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Il presente lavoro di tesi ha avuto lo scopo di utilizzare la geochimica e le osservazioni satellitari per la prospezione geotermica in aree prive di manifestazioni di alta entalpia.
L’area oggetto di studio è la zona compresa tra il Lago di Vico e il Lago di Bolsena, entrambi di origine vulcanica ed è sottoposta a un’estensione post – collisionale che ha portato allo sviluppo di un set di faglie NW-SE e NE-SW. Questo sistema di faglie ha una componente estensionale, mentre le faglie transversa con andamento NE-SW hanno una struttura transtensiva/trasforme con differente estensione. Questo sistema estensionale ha interessato un fold-and-thrust belt. La migrazione dell’estensione ha generato nel settore peri-tirrenico un forte assottigliamento crostale causando un alto flusso di calore. Il complesso vulcanico è piazzato su una cintura caratterizzata da una struttura tipo horst e graben seppellita, evidenziata da anomalie gravimetriche, che è stata prodotta da tettonica estensionale, con sedimenti marini nei bassi strutturali.
Una indagine preliminare dell’area è stata fatta utilizzando il telerilevamento, in particolare utilizzando sensori multispettrali operanti nel dominio del visibile e dell’infrarosso vicino, medio e termico, con dati acquisiti dai satelliti Landsat ed ASTER, per l’identificazione di aree con potenziale geotermico.
Dopo questa indagine preparatoria, è stato utilizzato un approccio geochimico che è stato seguito per definire una valutazione preliminare del potenziale geotermico della zona studiata. A questo scopo i dati bibliografici (Geotecneco S.p.A. 1977, Duchi et al. 1987, Chiodini et al. 1991, Angelone et al. 2008, Baiocchi et al. 2009, Cinti et. al. 2014), sono stati raccolti e rielaborati. I risultati di questi lavori sono stati usati per definire un nuovo campionamento di acque, gas e CO2, realizzato in due fasi a Gennaio e a Febbraio 2016. La composizione chimica delle acque campionate, in accordo con le acque analizzate da altri autori, indicano la prevalenza di acque a dominante bicarbonato-calcica e di acque bicarbonato-alcaline, mentre è presente una componente minore di acque a solfato. Queste prime informazioni ci danno evidenze della presenza di un campo geotermico, soprattutto le acque bicarbonato alcaline segnalano una possibile genesi per la perdita di CO2 da acque bicarbonato calciche di origine profonda, mostrando allineamenti ed orientamento NW-SE ed allineamenti ortogonali a tale direzione.
Sono stati utilizzati i geotermometri della silice e il geotermometro K2/Mg, indicando una temperatura massima di acqua immatura nell’intervallo 100-120 °C. Ulteriori stime geotermometriche sono state effettuate per valutare la temperatura profonda, utilizzando la silice e il geotermometro K2/Mg. Il geotermometro a gas (H2/CO) ha permesso di stimare una temperatura di equilibrio di circa 160 °C ad una profondità presumibile di circa 2200 m.
Ulteriori studi sono stati effettuati analizzando gli indicatori di fuga ossia B, NH4 e pCO2. Il B mostra valori interessanti ai bordi del cratere di Vico, probabilmente dovuto a risalite di fluidi provenienti da serbatoi profondi. NH4 è piuttosto contenuto, anche se è interessante notare come la concentrazione cresce senza alcuna relazione con la salinità ionica totale, suggerendo un contributo di natura profonda. Le misure del flusso di CO2 hanno evidenziato la presenza di emissioni dal suolo correlabili al degassamento di serbatoi profondi.
In conclusione, dallo studio dei dati bibliografici e dai nuovi campioni di acqua e gas si può affermare che, anche in assenza di particolari manifestazioni, di solito presenti in campi geotermici di alta entalpia, è possibile, grazie all’uso di determinate tecniche geochimiche e con procedure ausiliare remote, fornire un modo affidabile e conveniente per la stima della temperatura dei fluidi ospitati in serbatoi geotermici e per l'identificazione delle aree più interessanti per la realizzazione di pozzi esplorativi.


The main object of this thesis is the use of geochemical tools and satellite observation for geothermics prospection in areas without high enthalpy manifestations.
The study area is located between the lake Vico and lake Bolsena, both of volcanic origin and characterized by extension tectonics that has lead to the development of NW-SE and NE-SW trending fault systems. The former fault set is dominantly extensional, while the transverse NE-SW trending faults are transtensive/transfer structure accomodating differential extension. This extensional system has been affected by previous Oligocene-Miocene fold-and-thrust belt. The progressive eastward migration of the extension has generated in the peri-Tyrrenian sector a strong crustal thinning, high heat flow. Volcanic complexes are emplaced on a belt characterized by buried horst and graben structures, as evidenced by gravimetric anomalies that were mostly produced by the extensional tectonics, with marine clastic sedimentation in the structural lows.
A preliminary remote sensing study of the investigation areas, was attempted by the acquisition and processing of multispectral image derived by Landsat and ASTER missions. These informations, acquired by different sensors working in the visible and IR domains have been used identify surface portions with highest geothermal heat contribution.
After this preparatory investigation, a geochemical approach has been followed to define a preliminary assessment of the geothermal potential of the studied area. With this aim bibliographic data (Geotecneco S.p.A. 1977, Duchi et al. 1987, Chiodini et al. 1991, Angelone et al. 2008, Baiocchi et al. 2009, Cinti et. al. 2014) were collected and reprocessed. The results of these works were also used to design a new water and gas sampling and soil gas survey (CO2) campaigns, realized in two phases in January and February 2016. The chemical composition of the water indicate the prevalence of Ca-HCO3 waters and Ca(Na,K)-HCO3, but there is a minor component of Ca-SO4(HCO3). That information indicates the presence of a geothermal field, mostly the alkaline bicarbonate waters indicate a possible genesis for the loss of CO2 from Ca-HCO3 deep waters, showing an NW-SE and NE-SW alignment.
Geothermometers like silica and K2/Mg indicate a maximum temperature of immature water in the range 100-120 °C. Further geotermometric estimations has been carried out to evaluate the temperature of deep geothermal end member, by modelling the convergence of silica and K2/Mg geothermometers. Gas geothermometer (H2/CO) allowed to estimate equilibrium temperature of about 160 °C at a presumable depth of about 2200 m.
Additional studies were carried out, analyzing typical fugitive indicators such as B, NH4 e pCO2. B shows interesting values near the edges of the Vico crater, probably due to ascents of fluids from deep reservoirs. NH4 is also interesting for the presence of samples with concentration growth without relationship with total ionic salinity, that suggest a contributions of deep nature. The CO2 flux indicates the clear presence of emissions correlated to degassing processes from deep reservoirs.
In the end, from the study of bibliographic data and the new sampled waters and gases, it can be said that, also in absence of particular high enthalpy manifestations, the use of proper geochemistry techniques and auxiliary remote sensing procedure, provide a reliable and affordable way for the estimation of the temperature of the fluids hosted in geothermal reservoirs and for the identification of the more interesting areas for the realization of exploration wells.