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Scaled analogue models explored the role of different boundary conditions in intra‐caldera resurgence processes. Models investigated the role of magma intrusion depth (Series 1), asymmetric and symmetric caldera collapse (Series 2), as well as the presence of existing discontinuities in the pre‐volcanic substratum (Series 3) on the style of caldera resurgence. Experimental results indicate that different intrusion depths resulted in different resurgence styles and structural patterns, which evolved from piston‐like resurgence, for deeper intrusions, to intra‐caldera resurgent domes for shallower intrusions. Asymmetric collapse was typically accompanied by a tilted roof block above the emptied analogue magma reservoir, while inherited faults influenced significantly the deformation pattern of piston‐like resurgence. Experiments simulate many of the principal characteristics of calderas. We compare our modelling results primarily to the Los Potreros caldera nested within the Los Humeros Volcanic Complex, where the largest Mexico’s Quaternary eruption occurred and which hosts an important geothermal field (eastern Trans‐Mexican Volcanic Belt). A structural field survey was conducted to identify the kinematics of faults within the caldera and outside the volcanic edifice. The Los Potreros caldera shows a sub‐orthogonal fault pattern strikingly similar to that of models deformed with shallow intrusion depth. We interpret this correlation as an evidence of similarity in dynamic processes, whereby modelling results would indicate a scaled intrusion depth of approximately 4.5 km. The Acoculco caldera complex, in Mexico, shows a fault pattern similar to the Los Potreros caldera, and geological information corroborates the attribution of renewed magmatic pressure to similar intrusion depths.

We investigate ground movements induced by the 8 February 2016, Mw=4.2 earthquake at the Los Humeros Geothermal Field (Mexico) using Sentinel-1 radar interferometry. Previous estimated focal mechanism solution based on seismic data with a hypocentral depth of 1900 m could not resolve the measured coseismic surface deformation pattern. In this study, we applied inverse elastic dislocation models to estimate the source parameters of the seismic event. Our models suggest the reverse reactivation of the Los Humeros normal fault at a shallower depth (A NNW-SSE striking fault swarm, including the Los Humeros fault, acts as a major boundary of the subsiding area observed by InSAR time-series between February 2016 and May 2019. A potential explanation of the reverse reactivation of the Los Humeros fault and following downward movement of the eastern fault block is the depressurization of the whole hydrothermal system. Such depressurization can occur due to the exploitation of the geothermal field and/or due to natural pressure/temperature changes related to magmatic activity.

Temperature is a key parameter in controlling the in-situ petrophysical properties, the solid and fluid phase equilibria, the stress-strain relationships as well as the occurrence and potential of geothermal resources. Thermal field anomalies are determined by a great number of different factors and the study of their nature together with a quantitative appraisal are critical in mapping the spatial distribution of the conventional and unconventional geothermal resources as well as estimating the deep crustal conditions and their lateral variability. With the aim to study the thermal structure of the upper crustal levels in Central-Southern Italy, we exploited lithostratigraphic, hydrological, petrophysical and geophysical data. We described the main heat transport phenomena occurring in the upper crust and we applied these concepts to a numerical modelling approach. We developed a new 3D geological model considering the main lithothermal units acting as the cap-rock of the deep-seated hydrothermal systems, the regional carbonate reservoirs and the crystalline/metamorphic basement. The temperature data from the accessible deep boreholes represented the main thermal constraints of the models. The maximum logged depth is about 7 km, although the majority of the data distributes in the depth range 1.5-3.5 km. At greater depths, seismological and rheological evidence (i.e. the thickness of the seismogenic layer) gave us further indirect information regarding the deep thermal state of the upper crust. Along the Apennine chain, particularly in correspondence of outcropping carbonate units, the temperature distribution is affected by downward heat advection. The most favourable geological conditions leading to the development of high temperature hydrothermal systems occur far from the outcropping carbonate units; especially in the Tyrrhenian side of the peninsula affected by crustal stretching and Plio-Pleistocene magmatic activity.

We mapped Plio-Pleistocene lake deposits in the Ixtlahuaca paleobasin in Central Mexico, located 51 km south of the Acambay Graben and 69 km west of Mexico City. Within the Acambay basin, Pleistocene to Holocene lake sediments record primary and secondary environmental effects of strong local earthquakes as a consequence of Quaternary activity of the major normal border faults. Likewise, the Ixtlahuaca paleobasin has been controlled mainly by the Quaternary evolution of the Perales and Ixtlahuaca faults, even if there is no record of local historical earthquakes, and therefore the area has not been considered as potentially seismic. However, the application of the ESI 2007 Scale to deformation structures as effects of seismic events on the geological-natural environment in the Tierras Blancas - San Bartolo Lanzados basins and San Pedro El Alto, within the Acambay graben, and its comparison with seismites identified in the Ixtlahuaca paleobasin, show that past earthquakes similar to the Mw 6.5 to 7 surface faulting events generated by the main faults of the Acambay graben have also occurred in the Ixtlahuaca area.

he European-Mexican geothermal GEMex project aims at developing geothermal energy in the easternmost region of the TransMexican Volcanic Belt. Two sites under development by the Comisión Federal de Electricidad (Mexican National Power Company) are investigated to assess possible superhot resources and to develop an Enhanced Geothermal System, respectively in Los Humeros and Acoculco. European and Mexican partners constructed preliminary 3D geological models in a collaborative way. They were based on data available at the beginning of the project, including geological maps, cross-sections and well logs. To complement the existing knowledge, geological and geochemical field campaigns were conducted. Data from these surveys have been used to update the preliminary models of both sites. Geophysical surveys are on-going. The results of this update were dedicated to improve the overall interpretation of the geothermal system in Los Humeros and Acoculco. They were also used as input for further simulations based on the geometry of the updated geomodels. The update presented in this paper is an intermediate step previous than further integration. The last phase of the geomodelling process will consist in integrating geophysical information to strengthen the geothermal interpretation of both sites.

We present a 1D shear‐velocity model for Los Humeros geothermal field (Mexico) obtained from three‐component beamforming of ambient seismic noise, imaging for the first time the bottom of the sedimentary basement ∼5 km below the volcanic caldera, as well as the brittle‐ductile transition at ∼10 km depth. Rayleigh‐wave dispersion curves are extracted from ambient seismic noise measurements and inverted using a Markov chain Monte Carlo scheme. The resulting probability density function provides the shear‐velocity distribution down to 15 km depth, hence, much deeper than other techniques applied in the area. In the upper 4 km, our model conforms to a profile from local seismicity analysis and matches geological structure inferred from well logs, which validates the methodology. Complementing information from well logs and outcrops at the near surface, discontinuities in the seismic profile can be linked to geological transitions allowing us to infer structural information of the deeper subsurface. By constraining the extent of rocks with brittle behavior and permeability conditions at greater depths, our results are of paramount importance for the future exploitation of the reservoir and provide a basis for the geological and thermodynamic modeling of active superhot geothermal systems, in general.

Tesi Magistrale in Scienze della Terra di carattere stratigrafico-sedimentologico.

Tesi Magistrale in Scienze della Terra di carattere stratigrafico-sedimentologico

The multidisciplinary and integrated review of existing data (mainly acquired during oil exploration), specifically reread for geothermal purposes, and the integration with new data acquired in particular key areas, such as the Mazara Del Vallo site in the southern part of western Sicily, allowed us to better understand this -regional scale- medium-enthalpy geothermal system (with measured temperatures up to 100 °C), to reconstruct the modalities and peculiarities of fluids circulation, and to evaluate the geothermal potentialities of western Sicily. We suggest that these findings could be taken as exemplificative of the behavior of low-to medium enthalpy geothermal systems hosted in carbonate units, that also due to recent technological developments become even more interesting both for direct uses applications and power production.

Valutazione del Potenziale Geotermico delle Regioni della Convergenza La geotermia è scienza, tecnologia ed energia. È la scienza che indaga le fonti di calore endogeno della Terra; è la tecnologia (impiantistica e disciplinare) che permette di accedere a tali risorse e coltivarle; è l'energia che ne scaturisce, utilizzabile sia come calore - direttamente - sia per la produzione di energia elettrica. La geotermia è utile, difficile e... bella. È una disciplina utile, perché dall'indagine geotermica e dagli impianti deriva un approvvigionamento energetico efficiente e indipendente sia dalle forniture estere sia dalle fluttuazioni del prezzo del petrolio. È una sfida difficile: si esige competenza e perizia per attingere a una fonte di energia praticamente ubiqua, ma custodita; locale e disponibile sempre, rinnovabile e, dunque, sostenibile: un'energia bella! La geotermia è una branca del sapere e una pratica tecnologica poco compresa, perché poco nota, ancora scarsamente organizzata e, spesso, poco incentivata. Serve dunque informazione, che è raccolta di dati, divulgazione, formazione. Grazie a una sapienza (oggi lo chiamano know-how) e a un'esperienza uniche nel settore, messe in campo dal Consiglio Nazionale delle Ricerche, in accordo con il Ministero dello Sviluppo Economico, la geotermia oggi è anche VIGOR. Un progetto quadriennale che ha permesso di calcolare il potenziale geotermico di alcune Regioni del sud Italia e integrarlo in mappe significative del territorio, di progettarne il possibile utilizzo tramite impianti tecnologicamente ed economicamente realizzabili, dipanandone l'iter autorizzativo e indagandone il grado di accettabilità sociale per, infine, condividere tutto ciò (tramite opere e carte stampate e via web), affinché un'esperienza (inter)regionale diventi patrimonio condiviso. Da qui in poi, la geotermia è progetto e investimento. Ed è futuro: il nostro. Adele Manzella Coordinatrice scientifica del progetto

Studio di fattibilità a Lamezia-Terme Caronte: questo studio descrive la valutazione geotermica effettuata nel sito di Terme Caronte (CZ) e la proposta tecnico-economica per lo sviluppo di un progetto impiantistico relativo a risorse geotermiche a bassa entalpia per la realizzazione di un impianto geotermico per l'essiccamento dei fanghi, dimensionato sul vicino impianto di depurazione di Lamezia Terme, e un impianto geotermico per la climatizzazione dello stabilimento termale di Terme Caronte. Considerato che lo studio del sito di Terme Caronte ha riguardato un'area estesa e si riferisce alla piana di Lamezia Terme, e che l'impianto di essiccamento fanghi reflui ha preso come esempio di applicazione quello di Lamezia Terme, il sito oggetto di studio è stato rinominato Lamezia - Terme - Caronte. Dal punto di vista della risorsa geotermica, l'area è stata scelta sia per la presenza di acque termali (Terme Caronte) mineralizzate e calde con una temperatura all'uscita di circa 39°C e sia per le possibili potenzialità in termini di utilizzo delle eventuali risorse geotermiche profonde per un uso diretto nei settori produttivi dell'area. Tali manifestazioni termali si trovano in corrispondenza di alti strutturali che mostrano in finestra tettonica le unità carbonatiche appenniniche al di sotto delle unità cristalline. Alla luce dei risultati conseguiti, ottenuti attraverso rilievi geologici di superficie, indagini geochimiche, prospezioni geofisiche ed elaborazioni dei dati sismici forniti dall'ENI, l'area di Terme Caronte risulta caratterizzata dalla presenza in profondità di potenziali serbatoi geotermici in roccia fratturata, ricoperti da terreni che costituiscono un'efficace copertura impermeabile, essendo prevalentemente impermeabili o comunque a bassa permeabilità. Il contesto geologico-strutturale che caratterizza l'area di Teme Caronte evidenzia che la risalita delle acque calde, individuata in diverse sorgenti distinte ma spazialmente vicine, avvenga attraverso l'espressione congiunta del sistema di faglie orientato localmente NE-SW e quello N-S. Inoltre, la zona di contatto con i depositi impermeabili neogenici costituisce una soglia di permeabilità che tende ad ostacolare il travaso verso la Piana di Lamezia Terme. Lo studio geochimico ha evidenziato che le acque delle sorgenti di Terme Caronte non hanno elevati mescolamenti con quelle superficiali, dimostrando la presenza di una risalita rapida lungo la fascia di interferenza tra i due sistemi tettonici indicati. Vista la presenza di elementi che identificano un'origine meteorica delle acque della sorgente Terme Caronte con scambio acqua-roccia di tipo carbonatico, il modello concettuale del sistema termale prevede che il serbatoio geotermico sia alimentato dalle acque di pioggia che si infiltrano nel settore meridionale del massiccio della Sila, penetrando nelle unità metamorfiche superficiali che risulterebbero permeabili per fratturazione soprattutto lungo le zone caratterizzate da strutture tettoniche molto importanti a carattere regionale (Tansi et al., 2007). Una volta infiltratesi, le acque si approfondiscono nel serbatoio geotermico presente nel complesso carbonatico sottostante ad una profondità di 3-4 chilometri. La mancanza di dati di pozzi profondi e le conseguenti incertezze nelle quote delle unità profonde è stata parzialmente colmata dalla perforazione di un pozzo esplorativo, il primo sondaggio in Calabria continentale a raggiungere una profondità di poco inferiore a 1 km. Il sondaggio è stato posizionato tenendo conto di limitazione logistiche (accessi e topografia) e della geologia del luogo. Purtroppo il sondaggio non ha raggiunto il serbatoio geotermico, che risulta molto profondo, pertanto le proposte impiantistiche si riferiscono a risorse di bassa termalità superficiali. Le proposte impiantistiche sviluppate per Terme Caronte si riferiscono a due distinte modalità di utilizzo della geotermia: o impianto geotermico per l'essiccamento dei fanghi provenienti dalla linea di trattamento fanghi del depuratore di acque reflue presente nella zona industriale di Lamezia Terme (a circa 5 km dalla zona di Terme Caronte). Per quanto quest'applicazione non si riferisca esattamente al sito scelto, si è pensato di sviluppare una proposta impiantistica interessante per la sua applicazione in tutte le zone nelle quali sia presente un impianto di depurazione utilizzando il calore prelevato dalla risorsa geotermica a bassa entalpia. o impianto geotermico per la climatizzazione degli uffici dello stabilimento delle Terme Caronte. Sono state valutate due iverse configurazioni di impianto di essiccamento dei fanghi, considerando l'integrale ricircolo dell'aria (CASO 1) o con espulsione dell'aria umida (CASO 2).

Studio di fattibilità a Mazara del Vallo: questo studio descrive la valutazione geotermica effettuata nel sito di Mazara del Vallo e la proposta tecnico-economica per lo sviluppo di un progetto impiantistico relativo a risorse geotermiche a media entalpia e la realizzazione di un impianto pilota per alimentare una rete di teleriscaldamento per il riscaldamento ed il raffrescamento di edifici pubblici presenti nel Comune di Mazara del Vallo. La verifica della possibilità di utilizzo della risorsa geotermica per la realizzazione dell'impianto, e la valutazione quindi della sua realizzabilità, è avvenuta mediante indagini geologiche, idrogeologiche, geochimiche, geofisiche e la realizzazione di una specifica simulazione numerica dinamica dei parametri fisico-chimici del serbatoio. L'impianto proposto consiste nella produzione centralizzata di energia termica (acqua calda a 90 °C) e la successiva produzione decentralizzata di acqua fredda mediante gruppi frigoriferi ad assorbimento localizzati presso singole e/o gruppi di utenze.