Αξιολόγηση των ρηχών γεωθερμικών πόρων στη Σαντορίνη, με βάση νέα δεδομένα θερμομέτρησης

Περίληψη

Η παρούσα διατριβή ειδίκευσης είχε ως στόχο την αξιολόγηση και διερεύνηση των ρηχών γεωθερμικών πόρων στο νησί της Σαντορίνης βάσει νέων δεδομένων, τα οποία προέκυψαν έπειτα από την γεωθερμική έρευνα που διεξήχθη στο νησί κατά την περίοδο Απριλίου-Οκτωβρίου 2014. Η Σαντορίνη ανήκει στο ενεργό ηφαιστειακό τόξο του Νοτίου Αιγαίου και αποτελεί το νησί με την πιο πρόσφατη ηφαιστειακή δραστηριότητα. Οι γεωλογικές, τεκτονικές και μαγματικές συνθήκες έχουν δημιουργήσει τις κατάλληλες προϋποθέσεις για τη δημιουργία αξιόλογων γεωθερμικών ταμιευτήρων σε διάφορα βάθη.Η παλαιότερη συστηματική έρευνα που διεξήγαγε το ΙΓΜΕ κατά τη δεκαετία του 1980 επιβεβαίωσε την ύπαρξη σημαντικών θερμών υδροφόρων στη νότια Σαντορίνη και οδήγησε στην οριοθέτηση του πιθανού γεωθερμικού πεδίου χαμηλής θερμοκρασίας στην περιοχή Μεγαλοχωρίου-Περίσσας-Βλυχάδας-Ακρωτηρίου. Οι θερμοκρασίες που συναντήθηκαν φτάνουν τους 65oC σε βάθη περίπου 300m. Τα αποτελέσματα των πρόσφατων ερευνητικών εργασιών που περιγράφονται στη διατριβή δείχνουν ότι ρηχοί υδροφόροι με θερμοκρασίες πάνω από 20-21oC υπάρχουν σε όλο το νησί. Η θερμομετρική έρευνα αποκάλυψε επίσης μια ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα περιοχή θερμικής ανωμαλίας στο κεντρικό τμήμα της Σαντορίνης, με θερμοκρασίες 26-27oC στην κεφαλή γεωτρήσεων, που τα βάθη τους κυμαίνονται από 40 έως 190m. Η μέτρηση της θερμοκρασίας σε συνάρτηση με το βάθος οδήγησε σε εκτίμηση της γεωθερμικής βαθμίδας σε διάφορες περιοχές του νησιού. Η γεωθερμική βαθμίδα στην περιοχή του Μεγαλοχωρίου βρέθηκε περίπου ίση με αυτή που είχε υπολογιστεί παλαιότερα από το ΙΓΜΕ (28oC/100m), ενώ για τις υπόλοιπες θέσεις δεν κατέστη δυνατή η εξαγωγή ασφαλών συμπερασμάτων λόγω του πολύ μικρού βάθους των γεωτρήσεων και της εισροής νερού στον πυθμένα τους. Οι χημικές αναλύσεις 8 δειγμάτων από διάφορα σημεία του νησιού και η εφαρμογή σχετικών δεικτών έδειξαν ότι σχεδόν σε όλες τις περιπτώσεις τα νερά ροέρχονται από ανάμιξη βρόχινου και θαλασσινού νερού, ενώ αρουσιάζουν τάση για επικαθήσεις. Όλα τα ζεστά νερά της Σαντορίνης με θερμοκρασία μέχρι 65oC ανήκουν στην κατηγορία των Na-Cl νερών, ενώ τα νερά από τα δείγματα που συλλέχθηκαν στα πλαίσια της διατριβής χαρακτηρίζονται ως Cl-SO4. Από την εφαρμογή των γεωθερμομέτρων SiO2, Na-K και Na-K-Ca, προέκυψαν θερμοκρασίες ταμιευτήρα μέχρι 150oC. Με βάση τα γεωλογικά και γεωφυσικά δεδομένα, σε συνάρτηση με τις γεωθερμικές βαθμίδες που επικρατούν στην περιοχή έρευνας, θεωρείται πολύ πιθανή η ύπαρξη θερμών ταμιευτήρων με θερμοκρασίες 140-150oC σε βάθη μέχρι 1000m, κυρίως στο νότιο τμήμα του νησιού. Το κεντρικό τμήμα του νησιού, στο οποίο υπάρχει και το μεγαλύτερο ενδιαφέρον για αξιοποίηση της γεωθερμίας, χρειάζεται περαιτέρω διερεύνηση για την οριοθέτηση της ζώνης θερμικής ανωμαλίας και τον εντοπισμό των θερμών ταμιευτήρων, ενώ η αξιοποίηση της αβαθούς γεωθερμίας θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί άμεσα σε κάθε σημείο του νησιού.

The purpose of this thesis is to evaluate and explore the shallow geothermal resources in Santorini, based on the results of the geothermal research, which was conducted during the period Aprir – October 2014. Santorini belongs to the South Agean Active Volcanic Arc and constitutes its most recent volcanic center. The geological, tectonic and magmatic regime has created favorable conditions for the development of significant geothermal reservoirs at various depths. The survey that had been conducted by IGME in the 1980s confirmed the existence of significant thermal aquifers in southern Santorini and led to the delineation of the low enthalpy geothermal field in the region Megalochori – Perissa – Vlychada – Akrotiri. The temperatures reached 65oC in depths approximately 300m. The results of the recent geothermal investigation show that shallow aquifers with temperatures above 20 - 21oC exist all over the island. Furthermore, the thermometric survey revealed a particularly interesting thermal anomaly zone in the cetral part of the island, with wellhead temperatures around 26 – 27oC in aquifers in depths ranging from 40 to 190m. The temperature vs. depth measurements in the interior of six boreholes led to the estimation of the geothermal gradient in various sites on the island. The geothermal gradient in Megalochori was almost identical to the gradient calculated by IGME in the same area (28oC/100m). On the other hand, the calculated gradients for the other five sites can not be regarded as totally reliable, due to the small depth of the wells and the inflow of water in the bottomhole. The chemical analysis of the collected samples and the application of several ionic rations showed that, in almost all cases, the water is the product of rainwater and seawater mixing. All the hot waters of Santorini with temperature up to 65oC belong to the Na–Cl category. According to the Piper classification, the collected samples are characterized as Cl–SO4 water. The application of the SiO2, Na-K and Na–K–Ca geothermometers resulted in reservoir temperatures up to 150oC. Based on geological and geophysical data in correlation to the geothermal gradients prevailing in the study area, these temperatures (140-150 C) are likely to exist in depths up to 1000m, mainly in the southern part of Santorini. More systematic geothermal research is required for the central part of the island, in order to confirm the resource, evaluate its potential and delineate the geothermal anomaly