[Folda] Meistarafyrirlestur

[Ásgeir Einarsson]

*Meistarafyrirlestur við Jarðvísindadeild
*

*Strontíum samsætur í leirsteindum, epidót og jarðhitavatni í jarðhitasvæði
Hellisheiðar *
*Fimmtudaginn 26. apríl, kl. 13:00, í Öskju, stofa 132*
*
*
*Gísli Örn Bragason*

Mikill munur er á samsætuhlutfallinu 87Sr/86Sr í grunnvatni, sem upprunið
er úr sjó (0,70916) og í gosbergi  rekbeltanna (0,70314), sem gerir unnt að
greina lítið magn af Sr úr grunnvatni í ummyndunarsteindum. Rannsóknin
sýnir fram á að sjávar-Sr er að stórum hluta tekið upp í efri leir og
zeólíta sónu en þó berst mælanlegt magn niður í epidót sónuna. Þetta veldur
litlum en merkjanlegum breytingum á epidót niður eftir jarðlagasniðinu.
Fáein sýni við vatnsæðar eru merkjanlega hærri í  87Sr/86Sr en nærliggjandi
sýni. Þetta bendir til að vatnsæðar hafi nægilega hratt rennsli í gegnum
kerfið til að viðhalda ójafnvægi við bergið.

Epidót er algeng ummyndunarsteind á háhitasvæðum og er ein af
einkennissteindum sem skilgreina hitaháðar ummyndunarsónur. Í þessari
rannsókn er epidót frá tveimur borholum HE-50 og HE-51 á jarðhitasvæði
Hellisheiðar, efnagreindur með örgreini þar sem kemur fram að hver
einstakur kristall er með járnríkan kjarni en álríkan rima. Hver einstakur
epidótkristall spannar allar breytingar sem eiga sér stað í epidót í öllu
sniðinu á mismunandi dýpi. Járnríkur kjarni í epidót myndast í
klórít-epdiót ummyndunar sónunni í jafnvægi við wairakít-prehnít-andratít.
Járnsnautt ytra byrði epdidót myndast í jafnvægi við hematít-prehnít.
Strontíum er kristalsækið í epidót í neðri hluta jarðhitasvæða, en í eftir
hluta háhitasvæða safnast strontíum fyrir í leirsteindum, zeólítum og
kalsíti.

Jarðhitavatn úr átta borholum var safnað og 87Sr/86Sr vatnsins var greint
en þar kemur fram merkjanlegur munur. Fimm sýni sýndu hlutföll í jafnvægi
við epidót í dýpri hluta kerfisins á meðan tvær borholur sýndu hlutföll
svipuð epidót úr vatnæðum og ein hola sýndi hlutfall svipað og mældust í
leirsteindum í efri hluta jarðhitakerfisins. Jarðhitavatnssýni frá HE-50 og
51 voru ekki aðgengileg en nærliggjandi holur sýndu svipuð hlutföll og
epidót í vatnsæðum. Niðurstöður rannsóknarinar benda til að 87Sr/86Sr í
jarðhitavatni og ummyndunarsteindum geti gefið mikilvægar upplýsingar um
hringrás vatns og samspil vatns og bergs á jarðhitasvæðum.

*Leiðbeinendur: *Dr. Karl Grönvold, sérfræðingur við  Jarðvísindastofnun HÍ
og Dr. Sigurður Steinþórsson, prófessor við Jarðvísindadeild HÍ.

*Prófdómari: *Ingvi Gunnarsson, jarðefnafræðingur hjá Orkuveita Reykjavíkur.


-----------------------------------

*Strontium isotope shift in clay minerals, epidote and geothermal fluid in
the Hellisheiði Geothermal Field, SW-Iceland*

The large difference in the isotopic ratio 87Sr/86Sr  between sea water
derived meteoric water (0.70916) and the common ratio of  the original
reservoir rocks (0.70314) allow the detection of small amount of Sr from
meteoric water in the formation of alteration minerals. The broad picture
confirmed here is that meteoric Sr is largely removed in the upper clay and
zeolite zones but enough survives into the epidote dominated zones. This
causes a small but significant shift in the epidote down to the bottom of
the geothermal wells. A few samples have significantly higher 87Sr/86Sr
than the surrounding samples and these samples coincide with the main
aquifers feeding the geothermal wells. This suggests that the aquifer water
flows fast enough through the system that equilibrium is not attained with
the bulk of the reservoir rocks.


Epidote is an abundant alteration mineral in high temperature geothermal
fields and one of the main index minerals used for the definition for the
temperature dependent alteration zoning.  In this study epidote from two
drillholes HE-50 and HE-51 from the Hellisheiði Geothermal Field has been
analyzed in detail by microprobe and as previously observed the epidote
shows an ubiquitous zoning of individual crystals with Fe richer cores but
Al richer rims. Individual crystals at different depths span the whole
range observed in individual geothermal wells.The interpretation of this
zoning is that the early Fe-rich epidote forms in the chlorite epidote
alteration zone with wairakite-prehnite-andradite. The growth of the
Fe-poorer outer zone forms to the hematite-prehnite-epidote.Epidote is also
a significant host for Sr within the deeper levels of the thermal fields
while clay minerals and zeolites are the main hosts in the upper levels.


Eight geothermal fluid samples from different sub-regions of the
Hellisheiði geothermal fields were analyzed for 87Sr/86Sr and showed
significant variation. Five samples showed ratios similar to the general
deeper epidote values while two geothermal wells show ratios similar to
those associated with the main aquifers while one sample has ratio similar
to those observed for the clays in the upper part of the system. Samples
for wells HE-50 and HE-51 were not available but the results show clearly
that studies of 87Sr/86Sr could be a useful addition to methods used for
the interpretation of  water circulation and water-rock interaction in
geothermal fields.
-------------- next part --------------
An HTML attachment was scrubbed...
URL: http://listar.hi.is/pipermail/folda/attachments/20120426/a6279e84/attachment.html