PASSGEO – Passive Seismic Methods for Geothermal Exploration in Switzerland

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/502887

Kurzbeschreibung (Deutsch)

In diesem forschungsorientierten Vorhaben integriere ich neue technologische Fortschritte in Form von dichten seismischen Arrays und verbesserten Rechenmöglichkeiten mit methodologischen Fortschritten (Oberflächen- und Körperwellentomographien aus dem seismischen Hintergrundrauschen, Bildgebungsverfahren mit Brennfleck und Reflexionsmatrizen). Diese Methoden werden auf geothermischen Kontext angepasst, um die Untergrundstruktur auch bei Vorhandensein einer komplexen Topographie detailliert abzubilden. Wir werden den Untergrund unter Lavey-les-Bains, Schweiz, untersuchen. Lavey-les-Bains beherbergt die heißeste bekannte natürliche geothermische Ressource der Schweiz und war für die Errichtung eines Tiefenhydrothermalkraftwerks vorgesehen. Im Jahr 2022 wurde eine 3 km tiefe Erkundungsbohrung gebohrt, die unerwartet sehr geringe Durchflussraten aufwies, was zu einem Stopp des Projekts führte. Mit den vorgeschlagenen Methoden und ihrer Kombination erwarten wir, ein hochauflösendes Bild der Untergrundstruktur in Lavey-les-Bains zu erhalten, das Aufschluss über das Vorhandensein von Verwerfungen und Flüssigkeitswegen gibt, die weit über den aktuellen Wissensstand hinausgehen. Das Potenzial der Methoden zur geothermischen Erkundung wird sorgfältig bewertet und verglichen. Die erwarteten methodischen Fortschritte werden auch in anderen für die Energiewende relevanten Bereichen von Nutzen sein, beispielsweise bei der Kohlenstoffspeicherung und der Exploration von Mineralien.

Kurzbeschreibung (Englisch)

In this research-driven proposal, I will integrate new technological advances coming from dense seismic arrays and improved computational facilities with state-of-the-art surface- and body-wave ambient noise tomographies, as well as cutting-edge focal spot and reflection matrix imaging. These methods will be adapted to the geothermal context to image subsurface structure even in the presence of complex topography. We will investigate the subsurface under Lavey-les-Bains, Switzerland. Lavey-les-Bains hosts Switzerland’s hottest known natural geothermal resource and was envisioned for the creation of a deep hydrothermal power plant. A 3 km deep exploration well was drilled in 2022, unexpectedly showing very low flowrates, which resulted in a stop of the project. With the proposed methods and their combination, we expect to achieve a high-resolution image of the subsurface structure in Lavey-les-Bains that informs about the presence of faults and fluid pathways well beyond the current state of knowledge. The potential of the methods for geothermal exploration will be carefully assessed and compared. Expected methodological advances will also be of use in other domains relevant for a clean energy transition, such as carbon storage and mineral exploration.

Kurzbeschreibung (Französisch)

Dans cette proposition axée sur la recherche, j'intégrerai les nouvelles avancées technologiques provenant des réseaux sismiques denses et des installations de calcul améliorées avec les tomographies de pointe du bruit ambiant des ondes de surface et des ondes de corps, ainsi qu'avec l'imagerie de pointe du point focal et de la matrice de réflexion. Ces méthodes seront adaptées au contexte géothermique afin d'obtenir des images de la structure du sous-sol, même en présence d'une topographie complexe. Nous étudierons le sous-sol de Lavey-les-Bains, en Suisse. Lavey-les-Bains abrite la ressource géothermique naturelle connue la plus chaude de Suisse et a été envisagée pour la création d'une centrale hydrothermale profonde. Un puits d'exploration de 3 km de profondeur a été foré en 2022, montrant de manière inattendue des débits très faibles, ce qui a entraîné l'arrêt du projet. Grâce aux méthodes proposées et à leur combinaison, nous espérons obtenir une image à haute résolution de la structure souterraine de Lavey-les-Bains qui nous renseignera sur la présence de failles et de voies de circulation des fluides bien au-delà de l'état actuel des connaissances. Le potentiel des méthodes pour l'exploration géothermique sera soigneusement évalué et comparé. Les avancées méthodologiques attendues seront également utiles dans d'autres domaines pertinents pour la transition vers une énergie propre, tels que le stockage du carbone et l'exploration minérale.