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This paper presents an overview of the geophysical activities for the seismic microzonation of 138 municipalities belonging to four Italian regions (Abruzzo, Lazio, Marche and Umbria) that were severely damaged by the seismic sequence of Central Italy (August 2016-January 2017). This study is the result of a collaborative effort between research Institutions and professional geologists with the support of local Administrations and the Italian Civil Protection Department and sets an unprecedented large-scale example of geophysical investigations supporting detailed seismic microzonation studies. This manuscript presents the methodological approach adopted for the geophysical activities, including the technical protocols and procedures, the best practices, the final products and the results supporting a detailed microzonation study of III level. The first step of the study was the collection and critical review of all available geophysical and geological information for planning the new geophysical surveys (specifically their type and location), in order to assess the subsoil geometry and the seismic characterization of the areas under investigation. Integration with the newly acquired geophysical data allowed the identification of zones with homogeneous local seismic hazard as well as the reference seismo-stratigraphy for each area, defining for each geological unit the ranges of the relevant properties in seismic amplification studies: layering and thicknesses, density, P-wave and S-wave seismic velocity. We also present a few representative case studies illustrating the geophysical investigation for different geomorphological situations. These examples, together with the findings of the entire project, are discussed to point out the strength points and the criticalities, as well as the necessary requirements in the application of geophysical methods to detailed microzonation studies.

The Ligurian Basin is located north-west of Corsica at the transition from the western Alpine orogen to the Apennine system. The Back-arc basin was generated by the southeast trench retreat of the Apennines-Calabrian subduction zone. The opening took place from late Oligocene to Miocene. While the extension led to extreme continental thinning little is known about the style of back-arc rifting. Today, the seismic events indicate the closure of this back-arc basin. To shed light on the present day crustal and lithospheric architecture of the Ligurian Basin, active seismic data have been recorded on short period ocean bottom seismometersin the framework of SPP2017 4D-MB, the German component of AlpArray. An amphibious refraction seismicprofile was shot acrossthe Ligurian Basininan E-W direction from the Gulf of Lion to Corsica. The profile extends onshore Corsica to image the necking zone of continental thinning. Local seismicity was recorded on broad band ocean bottom seismometers over a period of 8 month. The majority of the refraction seismic data show mantle phases at offsets up to 70km. The arrivalsof seismic phases were picked and inverted in a travel time tomography. The results show acrust-mantle boundary in the central basin at ~12km depth below seasurface. The mantle shows rather high velocities >7.8 km/s.The crust-mantle boundary deepens from ~12 km to ~18 km within 25 -30 kmtowards Corsica. The results do not map an axial valley as expected for oceanic spreading. However, an extremely thinned continental crust indicates a long lasting rifting process that possibly does not initiated oceanic spreading before the opening of the Ligurian Basin stopped. In the centre of the Ligurian Basin, a cluster of 15 seismic events with magnitudes lower than 2.5 occurred in the upper mantle in a depth of 10-15 kmbelow the seismic Moho. The fault plane solutions indicate reverse faulting and a convergence in NW-SE direction.

Synthetic seismic reflection modelling is a useful tool for geothermal exploration as it represents a remarkable support to calibrate geological-geophysical interpretations and model reconstructions, and to explore future seismic reflection acquisition and processing scenarios in geothermal prospecting. The aim of this work is to test the synthetic seismic reflection modelling along a seismic line (CROP-18A) crossing the historical site of Larderello geothermal field which, with its numerous wells and data, represents a valuable site to calibrate advanced exploration techniques in a potential supercritical geothermal system. The CROP-18A, as many others in the study area, is characterized by a discontinuous but locally very bright seismic marker, named K-horizon, which has been associated to various geological processes, among which to the presence of fluids at supercritical condition. The main effort of this work is oriented to test and verify the potentiality of synthetic seismic reflection modelling to the comprehension of the nature of the K-horizon. Two geophysical models are used to test the seismic response of the K-horizon, which is associated to 1) a lithological discontinuity, or 2) a "Physically Perturbed Layer", represented by a randomized velocity distribution in a thin layer. Despite the reliable calibration implied by the use of a lithological discontinuity, the seismic modelling clearly shows that the "Physical Perturbed Layer" explains better the reflectivity features associated to the K-horizon.

The Ligurian Basin is situated at the transition from the western Alpine orogeny to the Apennine system, an area where a change in subduction polarity is observed. The back-arc basin was generated by the southeast trench retreat of the Apennines-Calabrian subduction zone. The opening took place from late Oligocene to Miocene. While the extension led to continental thinning and subsidence, oceanic spreading with unroofing of mantle material was proposed for the late opening period, 21-16 Ma. To shed light on the present day crustal and lithospheric architecture of the Ligurian Basin, active and passive seismic data have been recorded on ocean bottom seismometers of a long-term network consisting of 29 broad-band stations, installed from June 2017 to February 2018 in the framework of SPP2017 4D-MB, the German component of AlpArray. Two refraction seismic profiles were shot to serve two aspects: (1) Determine the orientation of the horizontal components of the long-term instruments and (2) estimate the velocity distribution of the upper lithosphere, to provide a velocity model for the passive seismic data analysis. Good quality data have been recorded, regional and teleseismic events as well as active shots could be detected by the network stations. The majority of the refraction seismic data show mantle phases at offsets up to 70 km and a very prominent wide-angle reflection originating at the crust mantle boundary. Its features share a number of characteristics (i.e. offset range, continuity) generally associated with continental settings rather than mimicking seafloor spreading lithosphere emplaced in back-arc basins. Based on traveltime tomography along the refraction lines, the crust-mantle boundary is determined at ~9.5 km depth below seafloor. The acoustic basement is difficult to map seismically. The transition to the crystalline basement is indicated at a depth of ~6.5 km below seafloor. The absolute seismic velocities can be interpreted as hyper-extended continental crust or serpentinised mantle. The thick sedimentary coverage allows for long lasting extension of the crust. The crustal portion interpreted from the seismic velocities thickens towards the north which is in good agreement with the anti-clockwise rotation of the Corsica-Sardinia block and an associated gradual opening of the Ligurian Basin.

The Los Humeros Volcanic Complex (LHVC) is an important geothermal target in the Trans-Mexican Volcanic Belt. Understanding the structure of the LHVC and its influence on the occurrence of thermal anomalies and hydrothermal fluids is important to get insights into the interplay between the volcano-tectonic setting and the characteristics of the geothermal resources in the area. In this study, we present a structural analysis of the LHVC, focused on Quaternary tectonic and volcano-tectonic features, including the areal distribution of monogenetic volcanic centers. Morphostructural analysis and structural field mapping revealed the geometry, kinematics and dynamics of the structural features in the study area. Also, thermal infrared remote sensing analysis has been applied to the LHVC for the first time, to map the main endogenous thermal anomalies. These data are integrated with newly proposed Unconformity Bounded Stratigraphic Units, to evaluate the implications for the structural behavior of the caldera complex and geothermal field. The LHVC is characterized by a multistage formation, with at least two major episodes of caldera collapse: Los Humeros Caldera (460 ka) and Los Potreros Caldera (100 ka). The study suggests that the geometry of the first collapse recalls a trap-door structure and impinges on a thick volcanic succession (10.5–1.55 Ma), now hosting the geothermal reservoir. The main ring-faults of the two calderas are buried and sealed by the widespread post-calderas volcanic products, and for this reason they probably do not have enough permeability to be the main conveyers of the hydrothermal fluid circulation. An active, previously unrecognized fault system of volcano-tectonic origin has been identified inside the Los Potreros Caldera. This fault system is the main geothermal target, probably originated by active resurgence of the caldera floor. The active fault system defines three distinct structural sectors in the caldera floor, where the occurrence of hydrothermal fluids is controlled by fault-induced secondary permeability. The resurgence of the caldera floor could be induced by an inferred magmatic intrusion, representing the heat source of the geothermal system and feeding the simultaneous monogenetic volcanic activity around the deforming area. The operation of the geothermal field and the plans for further exploration should focus on, both, the active resurgence fault system and the new endogenous thermal anomalies mapped outside the known boundaries of the geothermal field.

The multidisciplinary and integrated review of existing data (mainly acquired during oil exploration), specifically reread for geothermal purposes, and the integration with new data acquired in particular key areas, such as the Mazara Del Vallo site in the southern part of western Sicily, allowed us to better understand this -regional scale- medium-enthalpy geothermal system (with measured temperatures up to 100 °C), to reconstruct the modalities and peculiarities of fluids circulation, and to evaluate the geothermal potentialities of western Sicily. We suggest that these findings could be taken as exemplificative of the behavior of low-to medium enthalpy geothermal systems hosted in carbonate units, that also due to recent technological developments become even more interesting both for direct uses applications and power production.

Studio di Fattibilità a Bari: questo studio descrive la valutazione geotermica effettuata nel sito di Bari e la proposta tecnico-economica per lo sviluppo di un progetto impiantistico relativo a risorse geotermiche a bassa entalpia per la realizzazione di un impianto di climatizzazione dell'Istituto di Ricerca Sulle Acque del CNR (CNR-IRSA) localizzato nella zona industriale di Bari, mediante l'abbinamento di una pompa di calore con un impianto di prelievo e re-immissione di acqua dalla falda. Dal punto di vista della risorsa geotermica, la verifica delle condizioni di sottosuolo per la realizzazione dell'impianto è avvenuta mediante indagini geologiche-geomorfologiche, idrogeologiche e la realizzazione di prove diagnostiche nel campo pozzi presente nell'area. Nel sito in esame la falda si rinviene alla profondità di circa 12÷13 m da p.c., ovvero a poco più di 2 m sul livello del mare, con una escursione massima di circa 2.2 m misurata nel periodo di osservazione 2008-2010. La temperatura dell'acqua di falda è, in quest'area, mediamente più alta rispetto alle zone limitrofe e pari a 19-20 °C. La conducibilità elettrica, già elevata nei primi metri d'acqua, aumenta con un andamento a gradini con la profondità, arrivando a toccare valori di oltre 7 mS/cm alla profondità di 38 m sotto il livello idrico. Tale andamento è legato al fenomeno dell'intrusione marina; questo giustifica una facies idrochimica clorurato-sodica dominante, nonostante la natura calcareo-dolomitica della roccia serbatoio. Dovranno essere verificate le prescrizioni che le autorità preposte indicheranno al fine di realizzare l'impianto progettato. Nel caso si dovesse utilizzare la porzione interessata dal cuneo di intrusione marina dovranno impiegarsi materiali idonei per evitare corrosione e/o incrostazioni. Per la proposta impiantistica sono state valutate quattro diverse configurazioni impiantistiche utilizzanti due diverse tipologie di pompa di calore e a copertura differenziata del fabbisogno termico: o CASO 1: pompe di calore basate su un ciclo ad assorbimento acqua geotermica-acqua calda modulare ad assorbimento alimentate da gas naturale per la completa copertura dei fabbisogni termici dell'utenza; o CASO 2: pompe di calore basate su un ciclo ad assorbimento acqua geotermica-acqua calda modulare ad assorbimento alimentate da gas naturale per la copertura del 50% della potenza termica di punta dell'utenza; o CASO 3: pompe di calore con ciclo a compressione (acqua geotermica-acqua calda a compressione) alimentate elettricamente per la completa copertura dei fabbisogni termici dell'utenza; o CASO 4: pompe di calore con ciclo a compressione (acqua geotermica-acqua calda a compressione) alimentate elettricamente per la copertura del 50% della potenza termica di punta dell'utenza.

Valutazione del Potenziale Geotermico delle Regioni della Convergenza La geotermia è scienza, tecnologia ed energia. È la scienza che indaga le fonti di calore endogeno della Terra; è la tecnologia (impiantistica e disciplinare) che permette di accedere a tali risorse e coltivarle; è l'energia che ne scaturisce, utilizzabile sia come calore - direttamente - sia per la produzione di energia elettrica. La geotermia è utile, difficile e... bella. È una disciplina utile, perché dall'indagine geotermica e dagli impianti deriva un approvvigionamento energetico efficiente e indipendente sia dalle forniture estere sia dalle fluttuazioni del prezzo del petrolio. È una sfida difficile: si esige competenza e perizia per attingere a una fonte di energia praticamente ubiqua, ma custodita; locale e disponibile sempre, rinnovabile e, dunque, sostenibile: un'energia bella! La geotermia è una branca del sapere e una pratica tecnologica poco compresa, perché poco nota, ancora scarsamente organizzata e, spesso, poco incentivata. Serve dunque informazione, che è raccolta di dati, divulgazione, formazione. Grazie a una sapienza (oggi lo chiamano know-how) e a un'esperienza uniche nel settore, messe in campo dal Consiglio Nazionale delle Ricerche, in accordo con il Ministero dello Sviluppo Economico, la geotermia oggi è anche VIGOR. Un progetto quadriennale che ha permesso di calcolare il potenziale geotermico di alcune Regioni del sud Italia e integrarlo in mappe significative del territorio, di progettarne il possibile utilizzo tramite impianti tecnologicamente ed economicamente realizzabili, dipanandone l'iter autorizzativo e indagandone il grado di accettabilità sociale per, infine, condividere tutto ciò (tramite opere e carte stampate e via web), affinché un'esperienza (inter)regionale diventi patrimonio condiviso. Da qui in poi, la geotermia è progetto e investimento. Ed è futuro: il nostro. Adele Manzella Coordinatrice scientifica del progetto

This paper presents the results of an assessment of public views on eventual geothermal energy development in Sicily. The research was carried out under a much wider research project, VIGOR, with the aim to explore the feasibility of geothermal energy utilization in southern Italy. This study has two primary objectives: (1) to explore the views and opinions of local communities regarding the potential of geothermal energy applications; (2) to contribute to the growing literature on public engagement with energy issues. In order to explore public views towards geothermal technologies, we conducted a case study using both qualitative and quantitative methods. Although Italy has enormous geological potential for geothermal energy production, levels of knowledge of this energy source amongst the public are low. The results indicate that the issue is shrouded in uncertainty and that the Sicilian public expresses a diffused lack of trust in decision-making processes. Taken together, these factors are likely to strongly impact eventual further developments in this sector. The results clearly show the need for further societal dialogue supported by a sound communication action strategy as the first stage in a public participation.

Studio di fattibilità a Lamezia-Terme Caronte: questo studio descrive la valutazione geotermica effettuata nel sito di Terme Caronte (CZ) e la proposta tecnico-economica per lo sviluppo di un progetto impiantistico relativo a risorse geotermiche a bassa entalpia per la realizzazione di un impianto geotermico per l'essiccamento dei fanghi, dimensionato sul vicino impianto di depurazione di Lamezia Terme, e un impianto geotermico per la climatizzazione dello stabilimento termale di Terme Caronte. Considerato che lo studio del sito di Terme Caronte ha riguardato un'area estesa e si riferisce alla piana di Lamezia Terme, e che l'impianto di essiccamento fanghi reflui ha preso come esempio di applicazione quello di Lamezia Terme, il sito oggetto di studio è stato rinominato Lamezia - Terme - Caronte. Dal punto di vista della risorsa geotermica, l'area è stata scelta sia per la presenza di acque termali (Terme Caronte) mineralizzate e calde con una temperatura all'uscita di circa 39°C e sia per le possibili potenzialità in termini di utilizzo delle eventuali risorse geotermiche profonde per un uso diretto nei settori produttivi dell'area. Tali manifestazioni termali si trovano in corrispondenza di alti strutturali che mostrano in finestra tettonica le unità carbonatiche appenniniche al di sotto delle unità cristalline. Alla luce dei risultati conseguiti, ottenuti attraverso rilievi geologici di superficie, indagini geochimiche, prospezioni geofisiche ed elaborazioni dei dati sismici forniti dall'ENI, l'area di Terme Caronte risulta caratterizzata dalla presenza in profondità di potenziali serbatoi geotermici in roccia fratturata, ricoperti da terreni che costituiscono un'efficace copertura impermeabile, essendo prevalentemente impermeabili o comunque a bassa permeabilità. Il contesto geologico-strutturale che caratterizza l'area di Teme Caronte evidenzia che la risalita delle acque calde, individuata in diverse sorgenti distinte ma spazialmente vicine, avvenga attraverso l'espressione congiunta del sistema di faglie orientato localmente NE-SW e quello N-S. Inoltre, la zona di contatto con i depositi impermeabili neogenici costituisce una soglia di permeabilità che tende ad ostacolare il travaso verso la Piana di Lamezia Terme. Lo studio geochimico ha evidenziato che le acque delle sorgenti di Terme Caronte non hanno elevati mescolamenti con quelle superficiali, dimostrando la presenza di una risalita rapida lungo la fascia di interferenza tra i due sistemi tettonici indicati. Vista la presenza di elementi che identificano un'origine meteorica delle acque della sorgente Terme Caronte con scambio acqua-roccia di tipo carbonatico, il modello concettuale del sistema termale prevede che il serbatoio geotermico sia alimentato dalle acque di pioggia che si infiltrano nel settore meridionale del massiccio della Sila, penetrando nelle unità metamorfiche superficiali che risulterebbero permeabili per fratturazione soprattutto lungo le zone caratterizzate da strutture tettoniche molto importanti a carattere regionale (Tansi et al., 2007). Una volta infiltratesi, le acque si approfondiscono nel serbatoio geotermico presente nel complesso carbonatico sottostante ad una profondità di 3-4 chilometri. La mancanza di dati di pozzi profondi e le conseguenti incertezze nelle quote delle unità profonde è stata parzialmente colmata dalla perforazione di un pozzo esplorativo, il primo sondaggio in Calabria continentale a raggiungere una profondità di poco inferiore a 1 km. Il sondaggio è stato posizionato tenendo conto di limitazione logistiche (accessi e topografia) e della geologia del luogo. Purtroppo il sondaggio non ha raggiunto il serbatoio geotermico, che risulta molto profondo, pertanto le proposte impiantistiche si riferiscono a risorse di bassa termalità superficiali. Le proposte impiantistiche sviluppate per Terme Caronte si riferiscono a due distinte modalità di utilizzo della geotermia: o impianto geotermico per l'essiccamento dei fanghi provenienti dalla linea di trattamento fanghi del depuratore di acque reflue presente nella zona industriale di Lamezia Terme (a circa 5 km dalla zona di Terme Caronte). Per quanto quest'applicazione non si riferisca esattamente al sito scelto, si è pensato di sviluppare una proposta impiantistica interessante per la sua applicazione in tutte le zone nelle quali sia presente un impianto di depurazione utilizzando il calore prelevato dalla risorsa geotermica a bassa entalpia. o impianto geotermico per la climatizzazione degli uffici dello stabilimento delle Terme Caronte. Sono state valutate due iverse configurazioni di impianto di essiccamento dei fanghi, considerando l'integrale ricircolo dell'aria (CASO 1) o con espulsione dell'aria umida (CASO 2).

Studio di fattibilità a Mazara del Vallo: questo studio descrive la valutazione geotermica effettuata nel sito di Mazara del Vallo e la proposta tecnico-economica per lo sviluppo di un progetto impiantistico relativo a risorse geotermiche a media entalpia e la realizzazione di un impianto pilota per alimentare una rete di teleriscaldamento per il riscaldamento ed il raffrescamento di edifici pubblici presenti nel Comune di Mazara del Vallo. La verifica della possibilità di utilizzo della risorsa geotermica per la realizzazione dell'impianto, e la valutazione quindi della sua realizzabilità, è avvenuta mediante indagini geologiche, idrogeologiche, geochimiche, geofisiche e la realizzazione di una specifica simulazione numerica dinamica dei parametri fisico-chimici del serbatoio. L'impianto proposto consiste nella produzione centralizzata di energia termica (acqua calda a 90 °C) e la successiva produzione decentralizzata di acqua fredda mediante gruppi frigoriferi ad assorbimento localizzati presso singole e/o gruppi di utenze.

Earth pyramids are tall tapered spires, slender or stocky, made of rock or soil material. This type of features have been marginally studied. Even if they are often included in parks and geosites. We start from this lack of studies to analyse the geometrical and physical-mechanical characteristics considering some case studies in northern Italy. Because of their geometrical characteristics these elements are intrinsically weak and can be used as indicators of past external perturbations. We performed laboratory characterization and numerical modelling to analyse the involved actions, the stability and the reaction to dynamic perturbations.

Although Italy has any possible reason to be considered a geothermal country, there appears to be little knowledge or understanding of the potentials of this energy source and its implications for the general society. This paper presents the results of a cultural and social acceptability assessment of geothermal energy exploitation in southern Italy (Palermo, Sicily). This study had two primary objectives: (1) to explore the views and opinions of local communities regarding the potential and real exploitation of geothermal energy; and (2) to contribute to the growing scientific and social-scientific literature of the social acceptance of geothermal energy. To explore attitudes and public views towards geothermal energy technologies, we performed a case study using a mix of qualitative and quantitative methods. Our case study has two basic components: (1) Focus Group studies were conducted on four different groups of citizens and stakeholders from the selected area. (2) A survey was conducted on a sample of 400 citizens calibrated by gender, age, education, job condition, and residence. The results show that a public dialogue on geothermal energy exploitation should be based on and accompanied by a communication action strategy.

Hydraulic conductivity and electrical resistivity of the alluvial sediments depend, among the others, on textures and soil saturation. Characterization of the subsurface heterogeneity and monitoring the dynamics of groundwater can be accomplished by the collection of geoelectrical and hydraulic data and by the joint modeling of the corresponding physical processes. A research project, during which it has been developing an interpretative tool that profits from DC geoelectrical and hydraulic measurements, aims to provide a further step towards this objective. Two original computer codes, both based on conservative finite differences schemes, have been developed to solve the hydrological (YAGMOD) and the geoelectrical (YAELMOD) forward problems. The subsurface is considered to be subdivided in hydro-geo-bodies, which are regions occupied by geological materials (hydro-geo-facies, HGF) which share the same geoelectrical and hydrodynamic characteristics, namely phenomenological laws that relate electrical resistivity and hydraulic conductivity to texture, soil saturation and pore water conductivity, through specific phenomenological parameters for each HGF. If the spatial distribution of HGFs is estimated from a collection of lithological data (e.g. boreholes) and if the spatial distribution of soil saturation and pore water conductivity is known, then the hydraulic conductivity and electrical resistivity fields could be reconstructed. The developed interpretative tool could then apply an iterative procedure that repeatedly solves the hydraulic and electrical forward problem for different stress condition of the aquifer by changing the estimated HGF parameters, as a basic step to match experimental data with model outcomes, by the application of an approach based on the Kalman filter. In particular the goal of this presentation is to assess the sensitivity of some of the model features on the results and on the capability of the interpretative tool. The focus is on a thorough sensitivity analysis of the effect that the boundary conditions have on the model results and of the resolution of the phenomenological HGF parameters. This is a key issue, because the application of the developed tool will rarely be done for sites which reach the physical boundaries of the system and therefore different kinds of somehow arbitrary boundary conditions will be usually required.

In situ chemical reduction (ISCR) is a technique commonly used to transform highly toxic and soluble hexavalent chromium (CrVI) into relatively low toxic and less mobile trivalent chromium (CrIII). There have been several studies focussed on CrVI contaminated groundwater, but in situ remediation techniques of unsaturated soils have not been thoroughly tested (Fruchter et al 2000; Khan et al 2003; Ludwig et al 2007). The Spinetta Marengo (SM) industrial site (Alessandria, Italy) was contaminated with cromium (Cr) as a result of the activities of the chrome planting facility that was dismantled in the mid-1970s. Data indicated that the source of groundwater contamination was CrVI in the unsaturated soils. A novel pilot test study was conducted at the SM site to evaluate how effective different treatment techniques were in reducing CrVI concentrations in the unsaturated zone.