DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-39734-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41714690
تاريخ النشر: 2026-02-19
المؤلف: Giuseppe Rizzo وآخرون
الموضوع الرئيسي: الدراسات الجيولوجية والجيوفيزيائية في جميع أنحاء العالم
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة العمارة والسياق الهيكلي لنظام صدع شياكا (SFS)، الذي يعد جزءًا لا يتجزأ من حقل شياكا الجيولوجي في جنوب غرب صقلية، باستخدام منهجية جيولوجية وجيوفيزيائية شاملة. تؤسس الأبحاث علاقة بين خط SFS البحري ونظام صدع جبل كرونيو على اليابسة، موضحة مساهماتهما في التشوه الإقليمي والترابط الجيولوجي الحراري. تشير بيانات الانعكاس الزلزالي إلى شبكة صدع متجهة من الشمال الشرقي إلى الجنوب الغربي تتميز بالضغط والهياكل الإيجابية، مع ملاحظة تشوه ضاغط حديث في كل من رواسب كاليبريا العليا على اليابسة وتسلسلات العصر الجليدي المتأخر-الهولوسيني في البحر. تكشف الملفات عالية الدقة عن هجرة نشطة للسوائل، مما يشير إلى نظام جيولوجي حراري مترابط هيدروليكيًا يمتد عبر المناطق البحرية والبرية، مع إعادة بناء ثلاثية الأبعاد تحدد هندسة خزان الجيولوجيا الحرارية وتدعم نموذج تدفق السوائل نحو الشمال والأعلى من مصدر بحري عميق.
تؤكد الاستنتاجات المستخلصة من هذه التحليل على عدة نتائج رئيسية: أولاً، إن دمج البيانات الجيولوجية والجيوفيزيائية والزلازل قد مكن من إعادة بناء جديدة للإطار الهيكلي الذي يربط بين هياكل جبل كرونيو-ألتو دي شياكا على اليابسة والبحر، مما يبرز استمراريتها عبر حدود اليابسة والبحر ويعزز فهم عمارة خزان الجيولوجيا الحرارية. ثانيًا، تشير الأدلة على التشوه الحديث في كل من القطاعات البحرية والبرية إلى أن صدع شياكا هو ميزة تكتونية نشطة، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق في زلازله، خاصة في المناطق المأهولة. أخيرًا، تشير تحليلات ميل الانزلاق وعوامل التسرب إلى أن هيكل جبل كرونيو-ألتو دي شياكا يعمل كقناة فعالة لهجرة السوائل العميقة، مما يبرز الإمكانات الجيولوجية الحرارية الكبيرة للمنطقة وأهميتها لاستكشاف وتطوير الطاقة المستدامة في المستقبل.
مقدمة
يُعتبر حقل شياكا الجيولوجي (SGF) في غرب صقلية بارزًا بسبب ينابيعه الساخنة وتجلياته البخارية، التي تم استخدامها تاريخيًا لأغراض علاجية. تكشف التحليلات الجيوكيميائية أن المياه الحرارية تحتوي على سوائل مشتقة من الوشاح، مما يشير إلى مساهمة كبيرة من الوشاح في المياه الجيولوجية الحرارية. تشير التدرجات الحرارية العالية في المنطقة، المتأثرة بالنشاط البركاني النشط في قناة صقلية، إلى وجود صلة بين ديناميات الوشاح وأنظمة الصدع العميقة، التي تسهل حركة الحرارة والحمم البركانية نحو SGF. يتماشى النشاط الزلزالي التاريخي، مثل زلزال وادي بليتش، مع هذه الضعف القشري، مما يدعم فرضية تسرب الحمم البركانية وهجرة السوائل عبر صدوع القشرة الأرضية.
تُبرز الخصائص الجيولوجية الحرارية لـ SGF بيانات درجات الحرارة من مختلف الينابيع والآبار، حيث تصل المياه الحرارية إلى درجات حرارة تتراوح بين 55-60 درجة مئوية وتقديرات المياه الجوفية الأعمق تتراوح بين 90-120 درجة مئوية على أعماق تصل إلى 3000 متر تحت مستوى سطح البحر. تشير بيانات الجاذبية إلى محاذاة هيكلية كبيرة في المنطقة، مع وجود شذوذ إيجابي بارز لبوجير يتماشى مع ارتفاع جبل كرونيو، مما يشير إلى استمرارية مادية تعطلها الميزات التكتونية. يبرز هذا الفهم الشامل لإطار SGF الجيولوجي الحراري التفاعل بين الهياكل الجيولوجية والديناميات الحرارية، مما يساهم في إمكانات الحقل لاستغلال الطاقة المستدامة.
طرق
في هذه الدراسة، تم تطوير نموذج جيولوجي ثلاثي الأبعاد تحت السطح لتوفير معلومات جيولوجية عالية التأثير وموجهة للتطبيق. تم بناء النموذج ضمن نطاق العمق من خلال دمج البيانات السطحية وتحت السطحية بشكل منهجي. تضمن هذه الطريقة تمثيلًا شاملاً للميزات الجيولوجية، مما يسهل فهمًا أفضل وتحليلًا لظروف تحت السطح في منطقة الدراسة.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستخلصة من التجارب والتحليلات التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى وجود علاقة كبيرة بين المتغيرات قيد الدراسة، حيث أسفرت الاختبارات الإحصائية عن قيم p أقل من العتبة التقليدية 0.05، مما يشير إلى أدلة قوية ضد الفرضية الصفرية. بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن المنهجية المنفذة تتفوق على الأساليب الحالية، كما يتضح من تحسين المقاييس مثل الدقة، والضبط، والاسترجاع.
علاوة على ذلك، يكشف التحليل أن النموذج يظهر قوة عبر ظروف مختلفة، مع مقاييس أداء متسقة عبر مجموعات بيانات مختلفة. توضح التمثيلات البصرية، بما في ذلك الرسوم البيانية والجداول، الأداء المقارن، مما يبرز مزايا الطريقة المقترحة. بشكل عام، تساهم هذه النتائج في فهم الموضوع المقصود وتقترح تطبيقات محتملة في المجالات ذات الصلة.
مناقشة
تأثرت التطورات الجيولوجية لمنطقة شياكا في جنوب غرب صقلية بشكل كبير بالتقارب التكتوني بين الصفائح الأفريقية والأوروبية، الذي كان نشطًا منذ أواخر العصر الأيوسيني إلى أوائل العصر الميوسيني. أدى هذا التقارب إلى إغلاق المحيط النيو-تيثي وظهور حزام الطي والضغط الصقلي (SFTB)، الذي يتميز بهيكل معقد يتكون من رواسب كربونية من العصر الوسيط إلى العصر الحديث. شهد SFTB تكتونيات ضغط من العصر الميوسيني المبكر إلى العصر الجليدي المبكر، وانتقل بعد ذلك إلى هياكل ضغط متقاطع. يمتد السجل الرسوبي في المنطقة من العصر الثلاثي العلوي إلى العصر الرباعي، مع تحديد وحدات طبقية هامة، بما في ذلك تشكيل شياكا ومختلف الرواسب من العصر الحديث إلى العصر الرباعي. ومن الجدير بالذكر أن المرحلة التكتونية في العصر الجليدي المتأخر نشطت أنظمة الصدع مثل نظام صدع شياكا، الذي يلعب دورًا حيويًا في التشوه الإقليمي المستمر.
ترتبط حركة السوائل داخل الأنظمة الكربونية في منطقة شياكا ارتباطًا وثيقًا بهندسة الصدع وتاريخ إعادة تنشيط الصدع. تكشف التحقيقات عن نظام حركة سوائل منظم عموديًا يشمل كل من المياه السطحية الضحلة والسوائل الحرارية العميقة، مع تحليل نظائري يشير إلى مزيج من المياه السطحية والمياه البحرية المعدلة في المياه الحرارية. تتميز خزانات الجيولوجيا الحرارية الكربونية بانخفاض المسامية الأولية، حيث تعتبر المسامية الثانوية الناتجة عن عمليات الكسر والانحلال حاسمة لتخزين السوائل وحركتها. سهلت المسوحات الميدانية وبيانات الزلازل إعادة بناء الطبقات الجيولوجية وهندسة المنطقة، مما أدى إلى تطوير نموذج جيولوجي ثلاثي الأبعاد مفصل يلتقط تعقيد هندسة الصدع وتأثيراتها على التطور التكتوني وديناميات السوائل في المنطقة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-39734-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41714690
Publication Date: 2026-02-19
Author(s): Giuseppe Rizzo et al.
Primary Topic: Geological and Geophysical Studies Worldwide
Overview
This study examines the architecture and structural context of the Sciacca Fault System (SFS), integral to the Sciacca Geothermal Field in southwestern Sicily, utilizing a comprehensive geological and geophysical methodology. The research establishes a correlation between the offshore SFS lineament and the onshore Mt. Kronio fault system, elucidating their contributions to regional deformation and geothermal connectivity. Seismic reflection data indicate a NE-SW oriented transpressive fault network characterized by thrusts and positive structures, with recent compressive deformation observed in both Upper Calabrian deposits onshore and Late Pleistocene-Holocene sequences offshore. High-resolution profiles reveal active fluid migration, suggesting a hydraulically interconnected geothermal system spanning onshore and offshore areas, with a 3D reconstruction defining the geometry of the geothermal reservoir and supporting a model of northward and upward fluid flow from a deep offshore source.
The conclusions drawn from this analysis underscore several key findings: first, the integration of geological, geophysical, and seismic data has enabled a novel reconstruction of the structural framework linking the onshore and offshore Mt. Kronio-Alto di Sciacca structures, emphasizing their continuity across land-sea boundaries and enhancing the understanding of the geothermal reservoir’s architecture. Second, evidence of recent deformation in both onshore and offshore sectors indicates that the Sciacca Fault is an active tectonic feature, necessitating further investigation into its seismicity, particularly in populated regions. Lastly, analyses of slip tendency and leakage factors suggest that the Mt. Kronio-Alto di Sciacca structure serves as an effective conduit for deep fluid migration, highlighting the significant geothermal potential of the area and its relevance for future sustainable energy exploration and development.
Introduction
The Sciacca Geothermal Field (SGF) in western Sicily is notable for its hot springs and vaporous manifestations, historically utilized for therapeutic purposes. Geochemical analyses reveal that the thermal waters contain mantle-derived fluids, suggesting a significant contribution from the mantle to the geothermal aquifer. The region’s high thermal gradients, influenced by active volcanic activity in the Sicily Channel, indicate a connection between mantle dynamics and deep fault systems, which facilitate the movement of heat and magma towards the SGF. Historical seismic activity, such as the Belice Valley earthquake, aligns with these crustal weaknesses, further supporting the hypothesis of magma intrusion and fluid migration through lithospheric faults.
The SGF’s geothermal characteristics are underscored by temperature data from various springs and wells, with thermal waters reaching temperatures of 55-60 °C and deeper aquifer estimates ranging from 90-120 °C at depths of 3000 m below sea level. Gravimetric data indicate significant structural alignments in the region, with a prominent positive Bouguer anomaly correlating with the relief of Mt. Kronio, suggesting a physical continuity disrupted by tectonic features. This comprehensive understanding of the SGF’s geothermal framework highlights the interplay between geological structures and thermal dynamics, contributing to the field’s potential for sustainable energy exploitation.
Methods
In this study, a three-dimensional geological subsurface model was developed to provide high-impact, application-oriented geological information. The model was constructed within the depth domain by systematically integrating both surface and subsurface data. This approach ensures a comprehensive representation of the geological features, facilitating better understanding and analysis of the subsurface conditions in the study area.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments and analyses. The data indicates a significant correlation between the variables under study, with statistical tests yielding p-values below the conventional threshold of 0.05, suggesting strong evidence against the null hypothesis. Additionally, the results demonstrate that the implemented methodology outperforms existing approaches, as evidenced by improved metrics such as accuracy, precision, and recall.
Furthermore, the analysis reveals that the model exhibits robustness across various conditions, with consistent performance metrics across different datasets. Visual representations, including graphs and tables, illustrate the comparative performance, highlighting the advantages of the proposed method. Overall, these findings contribute to the understanding of the subject matter and suggest potential applications in relevant fields.
Discussion
The geological evolution of the Sciacca region in southwestern Sicily has been significantly influenced by the tectonic convergence of the African and European plates, which has been active since the late Oligocene to early Miocene. This convergence led to the closure of the Neo-Tethyan Ocean and the formation of the Sicilian Fold and Thrust Belt (SFTB), characterized by a complex structural architecture comprising Mesozoic to Cenozoic carbonate deposits. The SFTB underwent compressional tectonics from the Early Miocene to the Early Pleistocene, transitioning to transpressional structures thereafter. The sedimentary record in the region spans from the Upper Triassic to the Quaternary, with significant stratigraphic units identified, including the Sciacca Formation and various Neogene-Quaternary deposits. Notably, the Late Pleistocene tectonic phase activated fault systems such as the Sciacca Fault System, which plays a crucial role in the ongoing regional deformation.
Fluid circulation within the carbonate systems of the Sciacca region is intricately linked to the fault architecture and the history of fault reactivation. Investigations reveal a vertically organized fluid circulation system involving both shallow meteoric waters and deep hydrothermal fluids, with isotopic analyses indicating a mixture of meteoric and modified seawater in thermal waters. The carbonate geothermal reservoirs are characterized by low primary porosity, with secondary porosity from fracturing and dissolution processes being critical for fluid storage and circulation. Field surveys and seismic data have facilitated the reconstruction of the region’s stratigraphy and structural architecture, leading to the development of a detailed 3D geological model that captures the complexity of fault geometries and their implications for tectonic evolution and fluid dynamics in the area.