Revisione del modello idrotermale del bacino termale euganeo alla luce delle nuove conoscenze in ambito idrogeologico e geologico strutturale

The Euganean geothermal field (EGF) is the most important thermal field in the northern Italy. It is located in the Veneto alluvial plain, southwest of Padova (NE Italy), close to the northeast margin of the Euganei Hills. The aim of the PhD thesis is to review the hydrothermal model of the thermal system, using the new knowledge in structural geology and hydrogeology. The proposed hydrothermal model emphasises the role that one of the most important regional geological structure, i.e. the Schio–Vicenza fault system (SVFS), plays in the flow of thermal waters from the recharge area to the EGF area. In fact, the EGF is located along the SVFS, where the main segment changes its direction allowing a local extensional strain. The Schio-Vicenza fault channelizes and enhances the quick uprising of the thermal waters in EGF, thanks to the local extensional regime caused by a transtensional relay zone linked to two different segment of the fault. The recharge area is located to the east of the Schio-Vicenza fault, in Tonezza and Sette Comuni plateau area, instead of to the west (Piccole Dolomiti area) like in the previous conceptual model. The SVFS architecture was reviewed using a collection of seismic lines and gravimetric maps, allowing a broad vision of the fault system. It extends from the Schio area to the Po delta and is composed mainly by three NE-dipping high angle faults (Schio-Vicenza fault, Conselve-Pomposa fault and Travettore-Codevigo fault) with a main NNW-SSE trend. The analysis of the seismic lines evidences also their polyphase activity, started during the Mesozoic to Paleogene extension and continued until present. A 3D model from five interpreted seismic lines was performed to obtain a broad vision of the subsurface geology near the Euganei Hills. A structural study was performed in the northern part of the fault system, giving evidence of a transtensional regime. A 5 meter high travertine hill (Montirone Hill-Abano Terme), affected by a network of fractures mainly WNW-ESE trending, in the EGF area is studied for the first time during the Ph.D. thesis using a multidisciplinary approach (sedimentology, structural geology, geochemistry, geophysics). The hill is classified as a travertine mound (because of its shape and the sedimentological study performed analysing about 30 thin sections of travertine) and the travertine has an age from 30±4 kY to 25±5 kY (dated using U/Th series isotopes). The presence of a travertine hill is an important constraint for the extensional regime that acts in the EGF area and supports the existence of a relay zone buried beneath the alluvial cover. Finally, a mathematical hydrothermal model of the EGF was developed, starting from the proposed conceptual model, using the software Hydrotherm (Kipp et al., 2008). Hydrotherm simulates thermal energy transport in three-dimensional, two-phase, hydrothermal, ground-water flow systems. First of all, sets of simulations were performed to understand better the different type of boundary conditions to simulate the flow in the EGF area: the best results were obtained using a seepage face in the EGF area that could simulate the extensional regime, evidenced by structural study, enhancing the outflow of thermal waters. Simulations by the use of different rock-parameters (mainly permeability and thermal conductivity) were performed to understand how the permeability and thermal conductivity of the rocks could affect the temperature in the subsurface of the EGF. Topography-driven flow is retarded by low permeability of the main thermal aquifer and also difference using different thermal conductivity (low for the thermal aquifer and high for the formation below the thermal aquifer) is depicted .

Il Bacino Termale Euganeo (BTE) è uno dei sistemi termali più importanti del nord Italia ed è localizzato nel Veneto centrale, a Sud di Padova e ad Est dei colli Euganei. Lo scopo del lavoro di dottorato è stato quello di aggiornare il modello idrotermale del BTE alla luce delle nuove conoscenze geologico strutturali e idrogeologiche acquisite nel corso del lavoro di dottorato e negli ultimi 30 anni. Il modello idrotermale proposto enfatizza il ruolo che i sistemi di faglie attive del Veneto centrale hanno nello sviluppo del BTE. In particolare si è osservato che il BTE è localizzato in prossimità di una struttura di interazione fra le faglie del sistema Schio-Vicenza (SVFS) che accomoda un regime distensivo locale. Questa struttura incremente la fratturazione/permeabilità del substrato e favorisce la rapida risalita dei fluidi termali dal sottosuolo. L'architettura del SVFS è stata reintrerpretata nel lavoro di dottorato grazie ad un'analisi accurata di dati pubblicati e non. In particolare si è osservato che il SVFS è costituito da un fascio di faglie con direzione media NO-SE/NNO-SSE che si estende dal delta del Po fino alla zona di Schio. L'analisi delle sezioni sismiche ha evidenziato un'attività polifasica del SVFS iniziata probabilmente nel Mesozoico e che prosegue a tutt'ora. Un'informazione importante riguardo al regime tettonico in atto nel BTE è stata ottenuta dallo studio effettuato sul colle del Montirone in Abano Terme. Il colle è studiato per la prima volta in maniera scientificamente moderna mediante un approccio multi-disciplinare (analisi sedimentologiche, analisi geochimiche, analisi geologico-strutturali, analisi geofisiche). Il deposito è stato interpretato come un regular shaped travertine mound (come confermato dall'analisi sedimentologica effettuata su circa 30 sezioni sottili di travertino) ed è stato datato, mediante datazioni U/Th, a 25-30 mila anni fa. Questo dimostra un lungo tempo di attività del BTE. Il modello idrotermale concettuale proposto localizza la zona di ricarica del BTE nell'altopiano dei Sette Comuni e Tonezza e nei rilievi limitrofi. Le acque precipitano e si infiltrano grazie all'elevata fratturazione delle rocce affioranti, fluiscono all'interno della zona di danneggiamento del SVFS ed infine nella zona di Abano Terme vengono intercettata dalla zona di interazione fra le faglie del SVFS che favorisce la rapida risalita dei fluidi termali. Il modello concettuale è stato implementato nel software HYDROTHERM che permette di simulare il trasporto di fludi termali in sistemi multi-fase. Inizialmente sono state scelte le condizioni iniziali e al contorno più adatte per permettere lo sviluppo del flusso termale. In particolare, la scelta di una condizione al controno di seepage face nella zona del BTE permette una risalita naturale dei fluidi termali. Successivamente le simulazioni sono proseguite con un'analisi di sensitivà riguardo ai valori migliori dei parametri da usare per permettere lo sviluppo della temperatura e del flusso nel sottosuolo del BTE. Si è dimostrato cosi che il flusso di fluidi termali è fortemente influenzato dall'utilizzo di valori mirati di permeabilità (in particolare l'utilizzo di una configurazione anisotropa di permeabilità) e conducibilità termica (valori bassi per le formazioni dell'acquifero termale principale e alti per le formazioni sottostanti).