mecànica de medis continus, juntament amb les teories de plegament i de dinàmica de partícules aïllades. Aquests conceptes són claus per a una comprensió correcte dels aspectes desenvolupats al llarg de tot el treball. Desprès, es realitza una descripció detallada tant de la geometria de les estructures de camp com del seu context estructural, que ens defineixen el marc d'inspiració de la modelització. Aquesta s'ha realitzat amb un increment progressiu de l'escala d'estudi: des de la geometria dels límits de capa fins a sistemes amb múltiples pertorbacions, passant per a situacions amb un única pertorbació aïllada. Les variables independents del sistema bàsicament es troben relacionades amb aspectes de la geometria inicial, aspectes lligats a les propietats mecàniques del medi i aspectes de la cinemàtica de les condicions de contorn dels models. La investigació s'ha basat en l'anàlisi tant de la variació de les geometries com de la distribució de les components de la cinemàtica dins i al voltant de les pertorbacions. Aquests resultats ens han permès establir la viabilitat de la transició mecànica entre estructures de plegament i dinàmica de partícules. Aquesta és abrupte i asimètrica, amb un domini pels processos de buckling de capes. Els resultats són utilitzats per a definir tres nous mètodes d'anàlisi de la deformació i del grau de no coaxilitat mitjançant dades de camp. Aquests es basen en la combinació de paràmetres geomètrics simples com són l'angle d'inclinació dels flancs, dels boudins o de la foliació externa. Els mètodes són aplicats a l'àrea d'estudi obtenint resultats similars per a tots ells. S'han contrastat els resultats mitjançant altres mètodes d'estimació basats en la geometria de plecs. Els resultats de camp són compatibles amb les interpretacions prèvies d'un règim transpressiu de la deformació D2, però s'observa un caràcter variable del grau de no coaxilitat de la deformació entre zones de baixa i alta deformació. Finalment, el conjunt de resultats obtinguts són un pas endavant cap una possible unificació de les teories de dinàmica de partícules aïllades i de plegament.This study is concerning classical themes of structural geology as the folding of competent single-layers and the dynamics of isolated particles. However the large number of previous studies related to these topics, never has been investigated the mechanics of the geometrical transition between layers with homogeneous thickness and isolated inclusions. This transition can be visualized through layers with non homogeneous distribution of the thickness. The major focus of this study is addressed to recognize the mean factors that govern the folding mechanics of layers with unequal thickness. A second objective is to identify the relationship between fold asymmetry and the kinematics of the deformation. The working methodology consists in a combination between detailed field study of these structures and their simulation using theoretical, numerical and analogue modelling. These methods have advantages and disadvantages and altogether contribute to solve the problem with differentiated data but compatible among them. The initial definition of this work rise to provide a coherent interpretation to a set of field data associated to the main Variscan phase (D2) of the Cap de Creus (East of Pyrenees, Spain). In this zone, it is possible to observe an apparent contradiction between shear sense deducted from kinematics indicators and the shear sense inferred from the evolution of high strain bands and/or reorientation of structural planar markers (foliations). One of the kinematics indicators used are a set of quartz veins with irregular thickness layer and folded during the D2, called sigmoid quartz-rods. Which is the significance of these structures and how does it reconcile with the apparent contradiction between shear senses are the ultimate purposes of this study. First of all, the basic concepts of the continuum mechanics are introduced, following with a brief of layer folding and particle dynamic theories. These concepts are fundamentals for a correct acknowledgement of the mean features developed along this thesis. After, an introduction to the field structural geology and a detailed description of the geometry of sigmoidal quartz-rods structures are exposed. These observations represent the reference frame of the subsequent modelling. A progressive dimensional scale of the effects has been used in the simulations: from the geometry of the layer interfaces to systems with a central isolated perturbation, finishing in the interaction of multiple perturbations. The independent variables of the models are the initial geometry of the layers, the mechanical properties of the medium and the kinematics of the boundary conditions. The study is based on the analysis of variation of fold geometry and the variation of the distribution of the kinematics components inside and around flow perturbations. Results have validated the viability of a mechanical transition between folded structures and particle dynamics. This transition is sharp and asymmetric, and is widely dominated by buckling process. Three new methods for analysis of strain and kinematical vorticity number from field data have been proposed. These methods are based on the combination of simple geometrical parameters as the fold limb angle, the boudin angle or the orientation of the foliation. The methods have been applied to the field area, obtaining for all methods similar results. The validity of these results has been contrasted with other strain methods based on fold geometry. Field results are compatible with previous interpretation of D2 deformation as a transpressive strain regime with vertical extension, horizontal area reduction and NNW-SSE bulk shortening. But, deformation has a non-steady character, with variable degree of non-coaxility between low and high strain zones. Finally, these results represent a forward step to a viable unified theory between classical theories of folding and particle dynamics

Recumbent folding in the Upper Cretaceous Eaux-Chaudes massif : a Helvetic-type nappe in the Pyrenees?

We describe a singular structure in Upper Cretaceous rocks of the Eaux-Chaudes massif of the western Pyrenees, consisting of a kilometre-scale fold nappe with a sheared overturned limb. High ductile strain attests a deformation style rarely reported for the alpine Pyrenees, and peak temperature in Upper Cretaceous carbonates is estimated by Raman spectroscopy of carbonaceous material palaeothermometry in the lower greenschist facies (>300°C). The normal fold limb retains the original sedimentary textures, while the overturned limb shows calcite crystal-plastic deformation and dynamic recrystallization, with crystallographic preferred orientation. The observed ductility and metamorphic temperature bear similarities with the lower Helvetic nappes of the Alps, suggesting deep burial and/or possibly high geothermal gradient in this part of the Pyrenees

Insights to controls on dolomitization by means of reactive transport models applied to the Benicàssim case study (Maestrat basin, E Spain)

Partially dolomitized carbonate rocks of the Middle East and North America host large hydrocarbon reserves. The origin of some of the dolomites has been attributed to a hydrothermal mechanism. The Benicàssim area (Maestrat basin, E Spain) constitutes an excellent field analogue for fault-controlled stratabound hydrothermal dolomitization: dolostone geobodies are well exposed and extend over several kilometers away from seismic-scale faults. This work investigates the main controls on the formation of stratabound vs. massive dolomitization in carbonate sequences by means of 2D reactive transport models applied to the Benicàssim case study. Simulation results suggest that the dolomitization capacity of fluids is maximum at temperatures around 100ºC and minimum at 25ºC. It takes on the order of hundreds of thousands to millions of years to completely dolomitize kilometer-long limestone sections with solutions flowing laterally through strata at velocities of meters per year. Permeability differences of two orders of magnitude between layers are required to form stratabound dolomitization. The kilometer-long stratabound dolostone geobodies of Benicàssim must have formed under a regime of lateral flux higher than meters per year during about a million years. As long-term dolomitization tends to produce massive dolostone bodies not seen at Benicàssim, the dolomitizing process there must have been limited by the availability of fluid volume or the flow driving mechanism. Reactive transport simulations have proven a useful tool to quantify aspects of the Benicàssim genetic model of hydrothermal dolomitization