Joint research project

Origin of the fluid discharges in the Republic of Moldova and possible implications on the geothermal potential.

Project leaders
Barbara Nisi, Oleg Bogdevich
Agreement
MOLDOVA - ASM-not in force - Academy of Sciences of Moldova
Call
CNR/ASM 2015-2016
Department
Earth system science and environmental technologies
Thematic area
Earth system science and environmental technologies
Status of the project
New

Research proposal

L'esistenza di acque termo-minerali costituisce uno dei pre-requisiti indispensabili per un'impostazione scientifica finalizzata ad una prima valutazione per il riconoscimento di aree idonee ad un sfruttamento di natura geotermica. La Repubblica della Moldova presenta un ampio spettro di acque termo-minerali e gas associati che si localizzano prevalentemente nelle porzioni meridionali della regione e lungo i corsi dei fiumi Prut e Nistru. Tali emissioni sono in gran parte utilizzate prevalentemente a scopo terapeutico.
Lo sforzo per incrementare l'apporto delle tecnologie rinnovabili al fine di ridurre la dipendenza dalle fonti fossili e le emissioni di CO2 ha favorito negli ultimi anni numerosi progetti indirizzati allo sfruttamento dell'energia geotermia come potenziale risorsa alternativa sostenibile, basata sull'utilizzo dei flussi di materia e di energia. Ciò nonostante, nella Repubblica della Moldova studi finalizzati all'individuazione di aree potenzialmente sfruttabili da un punto di vista geotermale sono scarsi e/o non noti in ambito internazionale.
L'individuazione di questa risorsa del sottosuolo rappresenta un processo complesso raggiungibile mediante lo studio di fasi distinte, quali: 1) individuazione dell'area di interesse; 2) delineazione del serbatoio geotermico; 3) stima della risorsa e 4) eventuale utilizzazione. Sotto questo aspetto i criteri di indagine e le metodologie geochimiche possono giocare un ruolo determinante nelle prime due fasi di studio, al fine di ottenere informazioni dettagliate e significative sulle condizioni termodinamiche del sottosuolo e sui flussi di calore dall'interno della terra. I fluidi caldi profondi, con o senza fasi gassose libere associate, che sono espulsi dalla crosta terrestre mostrano delle caratteristiche chimiche isotopiche che sono funzione della sorgente che li genera, degli ambienti che attraversano e dal tempo di permanenza. Gli elementi utilizzabili come indicatori geochimici sono di fatto numerosi e fanno riferimento soprattutto a quelli mobilizzati in condizioni idrotermali. Di particolare importanza risultano essere i traccianti e gli indicatori liquidi e gassosi. Ad esempio gli elementi Cl, Na, Br, Li e B possono essere considerati dei buoni geotracer per studiare i sistemi geotermali in quanto sono elementi a carattere conservativo una volta formati o liberati dalle strutture mineralogiche. Diversamente, le specie gassose (e.g. H2, H2S, CH4) e quelle liquide (e.g. SiO2, Mg) chimicamente reattive possono rispondere alle diverse sollecitazioni e/o condizioni chimico-fisiche secondo regole note e quindi definibili.
Di particolare interesse è il metodo di prospezione geochimica che si basa sullo studio dei geotermometri e sull'individuazione e la valutazione delle anomalie di "fuga" che permettono di valutare le condizioni fluidodinamiche e termodinamiche incontrate nel reservoir. E' noto infatti, che alcuni dei parametri indicati precedentemente e, non solo, possono essere utilizzati per calcolare le temperature del serbatoio geotermico e/o le temperature di ri-equilibrio durante la risalita del fluido a partire da note e specifiche reazioni chimiche all'equilibrio. Inoltre, l'utilizzo di questi parametri, accoppiato alla determinazione dei rapporti isotopici di ossigeno e idrogeno nella molecola dell'acqua, del carbonio nella CO2 e nel DIC (Dissolved Inorganic Carbon), del carbonio ed idrogeno nel metano ed etano, dello zolfo in fase liquida e gassosa (rispettivamente, SO4 e H2S) e dell'elio, si sono dimostrati funzionali alla definizione di processi secondari che alcune specie subiscono durante la risalita del fluido geotermico dal reservoir alla superficie oltre a stimare le condizioni chimico-fisiche del sistema profondo.
Sulla scorta di quanto descritto, l'obiettivo principale del presente progetto, proposto congiuntamente dall'Istituto di Geologia e Sismologia dell'Accademia delle Scienze della Moldava e dall'Istituto di Geoscienze e Georisorse del Consiglio Nazionale delle Ricerche, è finalizzato alla caratterizzazione geochimica ed isotopica dei soluti disciolti e delle fasi gassose ad esse associate delle acque termo-minerali emergenti nei principali sistemi idrotermali della Repubblica della Moldova, al fine di valutarne il potenziale geotermico. Conseguentemente, saranno condotte le analisi delle principali specie disciolte, delle tracce e della composizione isotopica delle acque termominerali emergenti nei principali siti termali (area meridionale della Moldova) e dei gas liberi e/o disciolti. Questo permetterà di riconoscere, ed eventualmente, di tracciare la presenza di fluidi profondi emergenti lungo i sistemi di faglia che si sono formati a seguito dell'assetto strutturale dell'area. E' noto, infatti, che emergenze di acque termali, con temperature comprese fra 20 e 80°C, sono presenti perlopiù nell'area meridionale della Moldova. Inoltre sarà fornito un inventario delle caratteristiche isotopiche relativamente ad O, H, C ed He (18O/16O e 2H/1H in acqua e 13C/12C in carbonio inorganico disciolto e CO2 e 3He/4He disciolto e/o gas libero). La combinazione dei dati geochimici permetterà di raggiungere due obiettivi principali: 1) valutazione del potenziale geotermico e 2) correlazione tra i fluidi emergenti e l'assetto strutturale attuale con il riconoscimento di sorgenti profonde che interessano i gas e le acque di scorrimento superficiale. L'acquisizione dei dati geochimici ed isotopici nell'area Moldava saranno oggetto di confronto con i sistemi geotermici italiani già da decenni sfruttati per la produzione di energia elettrica (quali quelli di Larderello e Mt. Amiata). Questo confronto permetterà di comprendere analogie e differenze tra i sistemi idrotermali della Repubblica della Moldava e quelli italiani per effettuare analisi di controllo inter-laboratorio e calibrare i geotermometri liquidi e gassosi noti dalla letteratura.

Research goals

Nell'ambito della presente proposta si propone di condurre un'indagine geochimica sulle specie inorganiche ed organiche e sugli isotopi in fase liquida e gassosa delle principali manifestazioni fluide nella Repubblica di Moldova per una durata di due anni per definire le caratteristiche composizionali di tali emissioni ed effettuare una valutazione del potenziale geotermic. I principali obiettivi possono essere riassunti nei seguenti punti: a) caratterizzazione geochimica ed isotopica delle principali manifestazioni che insistono nel settore meridionale moldavo; b) calcolo dell'energia geotermica emessa in superficie sulla base di specifici indicatori in fase liquida; c) ricostruzione dei processi secondari che interessano i fluidi dal reservoir profondo alla superficie; d) stima delle temperature del reservoir mediante geotermometri in fase liquida e gassosa. Il raggiungimento di questi obiettivi potrà permettere di sviluppare una valutazione preliminare della risorsa geotermica dell'area di studio. A tale indagine sarà affiancato anche uno studio sulle principali manifestazioni dell'Italia centrale per confrontare i risultati ottenuti con quelli delle emissioni moldave. Le prime sono state investigate anche dai componenti del gruppo italiano, per le quali esistono stime geotermometriche che potranno essere utilizzate come termine di paragone per la valutazione delle condizioni chimico-fisiche dei reservoir termali della Repubblica di Moldova.

Last update: 29/03/2024