Modelowanie trójwymiarowej struktury górnej skorupy w południowo-zachodniej Sycylii na podstawie wieloźródłowych danych lądowo-morskich: wgląd w Pole Geotermalne Sciacca

Ukryte ciepło pod nadmorskim krajobrazem

Wzdłuż południowo-zachodniego wybrzeża Sycylii, w pobliżu miasta Sciacca, gorące źródła, parujące jaskinie i ciepłe wycieki na dnie morza wskazują na potężne źródło ciepła głęboko pod powierzchnią. W tym badaniu stawiane jest pozornie proste pytanie: czy te lądowe i morskie przejawy ciepłej wody i gazów są częścią jednego dużego, ukrytego systemu geotermalnego? Tworząc szczegółowy trójwymiarowy obraz skał i uskoku pod lądem i morzem, autorzy pokazują, jak głębokie płyny mogą wznosić się wzdłuż spękań skorupy ziemskiej, zasilając Pole Geotermalne Sciacca.

Gdzie ląd i morze mają te same głębokie korzenie

Badania koncentrują się na Systemie Uskoków Sciacca — głównej strefie pęknięć przecinającej margines sycylijski od otwartego morza po wybrzeże w pobliżu Mt. Kronio. Wykorzystując morskie profile sejsmiczne odbiciowe (obrazy warstw skalnych pod dnem morskim), mapowanie geologiczne na lądzie oraz dane z odwiertów poszukiwawczych, zespół odtworzył ciągłość tych uskoków od obszarów offshore do wzgórz na lądzie. Stwierdzili, że Mt. Kronio oraz zanurzona struktura zwana Alto di Sciacca stanowią części tego samego rozległego, wypiętrzonego bloku skał karbonatowych, który był ściskany i ścinany przez miliony lat w wyniku powolnego zderzania się Afryki i Europy.

Budowanie trójwymiarowego obrazu zakopanego gorącego złoża

Na podstawie tych zróżnicowanych danych autorzy złożyli trójwymiarowy model geologiczny obejmujący obszar około 22 na 18 kilometrów i sięgający do 6 kilometrów poniżej poziomu morza. W jego obrębie wyodrębnili wydłużone ciało starszych skał karbonatowych, o utworach od późnego triasu do oligocenu, które pełni rolę głównego zbiornika geotermalnego. Ciało to ma około 24 km długości, do 6 km szerokości i około 4 km grubości, z oszacowaną objętością rzędu 240 km3. Nad nim leżą młodsze, bogatsze w iły i margle warstwy, które mają tendencję do uszczelniania płynów. Model pokazuje, jak uskoki odwrócone i przesuwcowe wypiętrzają zbiornik pod Mt. Kronio i pobliskim wyniesieniem offshore, podczas gdy inne uskoki dzielą go na komory, które mogą albo magazynować, albo kierować gorącą wodę i gaz.

Uskoki jako bariery i autostrady dla gorących płynów

Zespół posunął się dalej niż samo mapowanie geometrii: ocenili również, na ile poszczególne uskoki są skłonne do poślizgu i przepuszczania płynów. Wykorzystując informacje o współczesnym polu naprężeń i ciśnieniach zmierzonych w odwiertach, obliczyli „skłonność do poślizgu” oraz „czynnik przecieku” dla 20 głównych powierzchni uskokowych. Wiele uskoków w północno-wschodniej części modelu wydaje się mechanicznie stabilnych i uszczelniających, działając jako bariery ograniczające przepływ płynów. Natomiast centralne i południowo-zachodnie segmenty, szczególnie tam, gdzie uskoki się łączą lub załamują, wykazują wysokie wartości zarówno skłonności do poślizgu, jak i przecieku, wyznaczając preferowane kanały przepływu. Wysokorozdzielcze profile sejsmiczne na morzu ukazują pionowe „kominy” i wypukłe struktury na dnie morskim — interpretowane jako wulkany błotne i struktury ujścia gazu — dokładnie tam, gdzie takie przepuszczalne drogi przecinają płytsze osady.

Od głębokiego źródła po gorące źródła i wycieki na dnie morza

Badania geochemiczne wód Sciacca wykazują mieszankę wód opadowych i zmodyfikowanej wody morskiej wzbogaconej w gazy takie jak dwutlenek węgla i hel o sygnaturze płaszczowej, co sugeruje głębokie, możliwie magmowe źródło ciepła na południe pod Kanałem Sycylijskim. Nowy model 3D pomaga wyjaśnić, jak to głębokie ciepło i płyny przemieszczają się dalej. Autorzy proponują, że gorące, zasolone płyny wznoszą się na północ i ku powierzchni wzdłuż Systemu Uskoków Sciacca z głębi, wnikają do spękanego zbiornika karbonatowego i są częściowo uwięzione pod warstwami o niskiej przepuszczalności. W miejscach, gdzie skały karbonatowe wychodzą na powierzchnię, takich jak Mt. Kronio, płyny mogą ujść przez jaskinie krasowe i spękania, powodując ciepłe powietrze w komorach i gorące źródła na zboczach. Na morzu, gdzie zbiornik pozostaje zakopany, płyny znajdują drogę w górę przez nieszczelne uskoki i słabe punkty w osłonie dna morskiego, tworząc wulkany błotne i wycieki gazu.

Dlaczego to ma znaczenie dla bezpieczeństwa i czystej energii

Mówiąc wprost, praca ta pokazuje, że obszar Sciacca leży nad jednym dużym, kontrolowanym przez uskoki systemem geotermalnym, który obejmuje granicę między lądem a morzem. Te same struktury, które dostarczają gorącą wodę do kąpielisk i naturalnych ujść, są także aktywnymi uskokami zdolnymi do wywoływania trzęsień ziemi, czasem w pobliżu terenów zaludnionych. Łącząc geologię lądową, geofizykę morską i zachowanie płynów w spójnym modelu 3D, badanie precyzuje nasze pojęcie zarówno o potencjale geotermalnym, jak i o ryzyku sejsmicznym południowo-zachodniej Sycylii. Sugeruje, że region Mt. Kronio–Alto di Sciacca jest obiecującym celem dla ostrożnie zarządzanej energetyki geotermalnej, pod warunkiem że przyszły rozwój będzie uważnie uwzględniał złożoną i wciąż aktywną sieć uskoków, która czyni to ukryte ciepło dostępnym.

Cytowanie: 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

Słowa kluczowe: systemy geotermalne, płyny kontrolowane przez uskoki, Sciacca Sycylia, geologia lądowo–morska, 3D modelowanie skorupy