telluric monitoring of geothermal reservoir...

LABEX – GEAUTHERMIE PROFONDE Call for Project – 20132014 MagnetoTelluric Monitoring of geothermal reservoir (“SMTGéothermie”) Project proposed by Pascal SAILHAC – IPGS English Abstract Among the innovative methods that can contribute to improving the characterization and monitoring of geothermal reservoirs, the project “SMTGéothermie” focuses on the magnetotelluric (MT). Basically, “SMTGéothermie” aims at using time series of the magnetic and electrical fields to image and follow geothermal activity. The main method is MT which is based on the diffusion of EM waves within the Earth and is related to the electrical conductivity at depth, a proxy for porosity, underground water chemical properties and temperature. Besides, the magnetic and electrical fields might appear to be influenced by electrokinetic phenomena and exhibit socalled seismoelectromagnetic signals which could help in the characterization of underground flows and in the assessment of microseismic hazard. During 2013, the project has been focused on the following works: improvement of MT processing (especially at low frequencies <1Hz), evaluation of two possible sites for magnetic referencing, testing SP and MT monitoring during the end of a stimulation period in Spring at ECOGI site near Rittershoffen, and testing CMA old magnetic coils connected to the METRONIX ADU07e modern acquisition system. In 2014, we will reprocess all the data acquired in 2013 to get impedance and phase tensor estimates at low frequencies (1100s); this will be the first objective of one Master Research trainee (supported by remain of 2013 budget) who will also consider simple forward modeling. He will consider magnetic and gravity time series as resulting from equivalent sources at depth, either magnetic dipoles or electric dipoles, then discuss possible sources in terms of electric conductivity anomalies (through vortex or galvanic effects) or streaming flows (through electrokinetics). We would like to renew the SP and MT monitoring experiment at ECOGI site since a new borehole with stimulation and circulation tests are planned: while we started late and found several acquisition problems in 2013, this time our installation shall use better power supply and larger data storage; in addition, the setup shall be installed prior to the beginning of the circulation tests and be monitored by an experimented staff hired partly for the field work. Besides, the main task of this experimented research worker will be to run realistic forward modelling to improve our knowledge of the sensitivity of MT and gravity to geothermal changes in the SoultzRittershoffen area – actually we have a candidate experimented in both MT and gravity fields (see résumé of Yassine Abdelfettah). For the implementation, we take advantage of a new Metronix acquisition ADU07e partly bought by LABEX in 2013, preexisting equipment at IPGS (2 Metronix station of park INSU and 7 "soft coil" magnetic sensors) and at KIT (one Metronix station). We expect for a complementary support by the LABEX in equipment and operation: the additional equipment requested in 2014 is mainly on the purchase of one new Metronix stations (without magnetic coil); means operation include financing of field work, a trainee Master Research and one experimented research worker.

Upload: vuongngoc

Post on 15-Sep-2018




1 download


LABEX – G‐EAU‐THERMIE PROFONDE Call for Project – 2013‐2014 


Magneto‐Telluric Monitoring of geothermal reservoir (“SMT‐Géothermie”) 

Project proposed by Pascal SAILHAC – IPGS 

English Abstract 

Among the innovative methods that can contribute to improving the characterization and monitoring 

of  geothermal  reservoirs,  the  project  “SMT‐Géothermie”  focuses  on  the  magneto‐telluric  (MT). 

Basically, “SMT‐Géothermie” aims at using time series of the magnetic and electrical fields to image 

and follow geothermal activity. The main method is MT which is based on the diffusion of EM waves 

within  the  Earth  and  is  related  to  the  electrical  conductivity  at  depth,  a  proxy  for  porosity, 

underground water chemical properties and temperature. Besides, the magnetic and electrical fields 

might  appear  to  be  influenced  by  electro‐kinetic  phenomena  and  exhibit  so‐called  seismo‐

electromagnetic  signals which  could help  in  the  characterization of underground  flows  and  in  the 

assessment of micro‐seismic hazard.  

During 2013, the project has been focused on the  following works:  improvement of MT processing 

(especially  at  low  frequencies  <1Hz),  evaluation  of  two  possible  sites  for  magnetic  referencing, 

testing SP and MT monitoring during  the end of a  stimulation period  in Spring at ECOGI  site near 

Rittershoffen,  and  testing  CMA  old magnetic  coils  connected  to  the METRONIX  ADU07e modern 

acquisition system. 

In  2014,  we  will  re‐process  all  the  data  acquired  in  2013  to  get  impedance  and  phase  tensor 

estimates at low frequencies (1‐100s); this will be the first objective of one Master Research trainee 

(supported  by  remain  of  2013  budget) who will  also  consider  simple  forward modeling.  He will 

consider magnetic  and  gravity  time  series  as  resulting  from  equivalent  sources  at  depth,  either 

magnetic dipoles or electric dipoles,  then discuss possible sources  in  terms of electric conductivity 

anomalies (through vortex or galvanic effects) or streaming flows (through electrokinetics). 

We would  like to renew the SP and MT monitoring experiment at ECOGI site since a new borehole 

with  stimulation  and  circulation  tests  are  planned:  while  we  started  late  and  found  several 

acquisition problems in 2013, this time our installation shall use better power supply and larger data 

storage; in addition, the setup shall be installed prior to the beginning of the circulation tests and be 

monitored by an experimented  staff hired partly  for  the  field work. Besides,  the main  task of  this 

experimented research worker will be to run realistic forward modelling to  improve our knowledge 

of the sensitivity of MT and gravity to geothermal changes in the Soultz‐Rittershoffen area – actually  

we have a candidate experimented in both MT and gravity fields (see résumé of Yassine Abdelfettah). 

For the implementation, we take advantage of a new Metronix acquisition ADU07e partly bought by 

LABEX  in 2013, pre‐existing equipment at  IPGS  (2 Metronix  station of park  INSU and 7  "soft  coil" 

magnetic sensors) and at KIT (one Metronix station). We expect for a complementary support by the 

LABEX  in equipment and operation:  the additional equipment  requested  in 2014  is mainly on  the 

purchase of one new Metronix stations (without magnetic coil); means operation include financing of 

field work, a trainee Master Research and one experimented research worker. 

LABEX – G‐EAU‐THERMIE PROFONDE Appel à Projet – 2013‐2014 

Suivi Magnéto‐Tellurique d’un réservoir géothermique  « SMT‐Géothermie » 

A/ Bilan d’activités  (2013) 

Sur la demande initiale (111k€), le projet a été soutenu partiellement (22.5%). Revues à la baisse, les  

actions menées à ce jour depuis le début du projet (printemps et automne 2013) sont les suivantes : 

Amélioration  des  outils  d’interprétation MT  de  l’EOST : meilleures  contraintes  des  basses 

fréquences par traitement joint de données magnétiques d’observatoire (1Hz). 

L’évaluation  de  deux  sites  possibles  pour  des  mesures  continues  (512Hz)  servant  de 

référence magnétique sur deux sites maintenus par l’EOST : l’une en limite Nord‐Ouest de la 

CUS, à J9 (Observatoire gravimétrique), l’autre dans les Vosges non loin du Mont Saint‐Odile, 

au  Welschbruch  (Observatoire  géomagnétique).  Le  premier  a  permis  de  corriger  la 

calibration des deux types de sondes magnétiques (MFS06 et MFS07e) mais ne peut pas être 

utilisé  comme  référence  en  raison  de  bruits  d’origine  anthropique  mal  identifiés  et  ne 

pouvant  pas  être  corrigés  par  filtrage ;  le  second  site  peut  être  utilisé  comme  site  de 

référence mais est affecté par le passage de véhicules. Ce site a fonctionné du 12 juin au 21 

juillet (échantillonnage à 512Hz) avec des sondes MFS06 (2 voies magnétiques horizontales).  

Une première expérience de suivi MT et PS a été réalisée à proximité du site d’ECOGI suivant 

les stimulations du printemps 2013 : des mesures PS et MT près de  la station sismologique 

RITT, et des mesures MT près de la station OPS4. En PS, nous avons des mesures du 28 juin 

au  23  juillet  et  du  8  aout  au  25  sept.  (échantillonnage  à  1 min).  En MT,  en  raison  de 

problèmes d’alimentation, nous n’avons pas un réel suivi en continu : nous avons quelques 

séquences  de  24h  à OPS4  (2  voies  électriques,  et  3  voies magnétiques  avec MFS07e),  et 

d’avantage à RITT  (2 voies électriques, 2 voies magnétiques horizontales avec MFS06 et 1 

verticales avec MFS07e) où nous avons des séquences de 2 à 3 jours (26‐29 juin, 1‐4 juillet, 5‐

8 juillet) ; on notera que d’autres séquences sont disponibles à partir du 13 juin, mais elle ne 

font pas encore l’objet d’une analyse MT car une des 2 voies électriques est mal enregistrée. 

Nous avons aussi testé la connectivité de sondes magnétiques (CMA) anciennement acquises 

par  l’IPGS dans  le  cadre du PNRH  (il  y  a 15  ans),  avec une  acquisition Metronix moderne 

ADU07e : par  comparaison des mesures brutes avec  celles de  sondes modernes MFS06 et 

MFS07e,  nous  avons  constaté  qu’on  obtenait  une  dynamique  comparable  même  après 

filtrage du 50Hz. Afin de permettre leur utilisation sur le terrain, 8 sondes de ce type ont été 

calibrées chez Metronix et 7 pourront être utilisées pour des périodes <100s. 


Résultats scientifiques préliminaires 

Les  résultats  préliminaires  de  l’approche Magnéto‐Tellurique  dans  le  suivi  temporel  de  réservoir 

géothermique ont été présentés  lors du colloque EGW 2013 à Strasbourg en octobre 2013 (résumé 

étendu et présentation sur le site http://labex‐ 

Le  principal  résultat  est  l’obtention  de  premiers  sondages  MT  successifs  (à  RITT),  dont 

l’interprétation a été commencée dans le cadre d’un premier projet M2 en 2013, et sera synthétisée 

par un second projet M2 en 2014 (financé sur les reliquats) puis approfondie avec l’aide d’un CDD de 

chercheur (dans le cadre du nouvel appel à projet). Ceci est précisé dans les pages suivantes. 

B/ Projet pour la poursuite du projet  (2014) 

Plusieurs points restent à considérer pour la mise au point et l’évaluation d’une application du suivi magnéto‐tellurique dédié à la géothermie profonde. Aussi, nous envisageons de poursuivre le projet en abordant les taches suivantes :  

Traitement des données acquises en 2013 – Master 2 (Timothé Tartrat) + P. Sailhac + H. Larnier + A. 


Les données de 2013 on été  traitée à  l’aide d’une version améliorée du programme de  traitement 

robuste issue de la thèse de Pierre Wawrzyniack. Ce programme assure une gestion automatique des  

dates et échantillonnages des séries à traiter, et permet le traitement de bruits à 50Hz (secteur) et à 

50Hz/3 (chemins de fer allemand). Néanmoins sur les séries de 24h enregistrées lors de l’expérience 

de Juin‐Juillet 2013, elle n’a conduit qu’à des estimations d’impédance à des fréquences > 0.5Hz, ce 

qui  correspond  à  des  profondeurs  d’investigations  de moins  de  2km.  Nous  voulons maintenant 

utiliser  les procédures développées  lors du  stage de Master 2 de Hugo  Larnier, pour  intégrer des 

données d’observatoire géomagnétique et retraiter toutes les données en prolongeant la sensibilité 

des traitements à de plus grandes profondeur. Ce travail fera l’objet d’une partie du stage de Master 

2 de Timothé Tartrat (financé sur les reliquats des crédits 2013). 

Modélisation simple par sources dipolaires – Master 2 (Timothé Tartrat) + P. Sailhac 

Pour  améliorer  notre  connaissance  des  signatures  magnétiques  et  électriques  causées  par  une 

variation de  conductivité ou par une  circulation de  fluide en profondeur,  le  stage de Master 2 de 

Timothé Tartrat comporte aussi une phase de modélisation. Dans un premier temps, afin d’éviter la 

trop grande complexité d’une modélisation réaliste, nous commencerons en abordant le problème à 

l’aide de sources dipolaires, électriques ou magnétiques, placées dans un milieu effectif d’impédance 

uniforme :  on  pourra  faire  varier  leur  profondeur,  leur  intensité,  et  leur  direction  afin  d’aborder 

l’influence de variations de conductivité (par effet vortex ou galvanique) ou de circulation de fluide 

(par électrocinétisme) de manière  approximative. Ce type d’approximation est courant en PS, et plus 

rare en EM mais a déjà été utilisé en VLF (par exemple Boukerbout et al. 2003, Darnet et al. 2004).  

Réalisation et traitement d’une nouvelle expérience de suivi MT – CDD (Yassine Abdelfettah) + P. 

Sailhac + P.‐D. Matthey + E. Schill + H. Larnier + A. Chambodut +  T. Tartrat + M. Bano 

L’expérience de  suivi MT‐PS de 2013 nous a permis de mettre en évidence un  certain nombre de 

lacunes  en  particulier  concernant  l’alimentation  et  le  stockage  de  données  ayant  conduit  à  de 

nombreux gaps dans  les séries temporelles. Nous voulons refaire une expérience de suivi MT‐PS au 

printemps 2014 afin d’évaluer au mieux les signatures magnéto‐telluriques possibles lors des tests de 

circulation prévues dans  les puits du projet ECOGI. En particulier, notre expérience de 2013 nous a 

montré qu’il est nécessaire d’avoir une personne disponible et compétente associée la maintenance 

des  stations  de mesure :  nous pensons pour  cela  faire  appel  à  un  chercheur  expérimenté  venant 

compléter notre groupe de travail. Il s’agit de Yassine Abdelfettah (depuis 4 ans en Post‐Doc au CHYN 

de  Neuchatel,  CV  ci‐joint).  Il  pourrait  assurer  le  suivi  logistique,  puis  le  traitement  des  données 

acquises lors de cette nouvelle expérience. La période d’acquisition irait d’avril à septembre 2014 ; le 

site de référence serait installé à proximité du Welschbruch, les sites locaux seraient ceux d’OPS4 et 

de RITT, complétés par deux autres installées au Nord et au Sud (en supposant l’utilisation des deux 

stations METRONIX du parc  INSU, de  celle du KIT, de celle acquise en partie  sur  les crédits LABEX 

2013, complétée par une 5ième acquise dans le cadre du présent appel à projet). 

Modélisation MT (et Gravi) par une approche numérique 3D – CDD (Yassine Abdelfettah) + P. 

Sailhac  + E. Schill + H. Larnier (+J. Hinderer pour la Gravi + col. Externe P. Tarits pour la MT) 

Si le projet du stage de Master 2 de Timothé Tartrat est  limité à une approximation dipolaire, nous 

avons néanmoins  l’intention d’aborder aussi  le problème de  la sensibilité de manière plus réaliste. 

Nous  souhaitons aussi considérer un milieu électrique 2D  (issus du modèle de Geiermann & Schill 

2010 – reproduit ci‐dessous) et aborder numériquement  le modèle direct 3D permettant d’estimer 

plus précisément  les perturbations du tenseur d’impédance, ainsi que de phase, consécutives à des 

modifications  de  la  distribution  de  conductivité  en  profondeur  dans  le  voisinage  de  la  faille 

d’Hermersweiller. Cette partie modélisation pourra bénéficier d’une collaboration externe au LABEX, 

avec Pascal Tarits  (Univ. Brest), qui a déjà plusieurs expériences de modélisation 3D en MT. Nous 

envisageons ce travail de sensibilité de  la méthode MT associé à un autre projet soumis au LABEX, 

dans lequel on s’intéressera aussi à la sensibilité gravimétrique. Yassine Abdelfettah, déjà associé au 

projet MT  pour  le  suivi  logistique  et  le  traitement  de  l’expérience  de  suivi MT  de  2014,  pourrait 

compléter  son  activité  en  s’investissant  sur  ce  volet de modélisation numérique MT‐Gravi  :  ayant 

déjà travaillé en inversion jointe gravi‐MT pendant sa thèse à Brest, il semble avoir le profil idéal pour 

contribuer à plein temps à notre projet. Du point de vu financier,  ce projet étant en partenariat avec 

Eva Schill du KIT,  il est proposé au LABEX de soutenir un CDD d’un an à mi‐temps,  l’autre mi‐temps 

étant alors pris en charge par le KIT.  




Fig : section électrique  issue de  l’inversion 2D d’un profil MT dans  la région de Soultz‐Rittershoffen (Geiermann  &  Schill  2010) ;  elle  a  été  obtenue  grâce  à  une  régularisation  limitant  la  résolution spatiale ; néanmoins elle montre néanmoins qu’à 2‐3 km de profondeur, on peut obtenir une assez bonne sensibilité illustrant des structures à l’échelle de quelques centaines de mètres. 



Participants IPGS 

Nom  Prénom  Emploi actuel  Rôle/Responsabilité dans le projet 

SAILHAC  Pascal  MdC UdS  Porteur du projet / Traitement et modélisation 

BANO  Maksim  MdC UdS  Logistique mission campagne mesures MT 

CHAMBODUT  Aude  Physicienne‐Adjointe  Observatoire magnétique, traitement et interprétation géomagnétique 

LARNIER  Hugo  Doctorant Financement Ministère 

Développements méthodologiques en MT 

MATTHEY  Pierre‐Daniel  IR UdS  Technique d’acquisition, compléments d’alimentation et connectique 


Participants KIT (INE) 

Nom  Prénom  Emploi actuel  Rôle/Responsabilité dans le projet 

SCHILL  Eva  Prof.  Méthodes de suivi géophysique 



Budget du projet 2012‐2013 Soumis (Total de 111k€) 

Budget du projet 2012‐2013 Réalisé ‐ dec. 2013 (sur 25k€ attribué) 

A/ Equipement 2 Stations MT METRONIX                        2 x 42000 4 TRIDENT et 1 TORUS (1 seul pour développement)  18000 Batteries, connectique et autres accessoires               2000 8 électrodes impolarisables                1200 Sous‐total équipement                           105200 B/ Mission Tests et installation des stations de suivi              400 Campagne MT – Juin 2013                1100 Campagne MT – Octobre 2013              1100 Sous‐total mission                 2600 C/ Formation Stage M2R (Hugo Larnier – EOST 3A et M2R STU)         1600 Stage ouvrier (2 étudiants)                1600 Sous‐total formation               3200 

TOTAL              111000 

A/ Equipement 1 Stations MT METRONIX avec calibration d’anciennes sondes magnétiques           (co‐financement)                14020 1 CR3000  (acquisition électrique BF)              2730 Batteries, connectique et autres accessoires            3130 Sous‐total équipement                              19880 B/ Mission Suivi MT – Juin/Juillet 2013                                 170 Sous‐total mission                   170 C/ Formation Stage M2R (Hugo Larnier – EOST 3A et M2R STU)          1710 Sous‐total formation                1710 

TOTAL                                  21760  Reliquat                     3240 Stage M2R (Timothé Tartrat – EOST 3A et M2R STU)    1740 10 électrodes impolarisables               1500



Budget prévisionnel pour 2013‐2014  

Le budget prévu pour la poursuite du projet comporte deux colonnes : à gauche on trouvent les 

dépenses prévues sur les reliquats du projet 2012‐2013 (3.24k€), à droite se trouvent celles prévues 

dans le cadre du nouvel appel à projet LABEX 2014 (59k€) dont 32.5k€ correspondent à l’emploi d’un 

chercheur contractuel qui travaillera aussi sur le projet de suivi par gravimétrie hybride. On 

remarquera qu’il sera aussi financé à 50% par le KIT afin de travailler en partenariat à 100% sur nos 

projets de suivi géophysique MT‐Gravi. 

A/ Equipement 

1 Station MT METRONIX  (sans sonde magnétique)                                    22000 

Batteries, connectique et autres accessoires            3500 

20 électrodes impolarisables (10 reliquat + 10 nouveau)     1500     1500 

Sous‐total équipement                                    1500                 25000 

B/ Mission 

Installation des stations de suivi                      500 

Sous‐total mission                                   500 

C/ Personnel 

Stage M2R (Timothé Larnier – EOST 3A et M2R STU)                                 1740 

CDD  chercheur contractuel 1 an à mi‐temps (Yassine Abdelfettah)  

(coût total 65000, 50% KIT, 50% LABEX)*                          32500 

Sous‐total personnel              1740                  32500 

TOTAL (reliquat)              3.24 k€ 

TOTAL (appel à projet 2013‐2014)              59.00 k€ 

* : CDD en commun avec le projet de suivi temporel par gravimétrie hybride de J.Hinderer 


Références bibliographiques (auteur en gras : porteur du présent projet) 

Bordes,  C.,  Etude  expérimentale  des  phénomènes  transitoires  sismo‐électromagnétiques,  thèse  de  doctorat, 

Université Joseph Fourier, soutenue le 15 Dec. 2005, 182p. 

Boukerbout, H., G. Gibert, P. Sailhac,  Identification of sources of potential fields with the continuous wavelet 

transform: application to VLF data, Geophys. Res. Lett. (2003), 95‐101.  

Darnet, M., Caractérisation et suivi de circulations de fluides par la mesure de Potentiels Spontanés (PS), Thèses 

de doctorat, Université Louis Pasteur, soutenue le 24 Nov. 2003. 204p. 

Darnet, M., P. Sailhac, G. Marquis, Geophysical investigation of antique iron furnaces: insights from modelling 

magnetic and VLF data, Near Surface Geophysics (2004), 95‐101.  

Darnet,  M.,  G.  Marquis,  P.  Sailhac,  Hydraulic  stimulation  of  geothermal  reservoirs:  fluid  flow,  electric 

potential and microseismicity relationships, Geophys. J. Int. (2006), doi:10.1111/j.1365‐246X.2006.03026.x 

Falgas, E., G. Marquis, P. Sailhac, J. Ledo, P. Queralt, M. Béhaegel, Aquifer imaging using CSAMT and ERT, EAGE 

Near‐Surface Conf., Palermo, Ext. Abstr. P038, 2005. 

Geiermann,  J.,  E.  Schill,  2‐D  Magnetotellurics  at  the  geothermal  site  at  Soultz‐sous‐Forêts:  Resistivity 

distribution to about 3000m depth, C. R. Geoscience 342 (2010) 587–599. 

Haartsen M.W.,  S.R. Pride, Electroseismic waves  from point  sources  in  layered media,  J. Geophys. Res. 102 

(1997) 24,745 – 24,769.  

Larnier H., Apport de données d’observatoire pour l’interprétation de sondages magnétotelluriques. Rapport de 

stage Master 2 STE, Université de Strasbourg, 2013, 20p.  

Marquis, G., M. Darnet,  P.  Sailhac, A.K.  Singh, A. Gérard,  Surface  self‐potential  variations  induced  by deep 

hydraulic stimulation: an example from the Soultz HDR site. Geophys. Res. Lett. 29 (2002) n°14, 7.1‐7.4.  

Michel  S.,  J.  Zlotnicki,  Self‐potential  and  magnetic  surveying  of  La  Fournaise  volcano  (Réunion  Island): 

Correlations with faulting, fluid circulation and eruption, J. Geophys. Res. 103 (1998) 17,845‐17,857.  

Peakock J.R., S Thiel, G.S. Heinson, P. Ried, Time‐lapse magnetotelluric monitoring of an enhanced geothermal 

system, Geophysics 78 (2012) B121‐130.  

Sailhac, P., H. Larnier P.‐D. Matthey, E. Schill, A. Chambodut, Testing geothermal monitoring using MT and SP 

at Rittershoffen. 2nd European Geothermal Workshop, 24‐25 oct. 2013 ‐ Strasbourg, Extended abstract 4p.  

Spichak,  V., O.  Zakharova,  The  application  of  an  indirect  electromagnetic  geothermometer  to  temperature 

extrapolation in depth, Geophysical Prospecting 57 (2009) 653‐664.  

Strahser, M., L.  Jouniaux, P. Sailhac, P.‐D. Matthey, M. Zillmer, Dependence of seismoelectric amplitudes on 

water content, Geophys. J. Int. 187 (2011) 1378‐1392 

Wawrzyniak, P., Suivi temporel magnétotellurique : application à un réservoir volcanique. Thèses de doctorat, 

Université de Strasbourg. Soutenue le 9 Mai 2011. 146p 

Wawrzyniak,  P.,  P.  Sailhac,  G. Marquis,  Robust  error  on Magneto‐Telluric  impedance  estimates.  Geophys. 

Prospect., sous presse, doi: 10.1111/j.1365‐2478.2012.01094.x 

Zlotnicki  J.,  Y.  Sasai,  P.  Yvetot,  Y. Nishida, M. Uyeshima,  F.  Fauquet, H. Utada,  Y.  Takahashi, G. Donnadieu, 

Resistivity and self‐potential changes associated with volcanic activity: The July 8, 2000 Miyake‐jima eruption 

(Japan), Earth Plan. Sci. Lett. 206 (2003) 139‐154.  

CV- Yassine ABDELFETTAH, 12/2013 1

Dr. Yassine ABDELFETTAH Geophysicist

Algerian Address Matthias Hipp 1A, 2000 Neuchâtel, Switzerland. 35 year old Contacts Office; +41 (0) 32 718 26 28 Married Mobil; +41 (0) 76 331 92 04 3 children Email; [email protected]


• Magnetotelluric/AMT, gravity, VLF, GPR, Seismic, VSP • Geophysical data acquisition, processing and interpretation. • Numerical modeling and inversion. • Software and algorithm development • Joint inversion techniques



Experienced in geophysical data acquisition, data processing, numerical modeling, inversion and interpretation

EM methods Magnetotelluric (MT/AMT) experienced from filed data acquisition to interpretation including FwD modeling and inversion, using mainly WinGLink® and Tarit's code GPR experienced in data modeling and interpretation VLF and RMT experienced from data acquisition to interpretation Electrical method academic knowledge from data acquisition to interpretation

Seismic Reflexion and Refraction interpretation and academic knowledge in data processing Vertical Seismic Profiling academic knowledge from data processing to interpretation

Gravimetry Experienced in both academic and industrial from data field acquisition, processing, FwD modeling, inversion, post-processing and interpretation

Numerical Strong experience in R&D numerical modeling, mainly to develop adequate tools to be modeling at the state-of-the-art. In the last five years, I developed important numerical codes as

PGraviFor3D code which allows to achieve accurate gravity data processing including accurate topography correction using mainly two different Digital Elevation Models GravFEM code which allows to achieve a 3D gravity forward modeling for any 3D geological model using Finites Elements Meshing GravBWF code. It is used in the post-processing and interpretation of the Bouguer anomaly to get pseudo-tomography with depth MT and Gravity joint inversion code which allows achieving inversion of both data set in the same inversion run and remove the ambiguities meet during interpretation

Computing Linux/Unix, Windows skills Fortran 77, 90-95, Shell, Matlab, Pascal (basic)

WinGLink®, Mapros, gmsh, Generic Mapping Tool (GMT), Office Pack, LibreOffice, LaTex, Inkscape, Adobe Illustrator, Gimp, ArcGis (basic), and others

CV- Yassine ABDELFETTAH, 12/2013 2

Languages English Good, French Fluent, Arabic Fluent, Kabyle Mother language

Industrial Commission with Swisstopo (2013) ~14'000.00 CHF Collaboration Commission with Geo-Energie Suisse (2013) ~12'000.00 CHF. Teaching

Since 2009, I teach geophysical exploration techniques and supervise numerous Masters and PhD students

Courses I teach mainly seismic (reflexion, refraction, VSP), EM-methods (MT/AMT, RMT, VLF) and gravimetry used mainly for deep geothermal exploration PhD Mainly the geophysical part; Luca Guglielmetti (2011), Paul Baillieux (2012), Pierrick supervision Altwegg (current) and Ait Ouali Abdelkader (current).

MS supervised Di-Tommaso Gennaro (2010) and Pascal Kuhn (2012)


7/1012 –Present Senior research fellow in Geophysics at the Hydrogeological and Geothermal Centre CHYN working at Geothermal laboratory (CHYN), University of Neuchâtel, Switzerland.

7/2009 – 6/2012 Post – doctoral at the Hydrogeological and Geothermal Centre (CHYN) worked with Geothermal group with Pr. E. Schill, University of Neuchâtel, Switzerland.

2005 – 6/2009 PhD in Geophysics at the European Institute for Marine Studies, Brest, France. Supervisors: Pr. P. Tarits, Dr. M. Maia and Dr. S. Hautot. Title: Joint inversion of Magnetotelluric and gravity data: Geophysical application of crust and upper mantle imaging.

2004 – 2005 DEA degree in Geophysics at the Institute of Globe Physics (EOST), Strasbourg, France. Supervisor: Dr. M. Bano. Title: Study and modeling of the Ground Penetrating Radar response according to the water content.

1998 – 2003 Engineer in Geophysics at Hydrocarbon and chemical Institute of Boumerdès, Algeria. Supervisors: Pr. M. Djeddi and F. Babaia. Title: P-P and P-S images reconstruction from Vertical Seismic Profiling with 3 components. The modeling technique used is the ray tracing method.

EXPERIENCE Worked more than 8 years with multidisciplinary geoscientist groups

More than 8 years in modeling and software development

• 3D gravity forward modeling using finite element meshing, Fortran 90; 2012-2013 • 3D gravity forward modeling using finite difference meshing, Fortran 90; 2008-2011 • 3D constrained gravity inversion, Fortran 90; 2008-2011 • PGraviFor3D code; improved version of GraviFor3D code, Fortran 90; 2012 • GraviFor3D code; accurate gravity data correction using 2 digital elevation models; 2010 • GraviBWF code to remove gravity regional trend, used also in data post-processing; Shell; 2010-2013 • 2-D joint inversion of magnetotelluric and gravity data code, Fortran 77-90; 2008 • 1-D and 2D magnetotelluric modeling and inversion in Fortran 77-90; 2007 • 2-D and 3-D gravity data modeling and inversion, in Fortran 90; 2007

CV- Yassine ABDELFETTAH, 12/2013 3

• Ground Penetrating Radar modeling (GPR) according to water saturation, in Matlab; 2005 • P-P and P-S images reconstruction for Vertical Seismic Profiling by ray tracing and one-dimensional

reflectivity modeling in Fortran 77; 2003 • Write in Shell many visualization scripts used in GMT; 2005-2013

Field Experience

• Gravity data acquisition in Val-de Ruz, Neuchâtel, Switzerland; 2012 • Magnetotelluric data acquisition in Venadeo, Italy; 2011 • Magnetotelluric and Gravity data acquisition in Switzerland; 2009-2010 • VLF and RMT data acquisition in Black Forest, Germany; 2009 • Magnetotelluric and Gravity data acquisition in Turkana, Kenya for 1 month; 2006 • Seismic data acquisition in Algerian Sahara for 4 months; 2003

Data processing, post-processing and interpretation

• Gravity data post-processing and interpretation for industrial project to characterize density heterogeneities in the Crystalline basement of Switzerland Switzerland

• Gravity data processing and interpretation for data acquired in Turkana, Kenya; 2007-2009 • Gravity data processing, FwD modeling and 3D inversion for data acquired in Neuchâtel, Switzerland

during GeoNe geothermal project; 2009-2011 • 2D inversion for Magnetotelluric data acquired in Turkana, Kenya; 2007-2009 • Magnetotelluric data processing, FwD modeling and 2D inversion for data acquired in Argentera

massif area, Italy; 2011 • Gravity data processing, FwD modeling, 3D inversion and post-processing for data acquired in

Argentera massif area, Italy, 2010-2011 • Data filtering and interpretation for VLF data acquired in Black Forest, Germany; 2009-2010 • Sub-basalt imaging using seismic, magnetotelluric and gravity joint interpretation for data acquired

in Faroe island, 2005-2006


Peer-review papers • Yassine Abdelfettah, Jean-Jacques Tiercelin, Pascal Tarits & Sophie Hautot. Subsurface structure and stratigraphy of the

northwest end of the Turkana Basin, Northern Kenya Rift, as revealed by magnetotellurics and gravity joint inversion. Submitted to Journal of African Earth Sciences.

• Yassine Abdelfettah, Pascal Tarits , Sophie Hautot , Marcia Maia & Jean-Jacques Tiercelin. Lithosphere structures under the Turkana rift basin, northern Kenya, as revealed by magnetotelluric and gravity inversions. Submitted to Journal of Geophysical Research, 2013

• Guglielmetti, L., Comina, C., Abdelfettah, Y., Schill, E., Mandrone, G.. Integration of 3D geological modeling and gravity surveys for geothermal prospection in an Alpine Region, Tectonophysics, doi: 10.1016/j.tecto.2013.07.012, 2013

• Mauri Guillaume, Negro Francois, Abdelfettah Yassine, Schill Eva, Vuataz Francois-David & Altwegg Pierrick, 2013. Exploration of deep low enthalpy geothermal reservoirs in the Swiss Jura – Combination of 3D geological modeling and gravimetric analysis. Accepted in Geothermics

• Jean-Jacques Tiercelin, Jean-Luc Potdevin, Peter Kinyua Thuo, Yassine Abdelfettah, Mathieu Schuster, Sylvie Bourquin, Hervé Bellon, Jean-Philippe Clément, Hervé Guillou, Thierry Nalpas, Gilles Ruffet. Stratigraphy, sedimentology and diagenetic evolution of the Lapur Sandstone in northern Kenya: Implications for oil exploration of the Meso-Cenozoic Turkana depression, Journal of African Earth Sciences, 71–72, pp 43-79, 2012

CV- Yassine ABDELFETTAH, 12/2013 4

• Abdelfettah Yassine. Inversion conjointe des données magnétotelluriques et gravimétriques: Application à l’imagerie géophysique crustale et mantellique. Thèse, Université de Brest, France, 2009

Peer-review papers in preparation and/or ready to submission

• Abdelfettah Y., E. Schill & P. Kuhn. Characterization of geothermally relevant inhomogeneities in crystalline basement using filter and gravity forward modeling: an example from the Permo-Carboniferous grabens in Switzerland. 95 % of progression

• Paul Baillieux, Eva Schill, Yassine Abdelfettah & Chrystel Dezayes. Insights on the localization of temperature anomalies in Soultz area from geophysical and slip and dilation tendency analyses. 95% of progression

• Altwegg Pierrick, Schill Eva, Abdelfettah Yassine, Radogna Pier-Vittorio & Mauri Guillaume. Fault zone porosity determination by joint interpretation of 3D seismic and gravity data for geothermal exploration - application in the St. Gallen geothermal project. 95 % of progression

• Kuhn P., Abdelfettah Y. & Schill E.. Exploration of potential basement structures for geothermal using geology, seismic and gravity joint interpretation in Jura area. 50 % of progression


• Kuhn P., Abdelfettah Y. & Schill E.. 3D geological modelling of the Northern Swiss Permo-Carboniferous basin using gravity forward modeling, Europeann Geotharmal Workshop, Strasbourg – France, 2013.

• Abdelfettah Y. & Schill E. Exploration of geothermally relevant structures in the crystalline basement of Switzerland using gravity constrained by seismic data. Proceed. European Geothermal Congress, EGC 2013, Pisa, 9 pp, ISBN 978-2-8052-0226-1, 2013.

• Guglielmetti L., Negro F., Mauri G., Vuataz F.-D., Abdelfettah Y., Clerc N., Giroud N., Marguet L. & Schill E. GeoNE: an integrated project for the exploration of low enthalpy deep aquifers in the canton of Neuchatel, western Switzerland. Proceed. European Geothermal Congress, EGC 2013, Pisa, 12 pp, 2013.

• Abdelfettah Yassine & Eva Schill. Delineation of geothermally relevant Paleozoic graben structures in the crystalline basement of Switzerland using gravity. Society of Exploration Geophysics meeting, Proceeding, Istanbul, 2012.

• Comina C., L. Guglielmetti, Y. Abdelfettah, E. Schill and G. Mandrone. Gravity signature of geothermal hot-spots in the Argentera Massif. Italian national geophysical conference (GNGTS), Trieste, Italy, 2012

• Baillieux P., E. Schill, L. Moresi, Y. Abdelfettah, C. Dezayes. Investigation of Natural Permeability in Graben Systems: Soultz EGS Site (France): Proceedings, Thirty-Seventh Workshop on Geothermal Reservoir Engineering, Stanford University, Stanford, California, SGP-TR-194, 2012

• Schill E., Altwegg P., Abdelfettah Y. & Radogna P.V., 2012. Exploration of structures and determination of porosity changes to the basement. Int. Geothermal Conf. Freiburg, Germany, 2012

• Schill E. , L. Guglielmetti, P. Klingler, Y. Abdelfettah and A. Alcolea. The Role of Structural Changes for Geothermal Projects in the Area of Basel. Proceedings, 37th Workshop on Geothermal Reservoir Engineering, Stanford University (USA), 2012

• Luca Guglielmetti, Yassine Abdelfettah, Cesare Comina, Eva Schill, and Giuseppe Mandrone. Gravimetric Survey to Detect Geological Structures Involved in Thermal Water Circulation in the Italian Western Alps. GRC Transactions, Vol. 35, 2011

• Guglielmetti L., Comina C., Mandrone G., Abdelfettah Y., Schill E.. Gravity surveys for the identification of thermal anomalies a case history in the Argentera Massif. EPITOME (ISSN:1972-1552), pp. 99, Vol. 4, GeoItalia 2011, VIII Forum italiano di Scienze della Terra, Torino, Italia, 2011

• Guglielmetti L., Abdelfettah Y., Comina C., Schill E., Mandrone G.. Passive geophysical methods for geothermal exploration in the External Crystalline Argentera Massif of the Western Italian Alps: Gravity and Magnetotelluric. Proceedings, European Geosciences Union General Assembly, Vienna, Austria, 2011

• Schill E., T. Kohl, J. Geiermann, C. Baujard, S. Koch, H. Deckert, G. Munoz, Y. Abdelfettah. Multi-disciplinary prospection approach for EGS reservoirs in the german variscian basement. Proceedings, Thirty-Sixth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering Stanford University, Stanford, California, SGP-TR-191 January 31 - February 2, 2011

• Tarits P., Y. Abdelfettah and S. Hautot. A joint inversion approach for magnetotelluric using gravity and seismic data. Society of Exploration Geophysicists, Houston 2009

• Abdelfettah Y., P. Tarits and S. Hautot. Joint inversion of magnetotelluric and gravity data: 2-D methodology and synthetic examples. IAGA WG 1.2 on Electromagnetic Induction in the Earth, 19th Workshop Beijing, China, October 23-29, 2008


• Abdelfettah Y., Schill E. & Kuhn P.. Delimitation and characterization of geothermally relevant Permo-Carboniferious graben in the Swiss Crystalline basement, 11th Swiss Geoscience Meeting, Lausanne 2013

CV- Yassine ABDELFETTAH, 12/2013 5

• Kuhn Pascal, Abdelfettah Y, Mauri G., Schill E. & Vuataz F. Improvement of the regional 3D modeling of deep geological structures with gravity: A case study in the Neuchatel Jura Mountains, 11th Swiss Geoscience Meeting, Lausanne 2013

• Abdelfettah Y. & E. Schill. PGraviFor3D, Parallel Fortran code to compute accurate topography gravity effect using a spherical forward modeling, AGU Fall Meeting, 2012

• Tiercelin J-J., Y. Abdelfettah, P. Tarits & S. Hautot. Structures and subsurface stratigraphy of the Turkana and Kachoda basins, Northern Kenya, revealed by MT and gravity joint inversion, AGU Fall Meeting, 2012

• Abdelfettah Y. & Schill E. Delineation of the Permo-Carboniferous graben in the crystalline basement of Switzerland using a gravity, 10th Swiss Geoscience Meeting, Berne 2012

• Mauri G., Negro F., Abdelfettah Y., Schill E. & Vuataz F-D. Deep geothermal exploration of low enthalpy reservoir in the Neuchâtel Jura (GeoNE project) – Use of gravity survey to validate and improve 3D geological models, 10th Swiss Geoscience Meeting, Berne 2012

• Abdelfettah Y., Mauri G., Kuhn P., Schill E. & Vuataz F-D.. Investigation of deep geological structures in the northwest part of Canton of Neuchatel using a combination of gravity and 3D geological model, 10th Swiss Geoscience Meeting, Berne 2012

• Di Tommaso G., Abdelfettah Y. & Schill E.. VLF Measurement in the cristallin area, new survey in the EGS research project in Black Forest, 10th Swiss Geoscience Meeting, Berne 2012

• Baillieux P., Schill E., Abdelfettah Y. & Dezayes C..Localization of temperature anomalies in Soultz area (Upper Rhine Graben): insights from gravity, magnetics and slip and dilation tendency analysis, 10th Swiss Geoscience Meeting, Berne 2012

• Altwegg P., Schill E. & Abdelfettah Y.. Fault zone porosity determination by joint interpretation of 3D seismic and gravity data for geothermal exploration - application in the St. Gallen geothermal project, 10th Swiss Geoscience Meeting, Berne 2012

• Abdelfettah Yassine & Schill Eva. Accurate gravity data correction and 3D gravity forward modeling, 9th Swiss Geoscience Meeting, Zurich 2011

• Mauri G., Negro F., Abdelfettah Y., Vuataz F-D., and Schill E.. Multi-disciplinary study for the exploration of deep low enthalpy geothermal reservoirs-Part II, Neuchâtel, Switzerland, AGU Fall Meeting, 2011

• Mauri G., Negro F., Abdelfettah Y., Vuataz F-D., and Schill E.. Multi-disciplinary study for the exploration of deep low enthalpy geothermal reservoirs-Part I, Neuchâtel, Switzerland, 9th Swiss Geosciences Meeting, Zurich, 2011

• Luca Guglielmetti, Giuseppe Mandrone, Eva Schill, Adele Manzella, Yassine Abdelfettah. Preliminary gravity and magnetotelluric results in the Argentera Massif, southwestern italina Alps. European Geothermal PhD Day, Reykjavík, 2011

• Abdelfettah Yassine, Pascal Tarits, Sophie Hautot, Jean Jacques Tiercelin & Marcia Maia. Sub-basalt basin imaging in Turkana area, northern Kenya by joint inversion of magnetotelluric and gravity data, IAGA WG 1.2 on Electromagnetic Induction in the Earth, 20th Workshop Giza, Egypt, September 18-24, 2010.

• Baillieux Paul, Eva Schill, Chrystel Dezayes and Yassine Abdelfettah. 3D regional model of the European geothermal test site Soultz-sous-forêts, France, European Geothermal PhD Day, GFZ-Potsdam, 2010

• Schill Eva, Abdelfettah Yassine, Altwegg Pierrik & Baillieux Paul. Characterization of geothermal reservoirs using 3D geological modeling and gravity. 7th Swiss Geosciences meeting, November 2009.

• Abdelfettah Y., P. Tarits, M. Maia and S. Hautot. Crust and upper mantle imaging of Turkana basin by 2-D joint inversion of magnetotelluric and gravity data, IAGA WG 1.2 on Electromagnetic Induction in the Earth, 19th Workshop Beijing, China, October 23-29, 2008

• Tarits, P., S. Hautot, J.F. D'Eu, Y. Abdelfettah, and M. Maia, Multiparametric modeling for sub-basalt imaging, IAGA WG 1.2 on Electromagnetic Induction in the Earth, 18th Workshop, El Vendrell, Spain, September 17-23, 2006

Scientific Reports

• Abdelfettah Yassine, 2013. Étude gravimétrique pour détecter la présence de fossés permo-carbonifères sur le site d’investigation géothermique de Haute-Sorne. Rapport Final pour Geo-Energie Suisse, Rapport CREGE 13-12, 39 pp.

• Abdelfettah Yassine, 2013. Utilisation de la gravimétrie pour explorer et caractériser la présence d'anomalies de densité dans le socle Cristallin, sous le Bassin Molassique Suisse. Rapport final. Rapport CHYN 2013-07 pour le Service Géologique National – Swisstopo, p27.

• CREGE – Laboratoire de Géothermie, 2012. Programme GeoNE - Développement de la géothermie profonde dans le canton de Neuchâtel. Rapport final de la Phase 1. Rapport CREGE 12-02 pour le Service de l’énergie et de l’environnement et pour le Service de l’économie, Neuchâtel.

• Altwegg P., Schill E., Abdelfettah Y. & Radogna P., 2012. Fault zone porosity determination by joint interpretation of 3D seismic and gravity data - Intermediate report, Neuchâtel. 26 pp.

• Altwegg P., E. Schill, P-V Radogna, Y. Abdelfettah and G. Mauri. Geothermal project St Gallen: Joint interpretation of 3D seismic and gravity data, Neuchâtel, pp-58, 2011

• Abdelfettah Yassine, Eva Schill. The Magnetotelluric measurement in Wallis area. Final repport, COGEAR Project, 2010