Hydrothermal activity of the Lake Abhe geothermal field (Djibouti): Structural controls and implications for geothermal exploration

Caractérisation des chemins de circulation de fluides du système géothermique du lac Abhé (Djibouti)

¹ Université de Lorraine,UMR-CNRS 7359, GeoRessources, F-54506 Vandœuvre-lès-Nancy, France
² Office Djiboutien de Développement de la Géothermie, Zone Industrielle, PK20, République de Djibouti

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Received: 6 December 2025
Accepted: 8 October 2025

Abstract

This study investigates the structurally-controlled fluid flow of the Lake Abhe Geothermal Field (LAGF), using multiscale structural lineament distribution mapping and field observations. The LAGF lies within the Gob Aad graben in the Afar depression, at the junction of three rifts, along the Djibouti-Ethiopia border. Numerous hydrothermal surface manifestations on the lake’s eastern shore, including steam vents, hot springs and carbonate chimney structures, reflect the geothermal activity of this area. Structural features of the LAGF area are dominated by ESE-extensional faults that form a series of narrow elongated horst, graben and half-graben structures. Fault interaction and accommodation zones, such as fault intersections and relay ramps, as well as possible breaching faults are also identified in the area. The control of the main ESE-structural direction over the distribution of hydrothermal chimneys and hot springs indicates these faults to be the primary permeability fluid pathways of the LAGF. Signs of enhanced hydrothermal activity at fault intersections further suggest that structural intersections locally increase fracture-related permeability. Field observations combined with satellite image analysis also reveal a lateral migration of the hydrothermal outflows over a short period of time (during the past several thousands to tens of thousands of years) from the SE to the NW. Finally, this study discusses the potential role of N-striking faults, which may either act as vertical drains channeling fluids from south to north or as barriers preventing eastward fluid migration. Overall, this study provides new insights into the tectonically driven fluid flow dynamics of the LAGF, which may support further exploration of this remarkable site and promote its geothermal development.

Résumé

Le lac Abhé est situé dans le graben de Gob Aad, au sein de la dépression de 1’Afar, au niveau de la frontière entre la République de Djibouti et l’Éthiopie. Les nombreuses manifestations hydrothermales de surface présentes sur la rive orientale du lac, notamment les évents de vapeur, les sources chaudes et les cheminées carbonatées, reflètent l’activité géothermique de cette région. Cette étude décrit les circulations de fluides hydrothermaux du champ géothermique du lac Abhé (LAGF), contrôlé par la structuration tectonique de la zone, en s’appuyant sur une cartographie multi-échelle de la distribution des linéaments structuraux et des observations de terrain. Les caractéristiques structurales de la zone du LAGF sont dominées par des failles extensives orientées ESE, qui forment une série de blocs structuraux de type horst, graben et demi-graben. Le contrôle exercé par cette orientation structurale dominante sur la distribution des cheminées hydrothermales et des sources chaudes indique que ces failles constituent le principal chemin de circulation de fluides du LAGF. Des zones d’interaction de failles, telles que des intersections de failles et des rampes de relais ont également été identifiées dans la région. Ces structures représentent des chemins supplémentaires de percolation de fluides, améliorant ainsi la connectivité globale du réseau de failles du LAGF. Les observations de terrain, combinées à l’analyse d’images satellitaires, révèlent également une migration des circulations hydrothermales au fil du temps, migrant du sud-est vers le nord-ouest de la zone d’étude. De plus, cette étude discute du rôle potentiel que peuvent jouer les structures orientées N-S de cette zone, soit de drain canalisant les écoulements de fluides du sud vers le nord, soit de barrière limitant leur migration vers l’est. Ainsi, cette étude offre de nouvelles perspectives sur les circulations des fluides du LAGF, largement influencées par la tectonique. Ces résultats peuvent guider de futures explorations de ce site remarquable et favoriser son développement géothermique.