Dove si trovano le sorgenti termali? La loro distribuzione sulla Terra non è casuale

Le acque termali sono ampiamente diffuse sul nostro Pianeta e la loro distribuzione è fortemente regolata da alcuni fattori geologici. Un gruppo di ricercatori dell’INGV e del CNR ha recentemente pubblicato una mappa mondiale delle aree dove è più probabile trovare sorgenti termali. Questa mappa costituisce una base importante per l’individuazione di zone geotermali ancora sconosciute e potenzialmente interessanti da un punto di vista energetico.

Le acque termali

Le acque termali sono da sempre impiegate nel settore della balneologia e già gli antichi romani, e non solo, ne furono dei grandissimi utilizzatori.

Un’acqua è definita termale (o geotermale) quando la sua temperatura è superiore alla temperatura media ambientale. Le sorgenti di acque termali sono una delle espressioni superficiali dell’energia termica racchiusa nella crosta terrestre.

Sorgenti termali del parco delle scimmie di Jigokudani, a Yamanouchi nella prefettura di Nagano in Giappone (foto di Steven Diaz, da https://unsplash.com/)

In tempi più recenti esse sono utilizzate anche per la produzione di energia termica: ad esempio nell’anno 2000 è stato stimato che l’energia termica estratta a livello globale sia è stata di circa 15 GW.

Ci sono ancora tante aree geotermali che potrebbero essere utilizzate o non sono conosciute o sufficientemente sfruttate per la produzione di energia.

La mappa globale delle sorgenti termali

Un gruppo di ricercatori INGV e CNR, partendo da un archivio compilato nel 1965 sulla posizione delle sorgenti termali nel mondo, ha compilato un catalogo in formato digitale. In questo lavoro, pubblicato recentemente su Nature Communication, i ricercatori raccolgono la posizione di circa 6000 aree geotermali sparse per il globo, completo di coordinate, temperatura e salinità dell’acqua e altre informazioni complementari.

La realizzazione dell’archivio digitale ha consentito di ricavare importanti informazioni generali sulle caratteristiche delle sorgenti termali consentendo di caratterizzare la geologia delle località dove queste sorgenti sono localizzate.

(a) Distribuzione delle sorgenti termali digitalizzate dal lavoro di Waring (1965) e la loro densità calcolata per km2. (b) Temperature delle sorgenti termali disponibili nel dataset, le temperature più alte sono concentrate lungo i margini tettonicamente più attivi. Nature Communications volume 13, Article number: 6378 (2022)

Alcune informazioni preliminari importanti sono state dedotte studiando i dati del database. In particolare sono state determinate le caratteristiche relative ai valori di temperatura e portata. La temperatura mediana delle sorgenti termali catalogate è risultata essere di 42 °C, mentre la loro portata risulta variare da pochi centimetri cubici al secondo (10−6 m3/s) a qualche metro cubo al secondo (5.27 m3/s).

La geologia delle sorgenti termali

Da queste informazioni è stato possibile calcolare il flusso termico generato dalle sorgenti, che è risultato variare da centinaia di kW fino a circa mille MW, con un valore mediano di circa 0.5 MW. Con questi dati, insieme a quelli globali relativi al flusso di calore terrestre, della sismicità e della distribuzione spaziale dei vulcani, è stato possibile stimare quali siano i fattori geologici maggiormente responsabili della presenza delle sorgenti termali sul globo.

Si è così appurato che il flusso di calore terrestre e la presenza di vulcani giocano un importante ruolo nel fornire l’energia termica per riscaldare le acque sotterranee.

La topografia, in particolare la presenza di numerosi rilievi, faciliterebbe la presenza di pressioni idrostatiche maggiori e la formazione di più acquiferi (ossia acqua all’interno della crosta terrestre che alimenta le sorgenti in superficie).

Infine, la tettonica distensiva, l’insieme di faglie che tendono ad aprire settori di crosta terrestre, è un importante fattore creando le fratture necessarie alla risalita di fluidi caldi ed il trasferimento convettivo del calore.

Grazie a queste informazioni, dal confronto con la posizione delle sorgenti termali già note è stato possibile individuare sulla mappa le aree da esplorare in cerca di sorgenti ancora sconosciute.

I dati ottenuti da questa ricerca costituiscono una base importante per approfondire studi geotermici in zone dove ancora la geotermia è poco sviluppata, ma in cui la presenza di una risalita di fluidi caldi potrebbe consentire l’utilizzo indiretto, ma soprattutto diretto, del calore da essi trasportato. Per esempio le aree in Africa centrale (la Rift Valley Etiopica) o lungo la cordigliera delle Ande. In Italia le sorgenti termali sono ben mappate e conosciute ed hanno attirato da sempre l’interesse degli scienziati. Basti pensare che la centrale geotermica di Larderello divenne la prima esperienza al mondo di sfruttamento dell’energia geotermica per la produzione di energia elettrica. Una comparazione tra la mappa di questo lavoro ed una mappa delle sorgenti termali nel sud Italia compilata nel 2019 mostra poche differenze, ma rappresenta una risorsa per capire la loro evoluzione nel tempo e l’impatto che lo sfruttamento delle risorse idriche ed il cambiamento climatico ha avuto e sta avendo sulla loro portata.

Citation: Tamburello, G., Chiodini, G., Ciotoli, G., Procesi, M., Rouwet, D., Sandri, L., Carbonara, N., Masciantonio, C. Global thermal spring distribution and relationship to endogenous and exogenous factors. Nat. Commun. 13, 6378 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-34115-w