Heather A. Sheldon

Damage and permeability around faults: Implications for mineralization

Mineral deposits are commonly hosted by small-displacement structures around jogs in major faults, but they are rarely hosted by the major fault itself. This relationship may be explained by time-dependent fracturing and healing in and around major faults and associated permeability evolution. A damage mechanics formulation is used here to explore the spatial-temporal evolution of damage in and around a fault following a fault-slip event. We show that regions of increased damage rate correspond to the location of mineral deposits and that these areas correspond to areas of aftershocks predicted by stress-transfer modeling. The fault itself enters a healing regime following the slip event; hence, it is expected to become less permeable than the fracture network outside the fault. Our results support the hypothesis that mineralization occurs in a fracture network associated with aftershocks; this may be due to the higher time-integrated permeability of the fracture network relative to the main fault.

The potential for convection and implications for geothermal energy in the Perth Basin, Western Australia

Convection of groundwater in aquifers can create areas of anomalously high temperature at shallow depths which could be exploited for geothermal energy. Temperature measurements in the Perth Basin (Western Australia) reveal thermal patterns that are consistent with convection in the Yarragadee Aquifer. This observation is supported by Rayleigh number calculations, which show that convection is possible within the range of aquifer thickness, geothermal gradient, salinity gradient and permeability encountered in the Yarragadee Aquifer, assuming that the aquifer can be treated as a homogeneous anisotropic layer. Numerical simulations of convection in a simplified model of the Yarragadee Aquifer show that: (1) the spacing of convective upwellings can be predicted from aquifer thickness and permeability anisotropy; (2) convective upwellings may be circular or elongate in plan view; (3) convective upwellings create significant temperature enhancements relative to the conductive profile; (4) convective flow rates are similar to regional groundwater flow rates; and (5) convection homogenises salinity within the aquifer. Further work is required to constrain the average horizontal and vertical permeability of the Yarragadee Aquifer, to assess the validity of treating the aquifer as a homogeneous anisotropic layer, and to determine the impact of realistic aquifer geometry and advection on convection.RésuméLa convection des eaux souterraines dans les aquifères peut créer des zones de températures anormalement élevées à faible profondeur qui pourraient être exploitées pour l’énergie géothermique. Les mesures de température dans le bassin de Perth (Australie occidentale) révèlent des caractéristiques thermales cohérentes avec une convection dans l’aquifère de Yarragadee. Cette observation est étayée par des calculs du nombre de Rayleigh, qui montrent que la convection est possible pour l’ordre de grandeur d’épaisseur de l’aquifère, le gradient géothermal, le gradient de salinité, et la perméabilité rencontrées dans l’aquifère de Yarragadee, en supposant que l’aquifère puisse être traité comme une couche homogène et anisotrope. Des simulations numériques de la convection dans un modèle simplifié de l’aquifère de Yarragadee montrent que : (1) l’espacement des flux convectifs ascendants peut être prédit d’après l’épaisseur de l’aquifère et l’anisotropie de la perméabilité; (2) les flux convectifs ascendants peuvent être circulaires ou allongés dans une vue en plan ; (3) les flux convectifs ascendants créent des accroissements de température significatifs par rapport au profil du conduit ; (4) les débits des flux convectifs sont similaires aux débits des écoulements régionaux des eaux souterraines; et (5) la convection homogénéise la salinité dans l’aquifère. D’autres travaux sont nécessaires pour tenir compte de la perméabilité moyenne horizontale et verticale de l’aquifère de Yarragadee, pour juger de la validité d’un traitement de l’aquifère comme couche homogène anisotrope, et pour déterminer l’impact d’une géométrie réaliste de l’aquifère et de l’advection sur la convection.ResumenLa convección del agua subterránea en acuíferos puede crear áreas de temperaturas anómalamente altas en profundidades someras que podrían ser explotadas para energía geotérmica. Las medidas de temperatura en la cuenca de Perth (Australia Occidental) revelaron esquemas termales que son consistentes con la convección en el acuífero Yarragadee. Esta observación está apoyada por cálculos del número de Rayleigh, que muestra que la convección es posible dentro del rango de los espesores del acuífero, gradiente geotérmico, gradiente de salinidad y permeabilidad encontradas en el acuífero Yarragadee, suponiendo que el acuífero puede ser tratado como una capa homogénea anisotrópica. Las simulaciones numéricas de convección en un modelo simplificado del acuífero Yarragadee muestra que: (1) El espaciado de surgencias convectivas puede ser predicho a partir del espesor del acuífero y de la anisotropía de la permeabilidad; (2) Las surgencias convectivas pueden ser circulares o alongados en vista en planta; (3) Las surgencias convectivas crean un acrecentamiento significativo de la temperatura en relación al perfil conductivo; (4) Los ritmos de flujos convectivos son similares a los ritmos de flujo regional del agua subterránea; y (5) La convección homogeiniza la salinidad dentro del acuífero. Se requiere trabajo adicional para restringir la permeabilidad promedio vertical y horizontal del acuífero Yarragadee, para evaluar la validez de tratar al acuífero como una capa anisotrópica homogénea y determinar el impacto de la geometría realística del acuífero y de la advección sobre la convección.摘要含水层中地下水的对流可在浅部造成局部高温异常,并用于开采地热能。澳大利亚西部珀斯盆地的测温量热揭示出与Yarragadee含水层对流相一致的热模式。雷利数的计算支持这一观测结果,并表明在Yarragadee含水层中对流发生在一定含水层厚度、地温梯度、盐分梯度以及渗透系数范围内,假定含水层为均质各向异性的。对Yarragadee含水层简化模型的对流数值模拟表明:(1)对流上涌的间距可通过含水层厚度及渗透性各向异性预测;(2)在平面上对流上涌是可循环或拉长的;(3)相对于传导剖面对流上涌可产生更大的温度增强;(4)对流速度与区域上的地下水流速相似;(5)对流使得含水层盐分均一化。进一步工作需要限制Yarragadee含水层的水平和垂直平均渗透系数,用于评价视含水层为均质各向异性的有效性,确定真实含水层尺度及对流中平流的影响。ResumoA conveção em aquíferos pode criar áreas anormais de alta temperatura a profundidades baixas, as quais podem ser exploradas para energia geotérmica. Medições de temperatura na Bacia de Perth (Austrália Ocidental) mostram padrões térmicos consistentes com conveção no Aquífero Yarragadee. Esta observação é apoiada pelos cálculos do número de Rayleigh, os quais mostram que a conveção é possível dentro da gama de espessuras, gradientes geotérmicos, gradientes de salinidade e permeabilidades encontradas no Aquífero Yarragadee, assumindo que o aquífero pode ser tratado como uma camada anisotrópica homogénea. Um modelo simplificado de simulações numéricas de conveção do Aquífero Yarragadee mostra que: (1) O espaçamento de upwellings convetivos pode ser previsto a partir da espessura do aquífero e da anisotropia da permeabilidade, (2) Upwellings convetivos podem ser circulares ou alongados no plano horizontal, (3) Upwellings convetivos criam condições significativamente melhores na temperatura em relação ao perfil condutivo, (4) As taxas de fluxo convetivas são similares às taxas de fluxo regional da água subterrânea, e (5) A conveção homogeneiza a salinidade dentro do aquífero. Torna-se necessário realizar algum trabalho adicional para restringir os parâmetros da permeabilidade média horizontal e vertical do Aquífero Yarragadee, para avaliar a validade de considerar o aquífero como uma camada anisotrópica homogénea, e para determinar o impacte da geometria real do aquífero e da adveção na conveção.

Predictive targeting in Australian orogenic-gold systems at the deposit to district scale using numerical modelling

3D numerical models of coupled deformation and fluid flow provide a useful tool for exploration in orogenic-gold systems. Numerical modelling of ore-forming processes can lead to a reduction in targeting and detection risk, thus improving the value proposition of mineral exploration. Hydrothermal mineralisation arises from a complex interplay of deformation, fluid flow, conductive and advective heat transport, solute transport and chemical reactions. Coupled simulation of all of these processes represents a significant computational challenge that cannot be solved within the time-scale of a mineral exploration program. However, the problem can be simplified by identifying a subset of processes representing the first-order controls on mineralisation at the scale of interest. For most orogenic-gold systems, it is argued that the first-order controls on mineralisation at the camp to deposit scale are deformation-induced dilation, fluid flow and fluid focusing. Hence, numerical models of coupled deformation and fluid flow can provide a quantitative insight into the localisation of ore-forming fluids in this type of system. In two case studies, known deposits were modelled in order to determine the critical deformation and fluid-flow-related factors controlling the localisation of mineralisation in these systems. The quantitative results from the forward models were then used as a basis for constructing predictive models that were applied to regional targeting, prospect ranking and selecting the choice of detection methods. Both case studies show that numerical modelling is capable of reproducing the distribution of known anomalism, and that it can predict anomalies that were not expected or accounted for by purely empirical analysis.

Simulation of magmatic and metamorphic fluid production coupled with deformation, fluid flow and heat transport

A methodology for simulating magmatic and metamorphic fluid production coupled with mechanical deformation, fluid flow and heat transport is presented. The methodology is implemented in FLAC3D, a lagrangian finite difference code designed for simulation of coupled deformation, fluid flow and heat transport in porous media. The rate of metamorphic fluid production is governed by the rate of temperature change and an approximation of the variation in bound water content of appropriate lithologies with temperature. Magmatic fluid production is governed by the rate of cooling and the variation in free water content of a mafic granitic magma with temperature. Changes in porosity and fluid pressure due to fluid production, deformation, and thermal expansion are taken into account. Dilation associated with thermal expansion and fluid production leads to rotation of the principal stresses around fluid source regions. Fluid properties are calculated using an equation of state for pure water. The methodology has been applied to examples representing aspects of Archaean gold mineralisation in Western Australia, providing insight into the role of magmatic and metamorphic fluids in mineralisation, and effects arising from interactions between deformation, heat transport and fluid production.

Investigating the influence of aquifer heterogeneity on the potential for thermal free convection in the Yarragadee Aquifer, Western Australia

The potential for thermal convection in aquifers is strongly influenced by permeability. Permeability is highly heterogeneous within aquifers, and spatial distributions of permeability are rarely well constrained by measurements, making it difficult to determine the potential for thermal convection in a given aquifer. In this study, this difficulty is overcome through the use of a stratigraphic forward model (SFM). The SFM simulates the processes of deposition, burial and compaction of the aquifer, yielding a geologically plausible permeability field that is conditioned through measured permeability-porosity relationships. The aim of this study is to determine the influence of aquifer heterogeneity on the potential for thermal convection in the Yarragadee Aquifer, Western Australia. Permeability distributions from the SFM of the Yarragadee Aquifer are analysed through calculation of the thermal Rayleigh number (a stability criterion) from vertically averaged permeability, and numerical hydrothermal simulations with permeability distributions taken from the SFM. Results from the numerical simulations demonstrate that thermal convection can occur with the inclusion of geologically informed heterogeneity. These findings are supported by Rayleigh number calculations that indicate that convection is most likely to occur on the eastern side of the aquifer where it is thick and has high average permeability.RésuméLe potentiel de convection thermique en aquifères est fortement influencé par la perméabilité. La perméabilité est fortement hétérogène dans les aquifères, et des distributions spatiales de la perméabilité sont rarement bien contraintes par les mesures, rendant difficile de déterminer le potentiel de convection thermique dans un aquifère donné. Dans cette étude, cette difficulté est surmontée par l’utilisation d’un modèle stratigraphique direct (Startigraphic Forward Model - SFM). Le SFM simule les processus de dépôt, recouvrement et compaction de la formation aquifère, aboutissant à un champ de perméabilité géologiquement plausible qui est contraint par des rapports de perméabilité-porosité mesurés. Le but de cette étude est de déterminer l’influence de l’hétérogénéité de la couche aquifère sur le potentiel de convection thermique dans l’aquifère du Yarragadee en Australie occidentale. Les distributions de perméabilité du SFM de l’aquifère du Yarragadee sont analysées à travers le calcul du nombre thermique de Rayleigh (un critère de stabilité) à partir de la perméabilité moyenne calculée sur la verticale, et de simulations hydrothermales numériques avec des distributions de perméabilité prises du SFM. Les résultats des simulations numériques démontrent que la convection thermique peut se produire avec l’inclusion d’une hétérogénéité d’origine géologique. Ces résultats sont soutenus par les calculs du nombre de Rayleigh qui indiquent que la convection est plus susceptible de se produire du côté oriental de la couche aquifère où elle est épaisse et où la perméabilité moyenne est élevée.ResumenEl potencial para la convección térmica en los acuíferos está fuertemente influenciado por la permeabilidad. La permeabilidad es altamente heterogénea dentro de los acuíferos, y las distribuciones espaciales de permeabilidad están raramente bien determinadas por mediciones, lo cual dificulta determinar el potencial para la convección térmico en un acuífero dado. En este estudio, esta dificultad es superada a través del uso de un modelo estratigráfico directo (SFM). El SFM simula los procesos de depositación, enterramiento y compactación del acuífero, brindando un campo de permeabilidad geológicamente verosímil que está condicionado a través de las medidas de las relaciones porosidad – permeabilidad. El objetivo de este estudio es determinar la influencia de la heterogeneidad del acuífero sobre el potencial de convección térmica en el Acuífero Yarragadee, Australia Occidental. Las distribuciones de permeabilidad del SFM del Acuífero Yarragadee son analizadas a través del cálculo de número térmico de Rayleigh (un criterio de estabilidad) proviniendo de la permeabilidad verticalmente promediada, y simulaciones numéricas hidrotermales con distribuciones de permeabilidad tomadas del SFM. Los resultados de las simulaciones numéricas demuestran que la convección térmica puede ocurrir con la inclusión de la heterogeneidad geológicamente documentada. Estos hallazgos están apoyado por el cálculo del número de Rayleigh que indican que la convección es más probable que ocurra en el lado este del acuífero donde es espeso y tiene una alta permeabilidad promedio.摘要摘要:含水层中的热自由对流潜力受渗透率的强烈影响。含水层内的渗透率非常不均匀,渗透率的空间分布很少和测量结果一致,这使得确定某一特定含水层的热对流潜力非常困难。在这项研究中,这个难题通过采用地层正演模型得到解决。地层正演模型模拟了含水层的沉积、埋藏和压实过程,产生了一个地质上似乎可信的渗透率场,这个渗透率场受到测量的渗透率-孔隙率关系的制约。本项研究的目的就是确定含水层非均质性对西澳大利亚州Yarragadee含水层中热对流潜力的影响。通过计算垂直上平均渗透率的热瑞利数(稳定性判据) 和利用从地层正演模型得到的渗透率分布数据进行数值热液模拟对Yarragadee含水层地层正演模型进行了分析。数值模拟结果显示,热对流可发生在地质上已知晓的非均质含水层中。这些发现得到了瑞利数计算结果的支持,表明对流最可能出现在含水层的东侧,那里含水层很厚,具有高度平均的渗透率。ResumoO potencial de convecção térmica em aquíferos é fortemente influenciado pela permeabilidade. A permeabilidade é altamente heterogénea no interior dos aquíferos, e distribuições espaciais da permeabilidade raramente são bem definidas através de medições, o que torna difícil determinar o potencial para a convecção térmica num determinado aquífero. Neste estudo, esta dificuldade é superada através da utilização de um modelo estratigráfico sequencial (MES). O MES simula os processos de deposição, enterramento e compactação do aquífero, produzindo um campo de permeabilidade geologicamente plausível que é condicionado através de relações permeabilidade-porosidade medidas. O objetivo deste estudo é determinar a influência da heterogeneidade aquífera sobre o potencial de convecção térmica no Aquífero Yarragadee, Austrália Ocidental. Distribuições da permeabilidade obtidas a partir do MES do Aquífero Yarragadee são analisadas através do cálculo do número térmico de Rayleigh (um critério de estabilidade) a partir da permeabilidade vertical média, e a partir de simulações numéricas hidrotermais com distribuições de permeabilidade retiradas do MES. Os resultados das simulações numéricas demonstram que a convecção térmica pode ocorrer com a inclusão da heterogeneidade geológica fornecida. Estes resultados são apoiados pelos cálculos do número de Rayleigh e indicam que a convecção é de ocorrência mais provável no lado oriental do aquífero, onde este é mais espesso e tem permeabilidade média elevada.

Conforming Finite-Element Methods for Modeling Convection in an Incompressible Rock Matrix

Coupled heat transport and fluid flow in porous rocks play a role in many geological phenomena, including the formation of hydrothermal mineral deposits, the productivity of geothermal reservoirs and the reliability of geo-sequestration. Due to the low compressibility of the fluid and rock matrix and the long-time scales the fluid can be treated as incompressible. The solution of the incompressible Darcy flux problem and the advection-dominated heat transport both provide numerically challenging problems typically addressed using methods specialized for the individual equations. In order to avoid the usage of two different meshes and solution approximations for pressure, flux, and temperature we propose to use standard conforming finite-element methods on the same mesh for both problems. The heat transport equation is solved using a linearized finite-element flux corrected transport scheme which introduces minimum artificial diffusion based on the discretized transport problem. The Darcy flux calculation from pressure uses a global post-processing strategy which at the cost of an extra partial differential equation leads to highly accurate flux approximation. In the limit of zero element size the flux is in fact incompressible. We investigate the numerical performance of our proposed method on a test problem using the parallelized modeling environment escript. We also test the approach to simulate convection in geologically relevant scenarios.

The potential for convection and implications for geothermal energy in the Perth Basin, Western Australia | Le potentiel de convection et ses implications pour l'énergie géothermique dans le bassin de Perth, Australie occidentale

Convection of groundwater in aquifers can create areas of anomalously high temperature at shallow depths which could be exploited for geothermal energy. Temperature measurements in the Perth Basin (Western Australia) reveal thermal patterns that are consistent with convection in the Yarragadee Aquifer. This observation is supported by Rayleigh number calculations, which show that convection is possible within the range of aquifer thickness, geothermal gradient, salinity gradient and permeability encountered in the Yarragadee Aquifer, assuming that the aquifer can be treated as a homogeneous anisotropic layer. Numerical simulations of convection in a simplified model of the Yarragadee Aquifer show that: (1) the spacing of convective upwellings can be predicted from aquifer thickness and permeability anisotropy; (2) convective upwellings may be circular or elongate in plan view; (3) convective upwellings create significant temperature enhancements relative to the conductive profile; (4) convective flow rates are similar to regional groundwater flow rates; and (5) convection homogenises salinity within the aquifer. Further work is required to constrain the average horizontal and vertical permeability of the Yarragadee Aquifer, to assess the validity of treating the aquifer as a homogeneous anisotropic layer, and to determine the impact of realistic aquifer geometry and advection on convection.RésuméLa convection des eaux souterraines dans les aquifères peut créer des zones de températures anormalement élevées à faible profondeur qui pourraient être exploitées pour l’énergie géothermique. Les mesures de température dans le bassin de Perth (Australie occidentale) révèlent des caractéristiques thermales cohérentes avec une convection dans l’aquifère de Yarragadee. Cette observation est étayée par des calculs du nombre de Rayleigh, qui montrent que la convection est possible pour l’ordre de grandeur d’épaisseur de l’aquifère, le gradient géothermal, le gradient de salinité, et la perméabilité rencontrées dans l’aquifère de Yarragadee, en supposant que l’aquifère puisse être traité comme une couche homogène et anisotrope. Des simulations numériques de la convection dans un modèle simplifié de l’aquifère de Yarragadee montrent que : (1) l’espacement des flux convectifs ascendants peut être prédit d’après l’épaisseur de l’aquifère et l’anisotropie de la perméabilité; (2) les flux convectifs ascendants peuvent être circulaires ou allongés dans une vue en plan ; (3) les flux convectifs ascendants créent des accroissements de température significatifs par rapport au profil du conduit ; (4) les débits des flux convectifs sont similaires aux débits des écoulements régionaux des eaux souterraines; et (5) la convection homogénéise la salinité dans l’aquifère. D’autres travaux sont nécessaires pour tenir compte de la perméabilité moyenne horizontale et verticale de l’aquifère de Yarragadee, pour juger de la validité d’un traitement de l’aquifère comme couche homogène anisotrope, et pour déterminer l’impact d’une géométrie réaliste de l’aquifère et de l’advection sur la convection.ResumenLa convección del agua subterránea en acuíferos puede crear áreas de temperaturas anómalamente altas en profundidades someras que podrían ser explotadas para energía geotérmica. Las medidas de temperatura en la cuenca de Perth (Australia Occidental) revelaron esquemas termales que son consistentes con la convección en el acuífero Yarragadee. Esta observación está apoyada por cálculos del número de Rayleigh, que muestra que la convección es posible dentro del rango de los espesores del acuífero, gradiente geotérmico, gradiente de salinidad y permeabilidad encontradas en el acuífero Yarragadee, suponiendo que el acuífero puede ser tratado como una capa homogénea anisotrópica. Las simulaciones numéricas de convección en un modelo simplificado del acuífero Yarragadee muestra que: (1) El espaciado de surgencias convectivas puede ser predicho a partir del espesor del acuífero y de la anisotropía de la permeabilidad; (2) Las surgencias convectivas pueden ser circulares o alongados en vista en planta; (3) Las surgencias convectivas crean un acrecentamiento significativo de la temperatura en relación al perfil conductivo; (4) Los ritmos de flujos convectivos son similares a los ritmos de flujo regional del agua subterránea; y (5) La convección homogeiniza la salinidad dentro del acuífero. Se requiere trabajo adicional para restringir la permeabilidad promedio vertical y horizontal del acuífero Yarragadee, para evaluar la validez de tratar al acuífero como una capa anisotrópica homogénea y determinar el impacto de la geometría realística del acuífero y de la advección sobre la convección.摘要含水层中地下水的对流可在浅部造成局部高温异常,并用于开采地热能。澳大利亚西部珀斯盆地的测温量热揭示出与Yarragadee含水层对流相一致的热模式。雷利数的计算支持这一观测结果,并表明在Yarragadee含水层中对流发生在一定含水层厚度、地温梯度、盐分梯度以及渗透系数范围内,假定含水层为均质各向异性的。对Yarragadee含水层简化模型的对流数值模拟表明:(1)对流上涌的间距可通过含水层厚度及渗透性各向异性预测;(2)在平面上对流上涌是可循环或拉长的;(3)相对于传导剖面对流上涌可产生更大的温度增强;(4)对流速度与区域上的地下水流速相似;(5)对流使得含水层盐分均一化。进一步工作需要限制Yarragadee含水层的水平和垂直平均渗透系数,用于评价视含水层为均质各向异性的有效性,确定真实含水层尺度及对流中平流的影响。ResumoA conveção em aquíferos pode criar áreas anormais de alta temperatura a profundidades baixas, as quais podem ser exploradas para energia geotérmica. Medições de temperatura na Bacia de Perth (Austrália Ocidental) mostram padrões térmicos consistentes com conveção no Aquífero Yarragadee. Esta observação é apoiada pelos cálculos do número de Rayleigh, os quais mostram que a conveção é possível dentro da gama de espessuras, gradientes geotérmicos, gradientes de salinidade e permeabilidades encontradas no Aquífero Yarragadee, assumindo que o aquífero pode ser tratado como uma camada anisotrópica homogénea. Um modelo simplificado de simulações numéricas de conveção do Aquífero Yarragadee mostra que: (1) O espaçamento de upwellings convetivos pode ser previsto a partir da espessura do aquífero e da anisotropia da permeabilidade, (2) Upwellings convetivos podem ser circulares ou alongados no plano horizontal, (3) Upwellings convetivos criam condições significativamente melhores na temperatura em relação ao perfil condutivo, (4) As taxas de fluxo convetivas são similares às taxas de fluxo regional da água subterrânea, e (5) A conveção homogeneiza a salinidade dentro do aquífero. Torna-se necessário realizar algum trabalho adicional para restringir os parâmetros da permeabilidade média horizontal e vertical do Aquífero Yarragadee, para avaliar a validade de considerar o aquífero como uma camada anisotrópica homogénea, e para determinar o impacte da geometria real do aquífero e da adveção na conveção.

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Convection of groundwater in aquifers can create areas of anomalously high temperature at shallow depths which could be exploited for geothermal energy. Temperature measurements in the Perth Basin (Western Australia) reveal thermal patterns that are consistent with convection in the Yarragadee Aquifer. This observation is supported by Rayleigh number calculations, which show that convection is possible within the range of aquifer thickness, geothermal gradient, salinity gradient and permeability encountered in the Yarragadee Aquifer, assuming that the aquifer can be treated as a homogeneous anisotropic layer. Numerical simulations of convection in a simplified model of the Yarragadee Aquifer show that: (1) the spacing of convective upwellings can be predicted from aquifer thickness and permeability anisotropy; (2) convective upwellings may be circular or elongate in plan view; (3) convective upwellings create significant temperature enhancements relative to the conductive profile; (4) convective flow rates are similar to regional groundwater flow rates; and (5) convection homogenises salinity within the aquifer. Further work is required to constrain the average horizontal and vertical permeability of the Yarragadee Aquifer, to assess the validity of treating the aquifer as a homogeneous anisotropic layer, and to determine the impact of realistic aquifer geometry and advection on convection.RésuméLa convection des eaux souterraines dans les aquifères peut créer des zones de températures anormalement élevées à faible profondeur qui pourraient être exploitées pour l’énergie géothermique. Les mesures de température dans le bassin de Perth (Australie occidentale) révèlent des caractéristiques thermales cohérentes avec une convection dans l’aquifère de Yarragadee. Cette observation est étayée par des calculs du nombre de Rayleigh, qui montrent que la convection est possible pour l’ordre de grandeur d’épaisseur de l’aquifère, le gradient géothermal, le gradient de salinité, et la perméabilité rencontrées dans l’aquifère de Yarragadee, en supposant que l’aquifère puisse être traité comme une couche homogène et anisotrope. Des simulations numériques de la convection dans un modèle simplifié de l’aquifère de Yarragadee montrent que : (1) l’espacement des flux convectifs ascendants peut être prédit d’après l’épaisseur de l’aquifère et l’anisotropie de la perméabilité; (2) les flux convectifs ascendants peuvent être circulaires ou allongés dans une vue en plan ; (3) les flux convectifs ascendants créent des accroissements de température significatifs par rapport au profil du conduit ; (4) les débits des flux convectifs sont similaires aux débits des écoulements régionaux des eaux souterraines; et (5) la convection homogénéise la salinité dans l’aquifère. D’autres travaux sont nécessaires pour tenir compte de la perméabilité moyenne horizontale et verticale de l’aquifère de Yarragadee, pour juger de la validité d’un traitement de l’aquifère comme couche homogène anisotrope, et pour déterminer l’impact d’une géométrie réaliste de l’aquifère et de l’advection sur la convection.ResumenLa convección del agua subterránea en acuíferos puede crear áreas de temperaturas anómalamente altas en profundidades someras que podrían ser explotadas para energía geotérmica. Las medidas de temperatura en la cuenca de Perth (Australia Occidental) revelaron esquemas termales que son consistentes con la convección en el acuífero Yarragadee. Esta observación está apoyada por cálculos del número de Rayleigh, que muestra que la convección es posible dentro del rango de los espesores del acuífero, gradiente geotérmico, gradiente de salinidad y permeabilidad encontradas en el acuífero Yarragadee, suponiendo que el acuífero puede ser tratado como una capa homogénea anisotrópica. Las simulaciones numéricas de convección en un modelo simplificado del acuífero Yarragadee muestra que: (1) El espaciado de surgencias convectivas puede ser predicho a partir del espesor del acuífero y de la anisotropía de la permeabilidad; (2) Las surgencias convectivas pueden ser circulares o alongados en vista en planta; (3) Las surgencias convectivas crean un acrecentamiento significativo de la temperatura en relación al perfil conductivo; (4) Los ritmos de flujos convectivos son similares a los ritmos de flujo regional del agua subterránea; y (5) La convección homogeiniza la salinidad dentro del acuífero. Se requiere trabajo adicional para restringir la permeabilidad promedio vertical y horizontal del acuífero Yarragadee, para evaluar la validez de tratar al acuífero como una capa anisotrópica homogénea y determinar el impacto de la geometría realística del acuífero y de la advección sobre la convección.摘要含水层中地下水的对流可在浅部造成局部高温异常,并用于开采地热能。澳大利亚西部珀斯盆地的测温量热揭示出与Yarragadee含水层对流相一致的热模式。雷利数的计算支持这一观测结果,并表明在Yarragadee含水层中对流发生在一定含水层厚度、地温梯度、盐分梯度以及渗透系数范围内,假定含水层为均质各向异性的。对Yarragadee含水层简化模型的对流数值模拟表明:(1)对流上涌的间距可通过含水层厚度及渗透性各向异性预测;(2)在平面上对流上涌是可循环或拉长的;(3)相对于传导剖面对流上涌可产生更大的温度增强;(4)对流速度与区域上的地下水流速相似;(5)对流使得含水层盐分均一化。进一步工作需要限制Yarragadee含水层的水平和垂直平均渗透系数,用于评价视含水层为均质各向异性的有效性,确定真实含水层尺度及对流中平流的影响。ResumoA conveção em aquíferos pode criar áreas anormais de alta temperatura a profundidades baixas, as quais podem ser exploradas para energia geotérmica. Medições de temperatura na Bacia de Perth (Austrália Ocidental) mostram padrões térmicos consistentes com conveção no Aquífero Yarragadee. Esta observação é apoiada pelos cálculos do número de Rayleigh, os quais mostram que a conveção é possível dentro da gama de espessuras, gradientes geotérmicos, gradientes de salinidade e permeabilidades encontradas no Aquífero Yarragadee, assumindo que o aquífero pode ser tratado como uma camada anisotrópica homogénea. Um modelo simplificado de simulações numéricas de conveção do Aquífero Yarragadee mostra que: (1) O espaçamento de upwellings convetivos pode ser previsto a partir da espessura do aquífero e da anisotropia da permeabilidade, (2) Upwellings convetivos podem ser circulares ou alongados no plano horizontal, (3) Upwellings convetivos criam condições significativamente melhores na temperatura em relação ao perfil condutivo, (4) As taxas de fluxo convetivas são similares às taxas de fluxo regional da água subterrânea, e (5) A conveção homogeneiza a salinidade dentro do aquífero. Torna-se necessário realizar algum trabalho adicional para restringir os parâmetros da permeabilidade média horizontal e vertical do Aquífero Yarragadee, para avaliar a validade de considerar o aquífero como uma camada anisotrópica homogénea, e para determinar o impacte da geometria real do aquífero e da adveção na conveção.