3D-modellering av övre jordskorpan i sydvästra Sicilien med flera metoder på land- och havsdata: insikt i Sciacca-geotermiska fältet

Gömd värme under ett kustlandskap

Längs Siciliens sydvästkust, nära staden Sciacca, antyder varma källor, ångande grottor och varma läckage på havsbotten en kraftfull värmekälla djupt under markytan. Denna studie ställer en till synes enkel fråga: är dessa varma vatten- och gasförekomster på land och till havs alla delar av ett större dolt geotermiskt system? Genom att bygga upp en detaljerad tredimensionell bild av berggrunden och förkastningarna under både land och hav visar författarna hur djupa vätskor kan stiga upp längs sprickor i jordskorpan och mata Sciacca-geotermiska fältet.

Där land och hav delar samma djupa rötter

Forskningen fokuserar på Sciacca-förkastningssystemet, en större sprickzon som skär tvärs över den sicilianska kanten från öppet hav till kusten vid Mt. Kronio. Genom att använda marina seismiska reflektionsprofiler (som avbildar berglager under havsbotten), landbaserad geologisk kartläggning och data från prospekteringsbrunnar rekonstruerade teamet hur dessa förkastningar fortsätter från offshore in i de inre höjderna. De fann att Mt. Kronio och en nedsänkt struktur kallad Alto di Sciacca utgör delar av samma breda, upplyfta block av karbonatberg som har pressats och skjuvats under miljontals år i samband med den långsamma kollisionen mellan Afrika och Europa.

Att bygga en 3D-bild av ett begravt varmt reservoar

Utifrån dessa olika data sammanställde författarna en tredimensionell geologisk modell som sträcker sig ungefär 22 gånger 18 kilometer och ned till 6 kilometer under havsytan. Inom den kartlades en avlång kropp av äldre karbonatberg, från sen trias till oligocen, som fungerar som huvudgeotermiskt reservoar. Denna kropp är ungefär 24 kilometer lång, upp till 6 kilometer bred och omkring 4 kilometer tjock, med en uppskattad volym på cirka 240 kubikkilometer. Ovanpå ligger yngre, mer ler- och märgelrika lager som tenderar att täta in vätskor. Modellen visar hur revers- och strike-slip-förkastningar höjer reservoaren under Mt. Kronio och den närliggande offshore-upphöjningen, medan andra förkastningar skär den i fack som antingen kan lagra eller leda varmvatten och gas.

Förkastningar både som barriärer och motorvägar för heta vätskor

Teamet gick längre än att bara kartlägga geometrin: de utvärderade även hur sannolikt det är att enskilda förkastningar glider och tillåter vätskor att passera. Med hjälp av information om dagens spänningsfält och tryck mätta i borrhål beräknade de en "glidbenägenhet" och en "läckfaktor" för 20 större förkastningsytor. Många förkastningar i den nordöstra delen av modellen framstår som mekaniskt stabila och täta, och fungerar som barriärer som innesluter vätskor. I kontrast visar centrala och sydvästra segment, särskilt där förkastningar kopplar samman eller böjer sig, höga värden för både glid och läckage, vilket markerar dem som föredragna ledvägar. Högupplösta seismiska profiler offshore avslöjar vertikala "skorstenar" och kulleliknande strukturer på havsbotten — tolkade som lersprutande vulkaner och gasutsläpp — exakt där sådana genomsläppliga vägar möter de grunt liggande sedimenten.

Från djup källa till varma källor och läckage på havsbotten

Geokemiska studier av Sciaccas vatten visar en blandning av regnvatten och modifierat havsvatten berikat med gaser såsom koldioxid och helium med en mantel-signatur, vilket antyder en djup, möjligen magmatisk värmekälla söderut under Siciliens sund. Den nya 3D-modellen hjälper till att förklara hur denna djupa värme och vätska rör sig. Författarna föreslår att varma, salta vätskor stiger nordvart och uppåt längs Sciacca-förkastningssystemet från djupet, träder in i det sprickade karbonatreservoaret och delvis fångas under lågpermeabla lager. På platser där karbonatbergen når ytan, som Mt. Kronio, kan vätskor undkomma genom karstgrottor och sprickor, vilket producerar varm luft i kammare och varma källor på sluttningarna. Offshore, där reservoaren förblir begravd, hittar vätskor vägen upp genom läckande förkastningar och svaga punkter i havsbotten, och bildar lersprutande strukturer och gasläckor.

Varför detta är viktigt för säkerhet och ren energi

Enkelt uttryckt visar detta arbete att Sciacca-området vilar på ett enda, stort, förkastningsstyrt geotermiskt system som spänner över gränsen mellan land och hav. Samma strukturer som levererar varmt vatten till badorter och naturliga ventiler är också aktiva förkastningar som kan producera jordbävningar, vissa nära bebodda områden. Genom att knyta samman landgeologi, offshore-geofysik och vätskebeteende i en enhetlig 3D-modell skärper studien vår bild av både den geotermiska potentialen och seismiska risken i sydvästra Sicilien. Den antyder att Mt. Kronio–Alto di Sciacca-regionen är ett lovande mål för noggrant kontrollerad geotermisk utbyggnad, förutsatt att framtida utveckling noggrant beaktar det komplexa och fortfarande aktiva förkastningsnätverk som gör denna dolda värme åtkomlig.

Citering: 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

Nyckelord: geotermiska system, förhållna vätskor styrda av förkastningar, Sciacca Sicilien, land–hav-geologi, 3D-modellering av jordskorpan