Modélisation 3D de la structure de la croûte supérieure dans le sud-ouest de la Sicile à partir de données onshore–offshore multi‑approches : aperçu du champ géothermique de Sciacca

Chaleur cachée sous un paysage côtier

Le long de la côte sud‑ouest de la Sicile, près de la ville de Sciacca, des sources chaudes, des grottes fumantes et des émissions chaudes sur le fond marin indiquent une source de chaleur puissante en profondeur. Cette étude pose une question apparemment simple : ces manifestations d’eau chaude et de gaz à terre et en mer font‑elles toutes partie d’un même grand système géothermique caché ? En construisant une image tridimensionnelle détaillée des roches et des failles sous la terre et la mer, les auteurs montrent comment des fluides profonds peuvent remonter le long des fractures de la croûte terrestre pour alimenter le champ géothermique de Sciacca.

Où terre et mer partagent les mêmes racines profondes

Les recherches se concentrent sur le système de failles de Sciacca, une importante zone de fracture qui traverse le domaine sicilien depuis la mer ouverte jusqu’au littoral proche du mont Kronio. En utilisant des profils sismiques marins de réflexion (qui imagent les couches rocheuses sous le fond marin), la cartographie géologique terrestre et les données des puits d’exploration, l’équipe a reconstitué la continuité de ces failles depuis l’offshore jusque dans les collines à terre. Ils ont montré que le mont Kronio et une structure submergée appelée Alto di Sciacca font partie du même grand bloc surélevé de carbonates, comprimé et déformé sur des millions d’années lors de la convergence lente entre l’Afrique et l’Europe.

Construire une image 3D d’un réservoir enfoui et chaud

À partir de ces données variées, les auteurs ont assemblé un modèle géologique tridimensionnel couvrant environ 22 par 18 kilomètres et s’étendant jusqu’à 6 kilomètres sous le niveau de la mer. Ils y ont défini un corps allongé de carbonates plus anciens, d’âge Trias supérieur à Oligocène, qui constitue le principal réservoir géothermique. Ce corps mesure environ 24 kilomètres de long, jusqu’à 6 kilomètres de large et près de 4 kilomètres d’épaisseur, avec un volume estimé d’environ 240 kilomètres cubes. Au‑dessus se trouvent des couches plus récentes, plus riches en argiles et marnes, qui tendent à sceller les fluides. Le modèle montre comment des failles inverses et de type décrochement surélèvent le réservoir sous le mont Kronio et le haut‑fond offshore adjacent, tandis que d’autres failles le compartimentent, pouvant soit stocker soit canaliser l’eau chaude et le gaz.

Les failles, à la fois barrières et autoroutes pour les fluides chauds

L’équipe est allée au‑delà de la simple cartographie géométrique : elle a aussi évalué la propension des failles individuelles à glisser et à laisser passer des fluides. En utilisant des informations sur le champ de contraintes actuel et les pressions mesurées dans les puits, ils ont calculé une « tendance au glissement » et un « facteur de fuite » pour 20 surfaces de faille principales. De nombreuses failles dans la partie nord‑est du modèle paraissent mécaniquement stables et étanches, agissant comme des barrières qui confineraient les fluides. En revanche, les segments centraux et sud‑ouest, notamment là où les failles se connectent ou se courbent, présentent des valeurs élevées de glissement et de fuite, les identifiant comme des conduits privilégiés. Des profils sismiques haute résolution offshore révèlent des « cheminées » verticales et des reliefs en dôme sur le fond marin — interprétés comme des volcans de boue et des structures d’émission gazeuse — précisément là où ces voies perméables intersectent les sédiments peu profonds.

De la source profonde aux sources chaudes et aux fuites du fond marin

Les études géochimiques des eaux de Sciacca montrent un mélange d’eau de pluie et d’eau de mer modifiée enrichie en gaz tels que le dioxyde de carbone et l’hélium avec une signature mantellique, impliquant une source de chaleur profonde, possiblement magmatique, au sud sous le canal de Sicile. Le nouveau modèle 3D aide à expliquer comment cette chaleur et ces fluides profonds se déplacent. Les auteurs proposent que des fluides chauds et salins remontent vers le nord et vers la surface le long du système de failles de Sciacca depuis la profondeur, pénètrent le réservoir carbonaté fracturé et sont partiellement piégés sous des couches de faible perméabilité. Là où les carbonates affleurent, comme au mont Kronio, les fluides peuvent s’échapper par des caves karstiques et des fractures, produisant de l’air chaud dans des cavernes et des sources chaudes sur les flancs. Offshore, là où le réservoir reste enfoui, les fluides remontent par des failles perméables et des points faibles de la couverture sédimentaire, formant des volcans de boue et des émissions gazeuses.

Pourquoi cela compte pour la sécurité et l’énergie propre

Concrètement, ce travail montre que la zone de Sciacca est sous‑tendue par un unique grand système géothermique contrôlé par des failles, qui s’étend à la fois sur la terre et en mer. Les mêmes structures qui fournissent de l’eau chaude aux thermes et aux évents naturels sont aussi des failles actives capables de produire des séismes, certains proches de zones peuplées. En reliant la géologie onshore, la géophysique offshore et le comportement des fluides dans un modèle 3D unifié, l’étude affine notre compréhension du potentiel géothermique et du risque sismique du sud‑ouest de la Sicile. Elle suggère que la région Mt. Kronio–Alto di Sciacca est une cible prometteuse pour une exploitation géothermique gérée avec précaution, à condition que tout développement futur prenne bien en compte le réseau de failles complexe et toujours actif qui rend cette chaleur cachée accessible.

Citation: Rizzo, G.F., Maiorana, M., Gasparo Morticelli, M. et al. 3D upper crustal structure modelling in southwestern Sicily through multiapproach onshore–offshore data: insight into Sciacca Geothermal Field. Sci Rep 16, 9901 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39734-7

Mots-clés: systèmes géothermiques, fluides contrôlés par des failles, Sciacca Sicile, géologie onshore–offshore, modélisation crustale 3D