3D-моделирование строения верхней коры в юго-западной Сицилии на основе много подходных наземных и морских данных: взгляд на геотермальное поле Сьякка

Скрытое тепло под прибрежным ландшафтом

Вдоль юго-западного побережья Сицилии, рядом с городом Сьякка, горячие источники, дымящиеся пещеры и тёплые выбросы на морском дне указывают на мощный источник тепла глубоко под землёй. Это исследование задаёт обманчиво простой вопрос: являются ли эти прибрежные и морские проявления тёплой воды и газа частью одной большой скрытой геотермальной системы? Создав подробную трёхмерную картину пород и разломов под сушей и морем, авторы показывают, как глубинные жидкости могут подниматься по трещинам в коре Земли, подпитывая геотермальное поле Сьякка.

Когда суша и море имеют общие глубокие корни

Исследование сосредоточено на Сьяккской системе разломов — крупной зоне трещиноватости, пересекающей сицилийский склон от открытого моря до побережья у горы Кронио. Используя морские сейсмические отражённые профили (которые визуализируют слоистость пород под морским дном), наземную геологическую съёмку и данные разведочных скважин, команда восстановила продолжение этих разломов с моря в прибрежные холмы. Они установили, что гора Кронио и затопленная структура, называемая Альто-ди-Сьякка, являются частями одного широкого приподнятого блока карбонатных пород, который сжимался и сдвигался на протяжении миллионов лет по мере медленного столкновения Африки и Европы.

Построение 3D-образа погребённого горячего резервуара

На основе этих разнородных данных авторы собрали трёхмерную геологическую модель размером примерно 22 на 18 километров и опускающуюся на глубину до 6 километров ниже уровня моря. В ней они выделили вытянутое тело более древних карбонатных пород возрастом от позднего триаса до олигоцена, которое выступает в роли основного геотермального резервуара. Это тело имеет длину примерно 24 километра, ширину до 6 километров и толщину около 4 километров, с расчётным объёмом порядка 240 кубических километров. Над ним залегают более молодые слои, богатые глинами и мергелями, которые склонны запечатывать флюиды. Модель показывает, как обратные и рывковые (сдвиговые) разломы приподнимают резервуар под горой Кронио и близлежащим подводным поднятием, тогда как другие разломы делят его на отсеки, которые могут либо накапливать, либо пропускать горячую воду и газ.

Разломы как барьеры и транспортные пути для горячих флюидов

Команда пошла дальше геометрического картирования: они также оценили вероятность сдвига по отдельным разломам и их проницаемость для флюидов. Используя данные о современном поле напряжений и давлениях, измеренных в скважинах, они рассчитали «тенденцию к сдвигу» и «фактор утечки» для 20 крупных поверхностей разломов. Многие разломы в северо-восточной части модели выглядят механически устойчивыми и запечатывающими, действуя как барьеры, которые удерживают флюиды. Напротив, центральные и юго-западные участки, особенно там, где разломы соединяются или изломаны, показывают высокие значения и для сдвига, и для утечки, выделяя их как предпочтительные каналы. Высокопрозрачные сейсмические профили у побережья выявляют вертикальные «дымовые трубы» и холмообразные структуры на морском дне — интерпретируемые как грязевые вулканы и структуры выброса газа — точно там, где такие проницаемые пути пересекают мелкие отложения.

От глубокого источника к тёплым ключам и морским утечкам

Геохимические исследования вод Сьякки показывают смесь дождевой и модифицированной морской воды, обогащённой газами, такими как углекислый газ и гелий с мантильной подписью, что указывает на глубокий, возможно магматический источник тепла к югу под Сицилийским проливом. Новая 3D-модель помогает объяснить, как это глубокое тепло и флюиды перемещаются. Авторы предполагают, что горячие, солёные флюиды поднимаются к северу и вверх вдоль Сьяккской системы разломов из глубины, проникают в рассечённый карбонатный резервуар и частично задерживаются под низкопроницаемыми пластами. В местах, где карбонатные породы выходят на поверхность, например гора Кронио, флюиды могут выходить через карстовые пещеры и трещины, создавая тёплый воздух в гротах и горячие источники на склонах. В море, где резервуар остаётся погребённым, флюиды прорываются вверх через протекающие разломы и слабые участки покровных отложений, образуя грязевые вулканы и газовые выходы.

Почему это важно для безопасности и чистой энергии

Проще говоря, эта работа показывает, что район Сьякки подпочвен крупной, управляемой разломами геотермальной системой, которая простирается через границу суши и моря. Те же структуры, которые доставляют тёплую воду к курортам и природным источникам, являются активными разломами, способными вызывать землетрясения, некоторые — близ населённых пунктов. Объединив наземную геологию, морскую геофизику и поведение флюидов в единой 3D-модели, исследование уточняет наше представление как о геотермальном потенциале, так и о сейсмическом риске юго-западной Сицилии. Оно даёт основания считать регион гора Кронио–Альто-ди-Сьякка перспективной целью для аккуратно управляемой геотермальной эксплуатации, при условии что дальнейшее развитие будет учитывать сложную и всё ещё активную сеть разломов, делающую это скрытое тепло доступным.

Цитирование: 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

Ключевые слова: геотермальные системы, жидкости, контролируемые разломами, Сьякка Сицилия, наземная–морская геология, 3D-моделирование коры