3D conceptual modelling of the Abaya geothermal area, Ethiopia

Abstract

The Abaya geothermal field is located in the Southern Main Ethiopian Rift, a zone of continuing extensional tectonism and volcanic activity. Due to its location and through surface exploration, the existence of a large-scale geothermal reservoir in the area has been suggested. The main objective of this study is to integrate the geological, geochemical and geophysical data into a 3D conceptual model of the Abaya geothermal system. The Abaya system has not been drilled, so another more explored geothermal system is used to provide insights on processes in Abaya. The resulting models suggest that the permeability pathway of the Abaya field is given by a recharge of meteoric water coming from Damota Volcano located in the NNW. The fluid infiltrates the system through large near-vertical faults in a NNW-SSE direction, flowing close to the proposed deep electrical conductor located at 8 km depth, heating up and reaching the surface through the permeable fractures resulting in surface manifestations of springs and steaming grounds along SD-Hako Graben and Abaya fault. The conceptual model results indicate a shallow confined hydrothermal reservoir located in the SW of the Abaya area, between 160-2400 m depth with temperatures reaching 260 ºC. The results also match the resistivity data, where an increment is observed in resistivity from 1 m to 10 m presumably delineating the top part of the shallow reservoir. Furthermore, it is suggested that further studies and data of the subsurface are required to complement the surface exploration and to accurately characterize the Abaya geothermal system.

Abaya jarðhitakerfið er staðsett í sprungukerfinu í suðurhluta Eþíópíu, þar sem áframhaldandi gliðnun flekaskila og eldvirkni á sér stað. Yfirborðsrannsóknir benda til þess að umfangsmikið jarðhitakerfi sé til staðar. Markmiðið með þessu verkefni er að útbúa þrívítt (3D) hugmyndalíkan af jarðhitakerfi Abaya með því að taka saman jarðfræðileg, jarðefnafræðileg og jarðeðlisfræðileg gögn af svæðinu. Ekki hefur verið borað í Abaya kerfið, þannig að kanna þarf frekar jarðhitakerfið sem er notað er til að veita innsýn í Abaya svæðið. Líkönin sem fengust benda til þess að jarðhitavökvinn á Abaya svæðinu komi frá Damota eldfjallini sem staðsett er í NNV. Vökvinn síast inn í jarðveginn í gegnum stór, næstum lóðrétt misgengi, í NNV-SSA átt, flæðir nærri lágu viðnámi sem staðsett er á 8 km dýpi, hitnar og nær yfirborði í gegnum lek brot, djúpleiðara, til heitra linda og rjúkandi yfirborðs, meðfram SD-Hako og Abaya sigdalnum. Niðurstöður hugmyndalíkansins sýna grunnan afmarkaðan heitan vatnsgeym, staðsettan SV af Abaya svæðinu, á milli 160-2400 m dýpi með hitastig sem líklega nærri 260 ºC. Niðurstöðurnar passa einnig við viðnámsgögnin, þar sem sést hækkun á viðnámi frá 1 m til 10 m sem afmarkar efsta hluta geymisins. Ennfremur er bent á að þörf er á frekari rannsóknum og gögnum til að lýsa betur Abaya jarðhitakerfinu.