通过陆海多途径数据在西南西西里进行的上地壳三维结构建模：对Sciacca地热区的认识

沿海地貌下的隐秘热源

在西西里岛西南海岸、靠近Sciacca小镇一带，热泉、冒气的洞穴和温暖的海床渗流都提示地下存在强大的热源。本研究提出了一个看似简单的问题：陆上和海上出现的这些温水与气体现象，是否属于同一个大型隐伏地热系统？通过构建陆地与海域下方岩石与断层的详细三维图像，作者们展示了深部流体如何沿地壳裂隙向上迁移，从而补给Sciacca地热区。

陆与海共享的深部根系

研究聚焦于Sciacca断裂系统——一条从公海延伸到靠近Kronio山海岸的主要断裂带。借助海洋反射地震剖面（用于成像海底下的岩层）、陆上地质绘图和勘探井数据，团队重建了这些断层从海上延续到陆上丘陵的形态。他们发现Kronio山和一个称为Alto di Sciacca的淹没构造，构成了同一大片隆起的碳酸盐岩体的一部分，该岩体在非洲与欧洲板块缓慢碰撞的长期挤压与剪切作用下，经历了千万年的变形。

构建被埋热储的三维图景

基于这些多源数据，作者们组装了一个约22×18公里、向下延伸至海平面下6公里的三维地质模型。在模型中，他们勾勒出一处呈细长形的古老碳酸盐岩体（时代从晚三叠世至渐新世），作为主要的地热储层。该体约长24公里、宽度可达6公里、厚约4公里，估算体积约240立方公里。其上覆盖着更年轻、富含粘土和泥灰岩的地层，这些盖层倾向于封存流体。模型显示，逆冲与走滑断层将储层在Kronio山与附近的海上高地处抬升，同时其他断层将其切割成多个隔室，既可储存也可导流热水和气体。

断层既是屏障亦是热流通道

团队的研究不仅限于绘制几何形态：还评估了单个断层滑动与透流的可能性。利用当代应力场信息和井中测得的压力，他们为20个主要断层面计算了“滑动倾向”和“泄漏因子”。模型东北部的许多断层在力学上表现为稳定且封闭，起到限制流体的屏障作用。相对地，中部和西南段，尤其是在断层连通或弯曲处，显示出较高的滑动与泄漏值，表明这些位置是优先的流体通道。海上高分辨率地震剖面显示，在这些渗透性路径与浅层沉积物相交处存在垂直的“烟囱”结构和海底凸起——被解释为泥火山与气体逸出构造。

从深部热源到温泉与海底渗流

对Sciacca水体的地球化学研究表明，这些水是雨水与被改造的海水的混合，富含二氧化碳与带有地幔指纹的氦等气体，暗示在西西里海峡南部可能存在深部、或与岩浆有关的热源。新的三维模型有助于解释该深部热量与流体如何迁移。作者提出，热的盐渍流体自深部沿Sciacca断裂系统向北并向上上升，进入破碎的碳酸盐储层，并在低渗透盖层下部分被囚禁。在碳酸盐岩出露的地方（如Kronio山），流体可经由喀斯特洞穴与裂隙逸出，形成洞内暖气与山体侧翼的热泉；在海上，储层仍被埋藏时，流体则通过渗漏断层与海底覆盖层的薄弱部位向上，形成泥火山与气体渗流。

为何这对安全与清洁能源至关重要

简言之，这项工作表明Sciacca地区地下存在一个跨越陆海边界的、由断层控制的大型地热系统。那些为温泉和自然通风提供热水的构造，也是能够产生地震的活动断层，其中一些位于有人居住的区域附近。通过将陆上地质、海上地球物理与流体行为整合到统一的三维模型中，该研究澄清了西南西西里的地热潜力与地震风险。研究表明，Mt. Kronio–Alto di Sciacca区域对经过谨慎管理的地热开发具有吸引力，但未来的开发须高度重视使这股隐秘热量可及的复杂且仍在活动的断层网络。

引用: 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

关键词: 地热系统, 断层控流体, 西阿奇加（Sciacca）西西里, 陆海对接地质, 三维地壳建模