Traccianti e indicatori geochimici per la valutazione di risorse geotermiche

Responsabili di progetto

Orlando Vaselli, Frank Yang

Accordo

TAIWAN - NSTC - National Science and Technology Council

Bando

CNR/NSC 2014-2015

Dipartimento

Scienze del sistema terra e tecnologie per l'ambiente

Area tematica

Scienze del sistema Terra e tecnologie per l'ambiente

Stato del progetto

Nuovo

Proposta di ricerca

L'incremento demografico, la crescente industrializzazione dei paesi in via di sviluppo e la necessità di utilizzare risorse alternative ambientalmente sostenibili hanno favorito negli ultimi anni numerosi progetti indirizzati allo sfruttamento dell'energia geotermia. Il complesso processo di individuazione di questa risorsa del sottosuolo passa attraverso varie fasi: i) definizione dell'area di interesse; ii) caratterizzazione del serbatoio geotermico; iii) valutazione della risorsa e iv) sfruttamento. L'impiego di metodologie geochimiche che permettano di sviluppare correttamente ognuna di queste fasi è di fondamentale importanza. Di particolare interesse, durante le fasi i) e ii), è l'utilizzo di geotraccianti e geoindicatori liquidi e gassosi. I primi si riferiscono a composti che una volta formati (gas, e.g. gas nobili) o liberati dalle strutture mineralogiche (ioni, e.g. Na e Cl) rimangono invariati nel tempo. I secondi si riferiscono a specie chimiche reattivamente e pertanto, rispondono alle sollecitazioni, i.e. condizioni chimico-fisiche, in modo controllato e definibile, e.g. H2, CH4, H2S per la fase gassosa e Ca, Mg e SiO2 per la fase liquida. Pur non essendo una suddivisione particolarmente rigida, l'applicazione di tali parametri, accoppiata 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 H2S e SO4 e dell'elio, si è dimostrata utile per la definizione dei processi secondari che alcune specie subiscono durante la risalita del fluido geotermico dal reservoir alla superficie e per stimare le condizioni chimico-fisiche del sistema profondo. Inoltre, molti di questi parametri possono essere utilizzati come "stimatori" geotermometrici, i.e. sulla base di specifiche reazioni chimiche all'equilibrio vengono calcolate le temperature del serbatoio geotermico e/o le temperature di ri-equilibrio durante la risalita del fluido.
Sulla base di quanto riportato, il presente studio si inserisce nell'ambito della valutazione della risorsa geotermica nel complesso vulcanico del Mt. Tatun (Taiwan settentrionale) ove numerose manifestazioni fumaroliche (con temperature prossime o di poco al di sopra di quella dell'ebollizione dell'acqua) ed emergenze di acque termali costellano tale regione. Allo stato attuale, tali emissioni vengono monitorate solamente per scopi finalizzati alla sorveglianza vulcanica mentre sono quasi assenti indagini che riguardano studi di natura geotermale. Di particolare rilievo sarà anche lo studio dell'assetto geologico-strutturale del vulcano Tatun e l'indagine geochimica delle manifestazioni di gas naturale (CH4-dominante) che si collocano sia in fase prossimale sia distale rispetto all'area vulcanica. L'acquisizione dei dati geochimici ed isotopici nell'area del Mt. Tatun 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.

Obiettivi della ricerca

Nell'ambito della presente proposta i componenti del gruppo di ricerca si propongono di condurre un'indagine geochimica sulle specie inorganiche ed organiche e sugli isotopi in fase liquida e gassosa delle principali manifestazioni fluide (acque termali e gas) del complesso vulcanico del Tatun per una durata di due anni entro la quale sarà possibile definire le caratteristiche composizionali di tali emissioni ed effettuare una prima valutazione del potenziale geotermico della porzione settentrionale dell'Isola di Taiwan.
I principali obiettivi del presente progetto possono essere riassunti nei seguenti punti: a) caratterizzazione geochimica ed isotopica delle principali manifestazioni che insistono nell'area vulcanica del Tatun; b) calcolo dell'energia geotermica emessa in superficie sulla base di specifici indicatori in fase liquida, e.g. Cl; c) ricostruzione dei processi secondari che interessano i fluidi dal reservoir profondo alla loro emissione in superficie; d) stima delle temperature del reservoir profondo utilizzando geotermometri in fase liquida e gassosa (quest'ultimi includeranno anche composti organici, e.g. propano-propene), includendo anche quelli di natura isotopica.
Il raggiungimento di questi obiettivi potrà permettere di sviluppare un processo di valutazione complessiva della risorsa geotermica nell'area vulcanica del Tatun.

Ultimo aggiornamento: 06/09/2025