Doktorsvörn í jarðeðlisfræði - Charles Muturia Lichoro

Doktorsefni: Charles Muturia Lichoro

Heiti ritgerðar: Yfirlitskönnun á jarðhitaauðlindum í norðurhluta Kenía-sigdalsins með viðnáms- og þyngdarmælingum

Andmælendur: Dr. Egidio Armadillo, prófessor við University of Genova
Dr. Peter Omenda, framkvæmdastjóri orkurannsókna og þróunardeildar GDC 

Leiðbeinendur: Knútur Árnason, jarðeðlisfræðingur hjá ÍSOR og William Cumming, ráðgjafi við Cumming Geoscience, Bandaríkjunum

Umsjónarkennari: Dr. Andri Stefánsson, prófessor við Jarðvísindadeild Háskóla Íslands

Einnig í doktorsnefnd:
Bryndís Brandsdóttir, vísindamaður við Jarðvísindastofnun Háskólans
Lúðvík S. Georgsson, forstöðumaður Jarðhitaskóla Háskóla Sameinuðu þjóðanna

Doktorsvörn stýrir: Dr. Magnús Tumi Guðmundsson, prófessor og deildarforseti Jarðvísindadeildar Háskóla Íslands

Ágrip

Umfangsmiklar jarðeðlisfræðilegar mælingar, yfir 150 Magnetotelluric (MT) mælingar og þyngdarmælingar á 515 mælistöðum, hafa verið gerðar við eldstöðvakerfin Korosi, Pakaog Silali í norðurhluta sigdalsins mikla í Kenía til að meta jarðhitaauðlindir. Samtúlkun MT-mælinganna við Transient ElectroMagnetic (TEM) mælingar á sama stað sýnir viðnámsskipan sem bendir til nokkurra jarðhitakerfa innan rannsóknasvæðisins.

Öll jarðhitakerfin hafa viðnámsskipan sem samanstendur af yfirborðslagi með háu eðlisviðnámi (~ 100 Ωm), ofan lágviðnámslags (~ 10 Ωm), sem er túlkað sem ummyndunarleirkápa og þakberg yfir jarðhitakerfinu. Neðan lágviðnámskápunnar er háviðnámskjarni með hærra eðlisviðnámi (~60 Ωm). Þar sem grynnst er á kjarnann er hann á um 1000 m dýpi. Háviðnámskjarninn er talinn sýna berg með háhitaummyndun.

Háviðnámskjarnarnir eru undir brotasvæðum, þar sem fjölmargar sprungur og misgengi eru sjáanlegar á yfirborði. Í þyngdargögnunum er ráðandi 10 til 15 km breið þyngdarhæð (um 8 mGal) eftir innri sigdalnum með norðnorðaustlæga stefnu, sem fellur vel saman við hátt eðlisviðnám neðan 2 km dýpis. Þyngdarlægðir ofan 2 km dýpis í Paka og Korosi eldstöðvunum eru taldar endurspegla bergskrokka með litla eðlisþyngd innan eldstöðvanna. Þeir eru líklega annaðhvort úr lausum gosefnum eða dýpra túff með smektít-ummyndun við 60 til 180 °C hita.

Líkön byggð á MT-mælingum voru notuð til að skorða tvívíð eðlisþyngdarlíkön. Eðlislétt jarðlög með hátt eðlisviðnám til hliðar eru talin vera óummynduð laus gosefni ofan grunnvatnsborðs, meðan eðlislétt jarðlög með lágt eðlisviðnám undir Paka og Korosi-eldstöðvunum eru talin vera eðlislétt túff, ummyndað í vatnaðan smektít-leir. Dýpri eðlisþung jarðlög undir eldfjöllunum í innri hluta sigdalsins eru talin vera berg með lágan poruhluta og háhitaumyndun og/eða eðlisþung innskot. Sunnan Paka er gott samræmi milli kortlagðra brota, þyngdarfrávika og djúps háviðnáms, en þar fyrir norðan, milli Paka og Silali eldstöðvanna, sést misræmi þar sem sprungureinin sýnir ákveðna norðaustlæga stefnu, en bæði eðlisviðnám og þyngdarmæligögn sýna frávik vestan við sprungureinina. Þetta bendir til þess að gliðnun hafi nýlega færst til austurs á þessu svæði.

Með samanburði á jarðvísindalegum gögnum er gerð tilraun til að draga fram hliðstæður milli jarðhitasvæða. Samanburðurinn tekur til jarðhita á yfirborði, jarðfræði, þyngdargagna og viðnámsskipanar, og nær yfir 7 eldfjalla-/jarðhitakerfi. Þá eru gerðir tvívíðir líkanreikningar til að reyna að meta umfang og dýpi kviku undir eldstöðvunum, til að fá tilfinningu fyrir því hvað hægt sé að greina með viðnámsmælingum og hvað ekki. Líkanreikningarnir eru einnig notaðir til að sýna takmarkanir einvíðrar túlkunarviðnámsmælinga, og til að kanna dýpi og stærð kvikuinnskota sem greina má.

Um doktorsefnið

Charles fæddist í Kenía í desember 1973. Hann lauk prófi með diploma í rafeindatækniverkfræði árið 1997 og BA-gráðu í tækni (verkfræðivalkostur) frá Egerton University í Kenýa árið 2006. Charles lauk prófgráðu í jarðeðlisfræðilegri rannsókn frá Jarðhitaskóla Sameinuðu þjóðanna árið 2009 og MS-prófi  í jarðeðlisfræði árið 2013. Hann hóf doktorsnám við Háskóla Íslands árið 2015. Charles er kvæntur og á þrjá syni og dóttur. Hann hefur starfað hjá Geothermal Development Company (GDC) síðan 2009 en starfaði áður hjá KenGen í Kenýa.