Reprocessing CROP Profiles for the characterization of the Geothermal Province of Tuscany Michela Giustiniani (1), Umberta Tinivella (1), Rinaldo Nicolich (2) 1) Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale (OGS) 2) Università degli Studi di Trieste

La struttura della crosta nella Provincia Geotermica Toscana ha peculiari caratteristiche: Intrusione dell’astenosfera fino alla base della crosta; Moho definita da velocità relativamente basse; Crosta inferiore riflettiva nelle prospezioni sismiche a grande e piccolo angolo a causa intrusioni di materiale dal mantello. LA PROVINCIA GEOTERMICA TOSCANA

(Di Stefano et al., 2009) C TOMOGRAFIA TELESISMICA ATTRAVERSO LA TOSCANA E L’APPENINO SETTENTRIONALE Stato dell’arte

(Giese et al., 1981) MODELLI CROSTALI OTTENUTI DAI DATI WAR/R Stato dell’arte

(Tinivella et al., 2005) ATTRIBUTI SISMICI DELLA CROP03: AMPIEZZA ISTANTANEA PROFONDITA’ APPROSSIMATIVE MOHO: km Tetto della Crosta inferiore: 14 km Probabile transizione Fragile/Duttile: 10 km Stato dell’arte

MOTIVAZIONI DEL LAVORO Ri-elaborazione delle linee sismiche Crop 18A, Crop 18B, Crop 03 fino a 4-6 S TWT con tecniche innovative al fine di estrarre informazioni nella parte alta della crosta, precedentemente mascherate da rumori superficiali e da imperfette correzioni statiche. La ri-elaborazione vuole: A) migliorare la continuita’ degli orizzonti con grande ampiezza; B) confrontare i dati con le ricostruzioni geologiche di superficie, con i dati di pozzo e con le prospezioni industriali. Il metodo per raggiungere l’obiettivo e’ l’applicazione della “wave equation datuming” (WED), dopo analisi di velocita’ mediante tecniche tomografiche.

DATI SISMICI Earth’s surface Subsurface reflector S R VV VV RC   + - = Tempo (s)

MAPPA DELL’AREA: LINEE CON LE STAZIONI E LOCALITA’

La tecnica prevede di muovere SP e ricevitori ad un dato piano di riferimento eliminando spostamenti in tempo legati alla topografia e a variazioni di velocità vicino alla superficie. Si tratta della continuazione verso l’alto o verso il basso del campo d’onde fra due piani di riferimento arbitrari utilizzando la soluzione integrale di Kirchhoff per l’equazione scalare delle onde (Berryhill, 1979, 1984). L’algoritmo è applicato due volte: per gli shot-gathers e per i receivers-gathers (Barison et al., 2010, con riferimenti). Il piano finale è stato posto totalmente al di sotto della topografia (livello mare o -50 m per CROP 03). COS’E’ IL “WAVE EQUATION DATUMING”?

Schema della continuazione verso l’alto secondo la soluzione di Kirchhoff per l’equazione delle onde e l’implementazione della WED (After Bevc, 1997)

TOMOGRAFIA DAI PRIMI ARRIVI IL BACINO DI CINIGIANO LUNGO LA CROP 18B Input WED

Per l’analisi di velocità e la tomografia si è operato con il software VISTA e con TomoPlus della GeoTomo LLC (Huston, USA). Per l’applicazione del WED è stato utilizzato il software SEISMIC UNIX (Colorado School of Mines) e sono stati sviluppati codici ad hoc. Per l’elaborazione dei dati sismici e’ stato utilizzato il software FOCUS (PARADIGM). PROCEDURA E SOFTWARE UTILIZZATI

Necessità di regolarizzare le geometrie d’acquisizione per l’applicazione del WED. I tempi di calcolo del WED (due giorni-macchina con 8GB CPU per CROP 18A lunga circa 50 km) e quindi la limitazione a 4-6 s di elaborazione e dei tests effettuati. Scelta parametri WED (in particolare apertura, cioe’ numero di tracce utilizzate per il calcolo) ha richiesto molti tests. PROBLEMATICHE PRINCIPALI

Accaino et al Giustiniani et al PERCHE’ APPLICARE IL WED?

SEQUENZA DI ELABORAZIONE WAVE EQUATION DATUMING Input WED

WAVE EQUATION DATUMING: SHOT GATHER CON ATTENUAZIONE DEL GROUND ROLL E ALLARGAMENTO DEL CONTENUTO IN FREQUENZA (CROP 18A) DOPO IL WED PRIMA DEL WEDDOPO DEL WED

MAPPA DELL’AREA: LINEE CON LE STAZIONI E LOCALITA’

CROP 18A: SEZIONE MIGRATA IN TEMPO

MAPPA DELL’AREA: LINEE CON LE STAZIONI E LOCALITA’

CROP 18BIA: SEZIONE MIGRATA IN TEMPO

MAPPA DELL’AREA: LINEE CON LE STAZIONI E LOCALITA’

CROP 18BIB: SEZIONE MIGRATA IN TEMPO

MAPPA DELL’AREA: LINEE CON LE STAZIONI E LOCALITA’

CROP 18B2: SEZIONE MIGRATA IN TEMPO

MAPPA DELL’AREA: LINEE CON LE STAZIONI E LOCALITA’

CROP03: SEZIONE MIGRATA IN TEMPO

CONCLUSIONI Il controllo delle eterogeneità superficiali e un miglior rapporto S/N, risultato dall’applicazione del WED, ha prodotto significative immagini sismiche, utilizzabili per il confronto con pozzi e sismica industriale. La riflettività su vari livelli crostali sembra ricondotta in primis a fratture e fessurazioni e alle alterazioni termometamorfiche, piuttosto che ad alternanze litologiche, con fluidi e mineralizzazioni idrotermali associabili a variazioni di velocità e densità. Poche sono le faglie normali ad alto angolo individuate entro il basamento. Nessuna disloca il livello K che caratterizza aree non estese, attenuandosi altrove. Il livello K appare come uno fra i vari livelli ad alta riflettività. Altri orizzonti sembrano regionalmente più significativi. Importanza delle faglie a basso angolo e delle superfici di taglio relative alla tettonica appenninica con thrusts e scaglie tettoniche e successive delaminazioni.