La geotèrmia

El mot geotèrmia, des del punt de vista etimològic, fa referència a la calor interna de la Terra. Si es deixen de banda els fenòmens d’absorció-irradiació tèrmica causats per la influència solar, que tan sols afecten les primeres desenes de metres de l’escorça terrestre, el fet és que el nostre planeta és una font de calor que irradia de forma contínua energia calorífica vers l’atmosfera.

Els gradients geotèrmics i els fluxos de calor

L’existència d’aquesta calor és coneguda d’antic i es posa de manifest per l’augment de temperatura que s’observa en les perforacions que s’endinsen en l’escorça (túnels, mines, pous de petroli i d’aigua, etc.). La seva mesura pràctica s’expressa per l’increment de temperatura en funció de la profunditat (gradient geotèrmic), que per terme mitjà ve a ésser de 2,5-3,0°C/100 m. El producte entre el gradient geotèrmic i la conductivitat tèrmica mitjana de les roques que componen l’escorça (4-8 103 cal/cm/s/°C) dóna el flux calorífic mitjà que irradia a través de la superfície de la Terra (50-70 mWm-2).

Síntesi dels models principals de l'estructura de la Terra

Zonació ideal, en profunditat, de la Terra, des del centre fins a la superfície.

Javier Génova, original de l’autor.

De forma complementària s’ha representat un esquema de l’estructura interna de la Terra. Aquesta estructura s’ha deduït de les refraccions i reflexions que experimenten les ones sísmiques profundes que travessen el globus terrestre, i és constituïda per una sèrie de capes sobreposades de distinta natura. El canvi de medi entre capa i capa dóna lloc a les discontinuïtats sísmiques detectades. La natura i la composició de les capes profundes s’han establert per les seves propietats geofísiques i per deducció geoquímica, amb l’ajuda de l’estudi dels meteorits.

De manera senzilla i esquemàtica es poden considerar dos models, un d’estàtic i un altre de dinàmic, que s’interaccionen.

El model estàtic

L’escorça és la capa més exterior, i es situa per sobre de la discontinuïtat de Mohorovičić. Una altra discontinuïtat, la de Conrad, la subdivideix en l’escorça superior granítica i l’escorça inferior basàltica. La primera tan sols es troba a les àrees continentals, és constituïda de forma predominant per silicats alumínics, i té una gruixària mitjana d’uns 30 km (50-80 a les serralades). L’escorça basàltica és comuna a les zones continentals i oceàniques, és formada principalment per silicats ferromagnèsics i té un gruix mitjà de 5-10 km. La seva densitat oscilla entre 2,7 i 2,9 g/cm3.

El mantell és la capa compresa entre les discontinuïtats de Mohorovičić i de Gutenberg. El seu gruix és d’uns 2800-2900 km i es creu que és constituït principalment per peridotites i òxids. La seva densitat varia de 3,3 g/cm-3 a la part superior, fins a 5,7 g/cm-3, prop de la de Gutenberg.

El nucli és la capa més interna de la Terra, separada del mantell per la discontinuïtat de Gutenberg. Per la seva elevada densitat, entre 9,7 i 13,6 g/cm3, se li suposa una composició metàl·lica, del tipus d’aleacions ferro-níquel en estat líquid a la seva part externa, i sòlid a la interna.

El model dinàmic

A nivell del mantell superior, la geofísica ha detectat la presència d’una capa de baixa velocitat, entre 50 i 250 km de profunditat, anomenada astenosfera, amb una composició idèntica a la del mantell superior, però susceptible de suportar deformacions plàstiques. Des del punt de vista tèrmic presenta una transferència de calor preferentment convectiva. La litosfera seria la capa rígida existent per damunt de l’astenosfera, i en la qual la transferència de calor és principalment conductiva. Englobaria l’escorça i part del mantell superior, amb una gruixària de 50 a 150 km. La plasticitat de l’astenosfera hauria provocat el trencament de la litosfera en un conjunt de 8 o 10 plaques litosfèriques que es desplacen a velocitats inferiors als 10 cm/any, segons uns moviments relatius que han servit de base al model de tectònica de plaques. La mesosfera correspondria a la part més interna de la Terra, per sota de l’astenosfera.

L’origen i la distribució dels fluxos de calor

Producció calorífica de granits i basalts amb isòtops radioactius d’urani, potassi i tori (en cal / g i any).

Dades elaborades per l'autor

Vida mitjana i producció calorífica dels isòtops de potassi, urani i tori.

Dades elaborades per l'autor

Poc es coneix en el moment actual sobre l’origen de la calor interna de la Terra, i ens hem d’acontentar amb l’anàlisi de la fenomenologia tèrmica a les seves capes més superficials. La litosfera és travessada per un flux calorífic procedent de l’interior del planeta, que presenta una distribució relativament irregular i que, al mateix temps, es veu també influenciat per la dinàmica de la pròpia capa, amb fenòmensde generació i consum de calor i amb una gran variabilitat en la seva transmisivitat tèrmica. El balanç entre la calor que rep a la seva base, la calor produïda i absorbida dintre de la capa, i la cedida per irradiació superficial, permet definir d’una forma dinàmica el règim tèrmic momentani de la litosfera.

A nivell intralitosfèric, els corrents de convecció del mantell superior són responsables de discontinuïtats tèrmiques, però també donen lloc a moviments diferencials entre les plaques corticals suprajacentes, responsables de les fenomenologies orogèniques, sísmiques i volcàniques que afecten l’escorça terrestre, fenòmens que no deixen d’ésser formes diferents de consum i/o alliberament energètic (mecànic, calorífic o mixt), provocades per la pròpia dinàmica de les plaques.

A la litosfera, i com a principals factors de producció de calor, es poden considerar la desintegració de radionúclids, les friccions mecàniques entre plaques i les reaccions físico-químiques exotèrmiques. Com a factors d’absorció cal tenir en compte principalment la infiltració profunda d’aigües meteòriques i les reaccions físico-químiques endotèrmiques. La desintegració radioactiva només té importància a nivell de l’escorça superior granítica, on els radionúclids són relativament abundosos. Té en canvi poca entitat a l’escorça interior i al mantell bàsic, on la concentració de elements radioactius és molt més baixa.

Les altres fonts esmentades van estretament lligades a la dinàmica del conjunt i son difícils de diferenciar. Tant les friccions mecàniques (fenòmens orogènics, terratrèmols, falles) com les reaccions físico-químiques (metamorfisme, anatèxia) poden actuar com a generadors i com a absorbidors de calor, i sovint són mera conseqüència de la conducta tèrmica de l’astenosfera superior. L’efecte refringerant de les aigües meteòriques infiltrades a profunditat pot ésser important en zones d’elevada permeabilitat com és el cas, per exemple, de les grans conques calcàries amb centenars o milers de metres de materials permeables, on són freqüents els gradients geotèrmics inferiors a la mitjana.

La distribució dels fluxos de calor a la superfície terrestre i, en conseqüència, de les anomalies geotèrmiques, és, doncs, íntimament relacionada amb l’evolució estructural de la litosfera, i d’aquí la importància de la tectònica de plaques en el seu estudi.

Camps geotèrmics d’alta entalpia en relació amb els principals marges de placa, a nivell mundial.

Maber, a partir de M.Fanelli i L. Taffí (1980).

A les àrees continentals antigues, amb estabilitat tectònica, i on l’escorça assoleix les gruixàries més elevades, el flux que procedeix del mantell sol ésser més baix que el produït per la pròpia escorça. La calor generada per desintegració dels radionúclids de la capa granítica adquireix els seus valors màxims i hi sol haver una relació directa entre el gruix de l’escorça i el flux generat. En aquestes zones es solen trobar els mínims fluxos de calor del planeta (anomalies geotèrmiques negatives). És a les àrees marginals de les plaques litosfèriques on es troben els fluxos de calor màxims (anomalies geotèrmiques positives). En aquests casos, la importància de la calor generada a l’escorça granítica disminueix, i augmenta, en canvi, el calor que procedeix del mantell superior. L’anomalia geotèrmica és una manifestació més (conjuntament amb serralades, volcans i terratrèmols) d’unes àrees d’alta energia.

La distribució actual de les plaques corticals i els moviments relatius entre elles, adquireixen, doncs, una extraordinària importància de cara a determinar les zones geotèrmicament favorables del planeta. La mecànica dels moviments relatius pot adoptar tres formes fonamentals.

Gènesi de l’activitat volcànica, dels terratrèmols i dels fluxos de calor anòmals, en base a la tectònica de plaques. A l’esquerra es representa una zona distensiva, i a la dreta una zona compressiva.

Javier Génova, redibuixat a partir d’Armstead (1978).

A les zones de separació de plaques es genera una nova escorça per aportació ascendent de material profund que procedeix del mantell. Són a destacar la gènesi de "rifts" i de dorsals oceànics de natura volcànica, la sismicitat amb profunditat hipocentral generalment inferior als 40 km, a causa del poc gruix de l’escorça oceànica, i de la relativa superficialitat del fenomen magmàtic, el vulcanisme toleític i alcalí que genera illes oceàniques amb un flux calorífic elevat i manifestacions geotèrmiques espectaculars. n’és un exemple típic Islàndia.

A les zones de collisió de plaques la convergència de dues plaques amb moviments oposats provoca la subducció de l’una a sota de l’altra. Les elevades pressions i temperatures que es generen en el procés comporten la formació de fenòmens d’anatèxia o fusions locals que deriven en un vulcanisme toleític, calcoalcalí o potàssic, segons sigui la seva profunditat. La gènesi de moviments sísmics pot donar-se al llarg de tota la superfície de subducció, amb una gradació hipocentral completa que va des de pocs km fins als 600-800 km de fondària. És normal, també, la formació de serralades que s’alineen de forma paral·lela amb els marges de col·lisió, acompanyades per un fort engruiximent cortical. A la part posterior es formen retrofosses distensives amb un nou i ràpid ascens del mantell superior. Les anomalies geotèrmiques solen anar associades al vulcanisme. En són exemples típics els camps geotèrmics de l’W dels Estats Units i Mèxic, El Salvador, Nicaragua, Costa Rica, Xile, Argentina, Japó, Filipines, Indonèsia, Nova Zelanda, etc.

A les zones d’intraplaques els accidents tectònics i les tensions locals dintre d’una gran placa també poden donar lloc a aprimaments corticals, amb ascens del mantell, elevació local del flux calorífic i vulcanisme associat de tipus "rift" alcalí o potàssic. Foren exemples ben típics d’aquesta situació les anomalies geotèrmiques de la Somàlia francesa, la fossa del Rhin, el Massís Central francès, Catalunya, Canàries, etcètera.

Relació entre el flux calorífic terrestre i les zones tectòniques.

Dades elaborades per l’autor

De l’observació d’aquesta fenomenologia es desprèn la tendència interpretativa actual de considerar la discontinuïtat de Moho com a una superfície quasi-isotèrmica que rep una aportació calorífica del mantell superior relativament constant, excepte en casos molt puntuals. Aquest model implica una correlació inversa entre el gruix cortical i el flux calorífic, de manera que les anomalies tèrmiques anirien sempre associades amb aprimaments importants de l’escorça (ascensos de la discontinuïtat de Mohorovičić), i el mantell aportaria la major part del flux de calor. De totes maneres, aquesta teoria es troba encara en fase de discussió. A més, i atès que els aprimaments corticals afavoreixen l’arribada de materials fosos a la superfície, és molt freqüent que els camps geotèrmics vagin acompanyats de vulcanisme recent i visible (casos de Mèxic, Japó, Indonèsia, Amèrica Central, Andes, etc.), però no necessàriament (casos de Larderello a Itàlia, dels Geysers als EUA, etcètera).

El model europeu de fluxos

El model de plaques

Subplaques mediterrànies (englobades per les línies de delimitació) i principals zones d’anomalies geotèrmiques (àrees ratllades) a la conca mediterrània.

Maber, a partir de dades facilitades per l’autor.

Mentre que la dorsal mitjana atlàntica constitueix la separació neta entre les grans plaques americana i europea, la mediterrània es situa sobre el contacte entre aquesta última i la placa africana. La interacció entre ambdues plaques no es resol en un contacte net, sinó en un mosaic de subplaques menors, amb moviments relatius entre ells. La gran placa euroasiàtica té el seu marge SW a la conjunció del "rift" atlàntic amb la falla de les Açores. L’estudi del mecanisme focal dels terratrèmols generats sobre la fractura (Udias i col·laboradors, 1976) revela que es tracta d’una falla transformant dextral que, prop de la península Ibèrica, encorba el seu pla vertical de manera que, a la zona del golf de Cadis-Gibraltar, la subplaca ibèrica subdueix sota de la placa africana, donant lloc als terratrèmols de la zona bètica. En endinsar-se en la Mediterrània, el contacte entre les plaques europea i africana, encara que compressiu a escala general, es dilueix en multitud de subplaques, els moviments relatius de les quals generen els terratrèmols i els fenòmens volcànics que sovintejen a l’àrea en qüestió.

El model de fluxos calorífics

Fluxos de calor a Europa, establerts segons un model matemàtic ideal (isolínies en mW/m2.

Maber, a partir de Hurtig-Oelsner (1977).

Valors del flux calorífic per a diversos estats i zones europees, expressats en mW/m2.

Dades elaborades per l'autor

Sobre la base de més de 2000 dades de fluxos de calor publicats a Europa, Hurtig i Oelsner (1977) varen elaborar un primer model matemàtic de distribució de fluxos. Pel que fa a la situació dels Països Catalans, el mapa és prou significatiu. Mentre els mínims europeus es situen a la plataforma russa (25 mWm-2), com a zona cortical típicament estable, es delimiten dos màxims perfectament diferenciats: un sobre Islàndia (120 mWm-2), motivat per la presència del "rift" distensiu atlàntic, i un segon sobre la Mediterrània occidental (mars Tirrena i Balear), que obeiria a un macrosquema compressiu entre la placa europea i l’africana. Dins d’aquest màxim, que engloba els camps geotèrmics italians, es troba una gran part dels Països Catalans. L’edició posterior del mapa real de fluxos calorífics d’Europa (Cermak i Rybach, 1979) realitzat amb dades aportades per tots els països, no va fer sinó corroborar les prediccions del model matemàtic, encara que amb les precisions i matisos inherents al canvi d’escala i a l’enfocament del treball. Efectivament, la plataforma russa apareix com un mínim (-2), i els màxims es distribueixen sobre Islàndia (120 mWm-2) i les mars Tirrena i Balear (110 mWm-2). Aquest últim comprèn pràcticament tota la costa mediterrània de la península Ibèrica (fig. 4). Un màxim del mateix ordre de magnitud es dibuixa també a la zona egeoanatòlica i màxims locals de diferent magnitud a la conca panònico-hongaresa, a la fossa del Rhin i al Massís Central francès. Les dues últimes es situen sobre l’avortat "rift" continental N-S europeu, del qual formen part les fosses catalanes del Vallès, la Selva, Olot, l’Empordà i el Rosselló. El quadre adjunt resumeix, a títol d’exemple, els valors del flux d’alguns països d’Europa, calculats tant a zones continentals com a zones marines (Cermak, 1979), i es comparen amb els valors calculats per J. Albert (1979) a Espanya.

Valors del flux calorífic per a diversos estats i zones europees, expressats en mW/m2.

Dades elaborades per l'autor

Així, doncs, a nivell europeu hi ha una relació evident entre la tectònica de plaques i la fenomenologia geotèrmica. També s’observa una certa correlació entre l’increment del flux calorífic i l’aprimament cortical. A nivell general, els 35-45 km de profunditat del Moho a la plataforma europea, amb mínims de flux, contrasten amb els 15-25 km de les àrees continentals geotèrmicament més actives. Com a conclusió, es pot avançar que Islàndia com a model distensiu, i Itàlia com a compressiu, constitueixen els màxims exponents geotèrmics d’Europa, seguits per la zona greco-turca i el marge mediterrani ibèric.

Estructura cortical i fluxos de calor als Països Catalans

Fluxos de calor a la Península Ibèrica (isolínies en mW/m2; l’àrea ratllada correspon al basament hercinià).

Maber, original de l’autor.

Albert (1979) va establir el primer mapa de flux calorífic a nivell de la península Ibèrica sobre la base de registres tèrmics realitzats en 187 sondatges petroliers (147 en terra ferma i 43 de marins) i mesures directes fetes per l’Instituto Geológico y Minero de España. Atès que el reconeixement petrolier ha afectat principalment les grans conques sedimentàries pirinenques i me diterrànies, les dades de flux de què es disposa corresponen majoritàriament al sector oriental de la península i comprenen pràcticament la totalitat dels Països Catalans. Segons dades del mateix autor, el flux mitjà espanyol s’estableix en 81,6 mWm-2 per a les àrees continentals, i en 98,7 mWm-2 per a l’àrea marina mediterrània, valors que són superiors a les corresponents mitjanes europees de 64,4 i 69,7 mWm-2, respectivament.

Els valors de flux calorífic calculats es correlacionen bé amb les dades continentals franceses i amb les mediterrànies ítalo-franco-africanes. A més, resulten molt properes a les previstes pel model previ de Hurtig i Oelsner, amb el qual també coincideixen en la tendència a l’augment de valors cap a la costa i plataforma mediterrànies. De fet, els valors màxims corresponen a l’àrea de sondatges marins de la plataforma de Tarragona-Castelló, amb fluxos de 100 a 155 mWm-2. Per altra banda, la correlació entre els resultats de fluxos calorífics i el gruix cortical, deduïda del programa de perfils sísmics profunds realitzats a l’Estat espanyol dins del Projecte Geodinàmic Internacional (Udias i col·laboradors, 1977), permet evidenciar a la península la relació inversa que existeix entre el gruix de l’escorça i les anomalies geotèrmiques.

Encara que normalment no hi ha una bona coincidència entre el traçat dels perfils sísmics i les àrees amb sondatges petroliers, sí que es poden establir una sèrie de correlacions en àrees concretes de l’orient peninsular:

A la Meseta, segons l’estructura cortical deduïda entre Toledo i Yepes, les discontinuïtats de Conrad i de Moho es troben respectivament a 24 i 32 km de profunditat. Com a valor del flux de calor, es pot adoptar el de 78 mWm-2.

A la zona d’Adra (Almeria), segons els perfils Adra-Cartagena i Adra-Úbeda, la discontinuïtat de Conrad es troba a 18 km de profunditat i la de Moho a 24 km. El valor del flux calorífic s’estableix en 95 mWm-2.

La zona de Cartagena és l’extrem dels perfils Adra-Cartagena i Cadis-Cartagena. La Conrad i la Moho es situen, respectivament, a 12 i 24 km. Aquests mateixos perfils donen per a la Moho 34 km sota la depressió de Guadix-Baza, i 38 sota Sierra Nevada, i evidencien un fort aprimament cortical cap a la costa mediterrània. El valor del flux adoptat és de 115 mWm-2.

A la zona volcànica d’Olot les discontinuïtats de Conrad i Moho es troben respectivament a15 i 30 km. El flux calorífic deduït en sondatges de petroli marginals a la fossa és de 98 mWm-2. Atès que la discontinuïtat de Conrad no es troba massa clara, es presenten dues hipòtesis de càlcul a Olot i a l’Empordà.

La zona de l’Empordà presenta una elevació del mantell respecte de l’àrea d’Olot. La Conrad i la Moho es disposen respectivament a 15 i 26 km de profunditat. El flux calorífic és de 99 mWm-2.

Aquesta disposició cortical també es reflecteix de forma clara al mapa d’anomalies de Bouguer de la península, el qual segueix tendències similars a la topografía de la discontinuïtat de Moho. Els valors són creixents cap a la costa mediterrània, on es localitzen els màxims.

Com a complement final, Albert i Banda (1984) han calculat per a les cinc àrees abans considerades les aportacions de flux de calor que corresponen al mantell superior, a l’escorça basàltica i a l’escorça granítica i, endemés, les temperatures que existeixen a les discontinuïtats de Conrad i de Moho. S’ha aplicat el model matemàtic de dues capes, granítica i basàltica, proposat per Roy, Blackwell i Birch (1968), amb les següents suposicions de partida: l’equació de conducció de la calor es simplifica (es suposa un règim d’equilibri i es desprecia l’efecte de corbament de la superfície terrestre; la temperatura, en aquest cas, és únicament funció de la profunditat); per a l’escorça granítica superior s’adopta una conductivitat tèrmica a 0°C de 6 TCU (1 TCU = 10-3 cal cm-1 s-1°C-1); per a l’escorça basàltica inferior es considera una conductivitat de 5 TCU que, atesa la natura bàsica de la capa, es pot considerar independent de la temperatura i, en conseqüència, de la profunditat; els càlculs s’han realitzat en base a un model isobàric; es desprecia el gruix de la cobertora sedimentària; la producció calorífica de la capa granítica es considera de 5,9 HGU, i la de la capa basàltica d’1 HGU (1 HGU = 10-13 cal cm-3 s-1) (ambdues capes es consideren uniformement radioactives en totes tres dimensions). Els resultats del càlcul es resumeixen al quadre adjunt.

Models tèrmics calculats per a diferents indrets de l’àrea mediterrània
PARÀMETRES MESETA ZONA MEDITERRÀNIA
Almeria Cartagena Olot Olot* Empordà Empordà*
Profunditat discontinuïtat Conrad (km) 24 18 12 15 15
Profunditat discontinuïtat Moho (km) 32 24 24 30 30 26 26
Flux a la superfície (mWm−2) 78 95 115 98 98 99 99
Aportació calorífica mantell superior (mWm−2) 15 48 80 54 24 57 34
Aportació calorífica escorça inferior (mWm−2) 3 3 5 7 5
Aportació calorífica escorça superior (mWm−2) 60 44 30 37 74 37 65
Temperatura discontinuïtat Conrad (°C) 600 695 630 620 630
Temperatura discontinuïtat Moho (°C) 665 835 1100 1030 1100 995 1025
* Suposició de la no-existència de la discontinuïtat de Conrad (tota l’escorça seria granítica)
Dades elaborades per l’autor

Les manifestacions termals

Natura i gènesi

Les manifestacions termals constitueixen un cas particular de l’àmplia sèrie d’indicis que a la superfície terrestre posen de manifest la presència de sistemes geotèrmics més o menys profunds. Comprenen les descàrregues superficials d’aigua calenta (deus termals) i/o de vapor d’aigua (guèisers). La particular importància del termalisme, al marge d’aplicacions medicinals i terapèutiques, radica en el fet que el seu estudi permet una ràpida aproximació a les característiques del sistema hidrotermal que el genera i, en conseqüència, a les possibilitats geotèrmiques del jaciment. A nivell més general, constitueix una ràpida eina de reconeixement geotèrmic d’un país.

Des d’un punt de vista genètic, una manifestació termal correspon a la descàrrega d’un sistema geotèrmic, amb un funcionament molt semblant al de qualsevol deu freda: un aqüífer que actua de magatzem, amb unes entrades procedents de la infiltració de les aigües de pluja i una descàrrega (o sobreeixidor) que dóna lloc a la pròpia deu. Si aquest magatzem el situem a profunditat, el propi gradient geotèrmic, normal o anormal, produirà l’escalfament de l’aigua. La temperatura fa que disminueixi la seva densitat respecte de l’aigua freda, i la convecció que s’estableix afavoreix la pròpia dinàmica del sistema termal: un termosifó allotjat a l’escorça terrestre i desenvolupat gràcies a la peculiar estructura geològica local.

Els horitzons permeables de les grans conques sedimentàries solen ésser els subjectes principals dels sistemes termals en àrees de gradients geotèrmics normals. Les grans falles de l’escorça amb vulcanisme associat i, en conseqüència, amb anomalies de gradient i de flux, solen ésser els principals agents estructurals en la gènesi de sistemes termals en àrees tectònicament anòmales. De la interacció entre ambdós models, resulten la major part de manifestacions conegudes. De tota manera, la presència d’una fractura que connecti l’aqüífer termal profund amb la superfície sol ésser un fet imprescindible per tal de justificar l’existència d’una manifestació natural. És per això que les deus termals són gairebé sempre associades a grans línies de falla.

Les característiques dels materials que envolten un circuit termal tenen també una gran importància en el model final. Si són impermeables aïllen el sistema, i els fluids que surten a la superfície no solen ésser subjectes a alteracions ni interferències. És el cas, per exemple, de les manifestacions associades a materials granítics, entre les quals es troben les de temperatures més elevades. En el cas contrari, si els materials encaixants són permeables, pot donar-se un doble efecte. Per un cantó es facilita la barreja dels fluids termals amb aigües d’infiltració somes, amb les conseqüents pèrdues de qualitat, especialment tèrmiques, i es pot arribar al cas límitd’emmascarament total de la manifestació. Per l’altre cantó, la infiltració abundosa i profunda d’aigües meteòriques produeix una refrigeració general de l’escorça superficial i dóna lloc a gradients geotèrmics fins i tot inferiors a la mitjana. És, per exemple, el cas de les grans conques calcàries, on les manifestacions termals, a part d’ésser poc abundoses, solen presentar unes característiques tèrmiques limitades.

El criteri utilitzat a l’hora de definir el caràcter termal d’una deu és purament tèrmic. La temperatura de les aigües subterrànies tendeix a balancejar la temperatura ambiental d’un indret, de manera que, totalment al marge de possibles influències climàtiques, una aigua es defineix termal quan la seva temperatura supera en 4 o 5°C la mitjana anual de l’aire al lloc de la surgència.

No s’han considerat aquí les aigües genèticament termals que surten fredes a la superfície després d’haver-se refugiat al llarg del seu circuit de sortida, la natura de les quals es pot determinar per mètodes geoquímics. Tampoc no s’ha tingut en compte el caràcter termal de certes emanacions gasoses que acompanyen moltes deus, ja que el seu tractament és relativament complex i excedeix les possibilitats del treball. Es comenten breument al final del present apartat.

Manifestacions termals dels Països Catalans
UNITAT MANIFESTACIÓ T(°C) CABAL l/s TIPUS D’AIGUA MATERIALS SURGÈNCIA
PIRINEUS
Massís de la Maladeta

Banys de Lés

29 0,05 bicarbonatada-sulfatada sòdica esquists
Banys d’Arties 40 0,75 bicarbonatada-clorurada sòdica calcàries
Banys de Tredòs 35 3 bicarbonatada sòdica granit
Caldes de Boi 50 4 clorurada-sulfatada sòdica granit
Espot 28 0,3 bicarbonatada-clorurada sòdica esquists
Massís del Baridà-Montlluís Les Escaldes (Andorra) 67 5 bicarbonatada sòdica granit
Banys de Sant Vicenç 38 4,5 bicarbonatada sòdica granit
Senillers 30 0,8 bicarbonatada sòdica granit
Les Escaldes (Cerdanya) 42 9 bicarbonatada sòdica granit
Dorres 40 5 bicarbonatada sòdica granit
Trànsit Banys de Sant Tomàs 60 20,1 bicarbonatada sòdica esquists
Toès 75 25,4 bicarbonatada sòdica esquists
Graus de Canavelles 64 1 bicarbonatada sòdica esquists
Massís de Carançà- Canigó Vernet 62 4,2 bicarbonatada sòdica esquists
Banys de la Presta 44 21 bicarbonatada sòdica granit
Massís de Millars Banys de Molig 38 1,3 bicarbonatada sòdica granit
Banys de Nossa (Vinçà) 24 bicarbonatada sòdica granit
Massís del Roc de Françala Jonquera Banys d’Arles 63 25,4 bicarbonatada sòdica esquists
Balneari de la Mercè 24 0,1 bicarbonatada sòdica granit
Sant Climent Sescebes 28 0,3 bicarbonatada sòdica granit
Prepirineus Ribes de Freser 25 75 bicarbonatada càlcica calcàries
CATALÀNIDS
Empordà la Selva Sondatge Girona-2 46 3 sulfatada-sòdico-càlcica guixos
Pou Torras-Hostench 31 sulfatada càlcica guixos
Caldes de Malavella 60 7,6 bicarbonatada sòlida granit
Santa Coloma de Farners 39 0,8 bicarbonatada sòdica granit
Serra Prelitoral Sondatges Samalús 82 ?* bicarbonatada sódica granit
La Garriga 60 6,5 bicarbonatada sòdica granit
Caldes de Montbui 70 9 clorurada sòdica granit
La Puda de Montserrat 28 10 clorurada-bicarbonatada sòdico-calcica calcàries
Pous Montbrió 80 ?* clorurada sòdica
Fontcalda de Gandesa 28 6 sulfatada magnèsica calcàries
Serra Litoral Caldetes 38 4 clorurada sòdica granit
Pous de Sant Cugat 57 100* clorurada sòdica granit
Font Santa de Subirats 32 55* bicarbonatada càlcica calcàries
DOMINI IBÈRIC
Anticlinori Alt Millars Montanejos 24 1,6 sulfatada-bicarbonatada càlcica calcàries
Serra d’Espadà La Vilavella de Nules 48 ?* sulfatada càlcica calcàries
Anticlinal Sot de Xera Fontcalenta de Xulella 23 40 sulfatada-bicarbonatada sòdica calcàries
Àrea deprimida de Requena Setaigües 23 3 bicarbonatada càlcica calcàries
Depressió valenciana Balneari de l’Alameda 48 1 clorurada sòdica
SISTEMA BÈTIC
Serra Grossa Balneari de Bellús 28 10 bicarbonatada càlcica calcàries
Serra del Cabeçó Banys de Busot 38 15* sulfatada càlcica calcàries
Depressió del Segura Banys de Sant Anton 25 50 clorurada sòdica calcàries
Serra de llevant mallorquina Banys de Sant Joan 38 80* clorurada sòdica calcàries
Pous de Llucmajor 50 1* sulfatada càlcico-sòdica calcàries
* cabals en bombeig
Dades elaborades per l’autor

El termalisme als Països Catalans

Deus termals dels Països Catalans, amb indicació de la natura química de les aigües i temperatura de surgència.

Maber, original de l’autor.

Les úniques manifestacions que existeixen als Països Catalans són de tipus hidrotermal. A continuació es dóna una visió general del fenomen, incidint de forma especial en les seves característiques geològiques, hidrogeològiques i geoquímiques, que són les de més transcendència geotèrmica. S’han considerat tan sols les aigües clarament termals amb una temperatura superior a 22-23°C, atesa la gran variació geogràfica que presenta la temperatura mitjana anual de l’aire, inferior a 5°C en alguns llocs pirinencs, i superior a 18°C en determinades zones d’Alacant i de les Illes. Pel que fa a la seva localització, i atès que les causes genètiques del termalisme són fonamentalment de tipus tectònic, les deus s’han enquadrat per la seva descripció dintre del context estructural general. Als quadres adjunts s’han resumit les deus termals segons les unitats tectòniques on es situen. També s’hi refereixen les seves principals característiques, com temperatura, cabal, tipus d’aigua, etc.

Principals deus termals explotables dels Països Catalans
MANIFESTACIÓ T (°C) BALNEARI
ANDORRA
Les Escaldes 67
CATALUNYA
Cerdanya Les Escaldes 42 Funcional
Dorres 40
Senillers-Caldes de Músser 30 Funcional
Conflent Banys de Molig 38
Banys de Nossa (Vinçà) 24
Banys de Sant Tomàs (Fontpedrosa) 60 Funcional
Graus de Canavelles 64
Toès 75 Funcional
Vernet 62 Funcional
Vallespir Banys de la Presta 44 Funcional; embotellament d'aigua
Banys d’Arles 63 Funcional
Vall d’Aran Banys de Lés 29 Funcional
Banys d’Arties 40 Funcional
Banys de Tredòs 35 No funcional
Pallars Caldes de Boi 50 Funcional; embotellament d'aigua
Espot (Font del Sofre) 28
Alt Urgell Banys de Sant Vicenç 38 Funcional
Ripollès Ribes de Freser 25 No funcional
Empordà Balneari de la Mercè 24 Funcional
Sant Climent Sescebes 28
Sondeig Girona-2 46
Gironès Pou Torras Hostench 31
Selva Termes Orion (Santa Coloma de Farners) 39 Funcional
Caldes de Malavella 60 Funcional; embotellament d'aigües
Maresme Caldetes 38 Funcional
Vallès Sondatges de Samalús 82
La Garriga (Termes Blancafort) 60 Funcional
Caldes de Montbui 70 Funcional
Pous de Sant Cugat 57
Baix Llobregat La Puda de Montserrat 28 No funcional
Penedès Font Santa de Subirats 32
Baix Camp Pous Montbrió 80
Terra Alta Fontcalda de Gandesa 28
PAÍS VALENCIÀ
Alt Millars Banys de Montanejos 24 Funcional
Plana Baixa La Vllavella de Nules 48 Funcional
Serrans Fontcalenta de Xulella (Chulilla) 23 Funcional
Foia de Bunyol Setaigües (Siete Aguas) 23
Horta Balneari de l’Alameda 43 Funcional
Vall d’Albaida Balneari de Bellús 28
Alacantí Banys de Busot 38 No funcional; embotellament d'aigües
Baix Segura Banys de Sant Anton (Oriola) 25 No funcional
MALLORCA
Marina La Font Santa de Sant Joan 38
Pous de Llucmajor 50 Funcional
Dades elaborades per l’autor

Les manifestacions termals als Pirineus

Els nuclis termals pirinencs són associats als grans massissos granodiorítics tardo-hercinians, que coincideixen al mateix temps amb els nuclis de màxima activitat sísmica. Les vies de sortida de l’aigua són, en general, les falles perifèriques dels massissos, o bé els contactes entre aquells i les formacions paleozoiques que els envolten. Localment pot intervenir-hi també la xarxa de dics intrusius, jugant com a línies de permeabilitat preferent o bé com a barreres impermeables.

El nucli de la Maladeta comprèn diverses àrees de surgència distribuïdes a l’entorn del massís: els banys de Tredòs (38°C) i Arties (40°C) (Vall d’Aran) al N, Caldes de Boí (50°C) (Alta Ribagorça) al S i Espot (28°C) (Pallars Sobirà) a l’E. S’hi inclouen també els banys de Lés (29°C) (Vall d’Aran), associats al petit aflorament granodiorític del dom de Bossost. Les deus de Boí i Tredòs surten de les granodiorites, a Arties i Espot ho fan de les calcàries i els calcosquists devonians i, finalment, a Lés ixen dels esquists cambro-ordovicians.

Les manifestacions del massís del Baridà-Montlluís se situen principalment en el seu vessant meridional, sobre el contacte amb les sèries metamòrfiques del Paleozoic: les Escaldes (42°C) i Dorres (40°C) (Alta Cerdanya) al sector centroriental, i els Banys de Sant Vicenç (30°C) i de Senillers-Caldes de Músser (30°C) (Baixa Cerdanya) al sud-occidental. Només les Escaldes d’Andorra ho fan al seu extrem nord-occidental. Totes elles surten de materials granítics.

A la vall de la Tet, que separa el massís anterior del de Carançà-Canigó, s’hi alineen un conjunt de deus termals que sorgeixen dels esquists paleozoics que, al fons de la vall, recobreixen els materials granítics: els Banys de Sant Tomàs a Fontpedrosa (60°C), el Banys de Toès (75°C), els graus de Canavelles (64°C) i el Banys de Vernet (62°C). Més cap al NE, i al peu de les granodiorites de Millars, es situen els Banys de Molig (38°C) i de Nossa (a Vinçà, 24°C). L’alineament que s’observa entre totes les deus de la vall de la Tet i les que es troben a la vall del Segre, fa pensar en un macroaccident tectònic transversal a la serralada, que en direcció WSW-ENE seria responsable de l’enfonsament de les depressions de l’Urgellet, la Cerdanya i el Conflent, direcció que és seguida també pels cursos alts dels esmentats rius.

Més cap a llevant, ja a la vall del Tec, es troben dues noves manifestacions: els Banys de la Presta (44°C), prop de Prats de Molló, al vessant S del Canigó, i els Banys d’Arles (Amélie-les-Bains, 63°C), sobre els esquists que co breixen pel N els gneis del Roc de França. Ambdós casos poden tenir relació amb la falla del Tec, de característiques semblants a les del Segre-Tet.

A continuació dels gneis del Roc de França, i sobre les granodiorites de la Jonquera, es situen els banys de Nostra Senyora de la Mercè (24°C) i Sant Climent Sescebes (28°C), sobre les grans falles del massís.

Per acabar, a Ribes de Fresser (25°C) es troba l’única deu termal associada a les estructures prepirinenques, concretament sobre les calcàries fallades del Garumnià, entre el Permotries i les margues de l’Eocè.

Des del punt de vista hidrogeològic, les deus termals dels Pirineus són clars models de surgències de fons de vall, generades a favor de línies de fractura importants, sobre les quals es desenvolupa el tronc termal principal que, en ramificar-se superficialment a favor de la xarxa de fracturació secundària, dóna lloc sovint a múltiples surgències difuses. Els cabals són molt variables i són compresos entre els 0,05 l/s de Lés i els 75 l/s de Ribes de Freser. Solen presentar una gran estabilitat, sense influències estacionals. La gamma de temperatures de les aigües és també àmplia i varia entre els 25°C de Ribes i els 75°C de Toès, la més calenta dels Països Catalans. És característica també l’estabilitat tèrmica de cada deu.

La composició química de les aigües de totes les deus pirinenques es caracteritza per la seva homogeneïtat. Son aigües bicarbonatades sòdiques, bàsiques (pH superiors a 9) i molt poc mineralitzades (menys de 200 mg/1 de contingut salí). Reflecteixen una circulació i equilibri amb materials granítics, sense influències dels materials esquistosos o calcaris que, a superfície i sovint, envolten les deus. Les pirititzacions amb mediació microbiològica que es donen en els granits i esquists, provoquen el contingut sulfhídric que presenten moltes deus. L’excepció és Ribes de Freser, que presenta una aigua bicarbonatada càlcica, i relativament mineralitzada, en perfecta correspondència amb una circulació per calcàries. Els continguts isotòpics de les aigües (triti, deuteri i oxigen-18) reflecteixen el seu clar origen meteòric. Si s’exceptuen un cop més les aigües càrstiques de Ribes, que corresponen pràcticament a precipitacions del mateix any, totes les deus són alimentades per aigües de circulació lenta, amb temps de trànsit superiors als 35 anys.

Els únics aprofitaments actuals d’aquestes aigües corresponen a activitats terapèutiques, a través de les nombroses installacions de balnearis existents i, en alguns casos, a l’embotellament d’aigües de taula o d’aigües minero-medicinals.

Les manifestacions termals als Catalànids

Les termes romanes de Caldes de Montbui acrediten la dilatada història de l’aprofitament de l’activitat geotèrmica, en el camp balneari, als Països Catalans.

Rambol/GEC.

Les manifestacions termals als Catalànids es situen sobre les línies de falla que constitueixen els marges de les fosses de distensió neògenes i, de forma especial, a les interseccions entre aquestes fractures i les grans falles de direcció transversals al sistema. Són també àrees preferents en la localització d’epicentres sísmics i, al sector nord, coincideixen amb la presència de vulcanisme plio-quaternari. A l’extrem septentrional de la serralada, en plena depressió de l’Empordà, un sondatge de reconeixement petrolier de 3325 m de profunditat, el Girona-2, efectuat l’any 1965 al terme de Colomers, produeix uns 3 l/s d’aigua carbònica a 46°C. L’aigua, surgent per trencament dels taps de segellament del pou, sembla que correspon a l’aqüífer de les evaporites eocenes, tallades entre 800 i 900 m de fondària. Una segona perforació amb aigua termal surgent és un pou de reconeixement hidrogeològic de 240 m, realitzat a la fàbrica de paper Torras Hostench de Sarrià de Ter, a l’extrem nord de la depressió de la Selva. Penetra també les evaporites eocenes i dóna aigua a 31°C. A la mateixa depressió, i sobre les falles meridionals, es situen les surgències naturals de Caldes de Malavella (60°C) i de Santa Coloma de Farners (39°C), ambdues en materials granítics. Al llarg de la Serralada Prelitoral, i de forma especial sobre les falles que delimiten la gran depressió del mateix nom, s’alineen un nombrós grup de manifestacions. La més septentrional correspon als sondatges de reconeixement geotèrmic de Samalús, que han detectat aigua a 82°C, a menys de 500 m de profunditat. Segueixen, cap al S, les manifestacions naturals de la Garriga (60°C), Caldes de Montbui (70°C) i la Puda de Montserrat (28°C), totes a la fossa del Vallès. A la depressió de Reus, un conjunt de pous de poca profunditat, situats al terme de Montbrió del Camp, han posat de manifest la presència d’aigua termal a 80°C. Finalment, la Fontcalda de Gandesa (28°C), al congost del riu Canaletes, és la més meridional de les manifestacions. Aquesta deu i la Puda de Montserrat ixen de les calcàries mesozoiques. Les altres són relacionades amb materials granítics.

Les falles que limiten la Serralada Litoral també han donat lloc a manifestacions. Sobre la fractura costanera del pla de Barcelona-Maresme se situa Caldetes (38°C), i sobre les falles interiors que separen les fosses del Vallès-Penedès, els pous de Sant Cugat, amb aigua a 60°C, a 400 m de fondària, i la Fontsanta de Subirats (32°C), deu intermitent recuperada actualment mitjançant un pou d’abastament a Sant Sadurní d’Anoia. Les dues primeres són associades a granodiorites, i l’última a les calcàries mesozoiques del Garraf.

En contraposició a la uniformitat pirinenca, aquestes manifestacions responen a diversos models geotèrmics. Els pous Girona-2 i Torras Hostench han perforat aqüífers captius de l’Eocè dels Prepirineus, amb una temperatura que es correspon amb la seva profunditat. La Puda de Montserrat i Gandesa s’originen per una circulació càrstica, més o menys profunda, afavorida per la presència de falles importants, fet que es reflecteix en la baixa qualitat tèrmica de les aigües. Les altres manifestacions són semblants a les pirinenques, desenvolupades sobre fractures que afecten materials granítics. Els cabals són difícils de comparar, ja que moltes dades procedeixen de bombaments. Amb tot, les deus en aqüífers granítics no solen presentar variacions estacionals perceptibles que, en canvi, sí que solen afectar les deus en calcàries. Els temps de circulació són llargs, generalment superiors als 20 anys.

És notable també la pèrdua de qualitat química de les aigües, fins al punt que algunes esdevenien gairebé salabroses. Aquest fet sembla propiciat per la influència dels materials sedimentaris que constitueixen totalment o parcialment el circuit termal. Així, la natura sulfatada sòdico-càlcica de l’aigua del Girona-2 és en consonància amb l’aqüífer evaporític, i el caràcter salí de l’aigua (gairebé 5 g/1) amb l’elevat temps de trànsit (superior als 30 anys), reflectit pel seu contingut en triti. El mateix es pot dir del pou Torras Hostench, on la menor salinitat (2,8 g/1) pot correspondre a una circulació més ràpida i menys profunda. L’aigua bicarbonatada càlcica de Subirats (0,5 g/1) no es diferencia de les altes aigües del Garraf. La Puda de Montserrat, de tipus clorurat sòdic i 2,4 g/1, pot reflectir una influència del Llobregat en la seva recàrrega i/o un efecte del Trias continental involucrat a la fractura. La Fontcalda de Gandesa, sulfatada magnèsica i 0,6 g/1, reflecteix simplement una circulació per dolomies, properes a les fàcies Keuper, que constitueixen l’aqüífer.

Les deus bicarbonatades sòdiques (Santa Coloma i Salamús-la Garriga) són causades per l’equilibri amb materials granítics. La major salinitat respecte de les deus pirinenques (0,5 g/1) pot ésser adquirida a través de les aigües de recàrrega. L’elevada salinitat de Caldes de Malavella (3,8 g/1) s’explica pel caràcter carbònic de l’aigua, que la torna molt més agressiva (pH = 6,5). La salinitat relativament alta de les aigües clorurades sòdiques (Caldetes-0,8 g/1, Caldes de Montbui-1,2 g/1, Sant Cugat-1,5 g/1 i Montbrió-3,2 g/1) pot correspondre a un sistema de dissolució de materials granítics més profund que l’anterior, o bé ésser adquirida d’aigües de recàrrega relacionades amb materials salins, com pot ésser el Trias continental, contínuament involucrat en els accidents tectònics dels Catalànids.

En resum, són aigües majoritàriament de tipus sòdic, amb pH bàsics (entre 7,5 i 9) i de salinitat variable. Poden estar afectades per processos microbiològies de sulfo-reducció (presència de SH2), patents a la Puda de Montserrat, i que es reflecteixen de forma diferencial a moltes de les perforacions realitzades: pou Torras Hostench, Samalús, Sant Cugat i Montbrió.

Els aprofitaments continuen lligats a les activitats de balnearis i a l’envasament d’aigües de taula.

Les manifestacions termals al domini ibèric

L’anticlinal del sot de Xera, a Xulella (Serrans) acull una coneguda manifestació termal.

Jordi Vidal

Les manifestacions més meridionals dels Catalànids, relacionades amb calcàries (la Puda de Montserrat, Subirats i la Fontcalda de Gandesa), amb unes quantitats tèrmiques inferiors a les situades en materials cristal·lins i paleozoics, ja reflectien una forta influència de la cobertora carbonatada mesozoica, que comença a desenvolupar-se en el sector centromeridional de l’esmentada serralada i que caracteritza la geologia de les àrees ibèriques i bètiques del País Valencià i de les Illes. La forta permeabilitat d’aquests materials produeix, com ja comentavem en parlar de la natura i gènesi de les manifestacions, un emmascarament del fenomen termal que, moltes vegades, queda completament ocult en difondre’s o barrejar-se les aigües calentes en algun aqüífer som, abans d’eixir a la superfície. Això fa, d’una part, que disminueixi el nombre de manifestacions, fet que als Catalànids queda ben reflectit només en veure la seva distribució al N i al S del riu Llobregat, límit aproximat dels actuals materials juràssics i cretacis. Per altra part, les manifestacions que existeixen presenten unes característiques geotèrmiques molt disminuïdes i difícils de valorar, ja que són controlades per litologies sedimentàries que s’escapen de les metodologies d’estudi convencionals, pensades per a roques granítiques i volcàniques.

Aquests condicionaments afecten tant el País Valencià com les Balears, on les poques deus termals que hi ha, moltes vegades no tenen cap significació geotèrmica, i el lleu increment tèrmic que presenten respon únicament a un escorriment subterrani lent i profund en les proximitats d’acumulacions evaporítiques de tipus diapíric, generalment triàsiques. La major conductivitat tèrmica de les sals, no sols justifica la lleugera elevació de la temperatura d’aquestes aigües, sinó també la seva freqüent salinitat. Ajuda, també, la presència en tot el sector de gradients geotèrmics lleugerament superiors a la mitjana. A nivell de la terminació mediterrània de la Serralada Ibèrica, que constitueix el sector septentrional del País Valencià, se situen cinc deus termals.

Els banys de Montanejos (24°C) es situen a la riba dreta del riu Millars, en un sector proper al poble del mateix nom, en què un umbral triaste que talla la serie juràssica i cretàcia provoca una forta surgència d’aigües que incrementa notablement el cabal del riu. La deu dels banys és una més de les moltes existents, amb l’única diferència d’una circulació més fonda i propera al Triàsic, que explica la temperatura i el caràcter sulfatat càlcic de l’aigua, amb una salinitat de 0,8 g/1.

La font calenta de Xulella (23°C), a la riba dreta del Túria i en ple anticlinal del Sot de Xera, és un cas hidrogeològicament semblant a l’anterior, amb la diferència que és el propi riu que actua de nivell hidràulic de base, amb participació o no d’alguna petita fractura local. L’aigua és també sulfatada càlcica, amb una salinitat d’1,2 g/l.

A Setaigües (23°C), prop de Requena, es continua la simplicitat del model de circulació lleugerament profunda, propiciat pel tap impermeable de les margues miocèniques sobre les calcàries juràssiques que donen lloc a la surgència. La baixa salinitat de l’aigua (0,6 g/1) i el seu caràcter bicarbonatat càlcic es corresponen amb la senzillesa del model.

El balneari de l’Alameda (48°C), en plena àrea urbana de València ciutat, correspon a una surgència d’1 l/s d’un sondatge de reconeixement petrolífer de 662 m de profunditat, realitzatl’any 1930. L’aigua és salabrosa (4,4 g/1) i de tipus clorurat sòdic, i procedeix d’uns gresos tallats al fons del pou. La seva temperatura es correspon amb la profunditat, i la seva natura amb una circulació lenta i relativament fonda.

Finalment, les aigües termals de la Vilavella de Nules (48°C), antigament surgents, són captades actualment per pous d’uns 30 m, que penetren a les calcàries del Muschelkalk que formen part del complex anticlinori de la serra d’Espadà. L’aigua és sulfatada càlcica, amb una salinitat d’ 1,5 g/1, i reflecteix influències de les intercalacions evaporítiques del Trias. És l’exponent més clar del termalisme al País Valencià.

A tall de resum, es pot dir que totes aquestes aigües responen a una circulació càrstica, amb influència d’evaporites que afecten les seves qualitats tèrmiques i químiques. Totes les deus presenten fortes oscillacions estacionals en els seus cabals. Les dades del triti donen en tots els casos temps de circulació superiors als 25 anys, els quals validen els models preestablerts. Només s’aprofiten en establiments balnearis les aigües de la Vilavella de Nules i de l’Alameda a València.

Les manifestacions termals al domini bètic

Paràmetres químics de les aigües de les deus termals dels Països Catalans (concentracions en mg/l)

Dades elaborades per l'autor

Les característiques geològiques generals de les deus termals d’aquest domini, que ocupa el sector meridional del País Valencià i les Illes són, a grans trets, semblants a les del domini ibèric. Se’n coneixen cinc manifestacions termals: una a València, dues a Alacant i dues a l’illa de Mallorca.

El balneari de Bellús (28°C), a la vall d’Albaida, es troba al peu dels relleus cretacis a la serra Grossa i sobre els materials miocènics de la conca d’Albaida, en un sector sense cap complicació estructural. S’origina pel drenatge profund de les calcàries, possiblement propiciat per l’efecte impermeabilitzador del tap miocènic. El cabal de surgència (10 l / s), l’elevat temps de trànsit (27 anys) i la natura química de l’aigua, de tipus bicarbonatat càlcic i 0,6 g/1 de salinitat, validen aquesta hipòtesi.

Els banys de Busot (38°C) es situen al NE d’Alacant, on les calcàries mesozoiques de la serra del Cabeçó són parcialment segellades pels materials impermeables del Paleogen. Aquest fet, unit a la fracturació, ha facilitat la percolació profunda de l’aigua amb un trànsit de més de 30 anys. L’aigua és sulfatada càlcica, i té una salinitat d’1,6 g/l. Reflecteix una circulació propera als materials triàsics de la base de la sèrie carbonatada. En el moment actual, l’aigua termal, dedicada a recs, s’extreu mitjançant pous de més de 200 m de fondària, que han eixugat l’antiga surgència del balneari.

Els banys de Sant Anton (25°C) es troben a la ciutat d’Oriola i s’originen del drenatge de les calcàries triàsiques de la serra del mateix nom, amb una complexa estructura allòctona facilitada pels nivells del Triàsic evaporític. La fàcies clorurada sòdica de l’aigua, el seu caràcter salabrós (4,2 g/l), un temps de residència superior als 25 anys i l’elevat cabal (50 l/s), són exponents d’un drenatge profund del sistema càrstic, sense més implicacions geotèrmiques.

A l’illa de Mallorca, els banys de Sant Joan (38°C) constitueixen l’única manifestació termal tradicionalment coneguda. Estructuralment es situen a l’extrem meridional de la serra de Llevant, sobre la falla oriental de l’antiga badia de Campos. L’aigua és clorurada sòdica, molt salina (28 g/l), i correspon a una recàrrega prenuclear amb un fort component d’aigua marina.

Finalment, al S de Llucmajor un conjunt de pous d’uns 200 m de profunditat i de construcció recent, han posat de manifest la presència d’aigua termal a 50°C, captada en l’aqüífer de les calcàries d’origen orgànic del Miocè. És una aigua relativament mineralitzada (1,7 g/l) i de fàcies sulfatada càlcica, que reflecteix la influència dels nivells evaporítics infrajacents a les calcàries. Es tracta també d’aigües amb més de 30 anys de residència, i poden estar relacionades amb la presència d’una gran falla transversal a l’illa. És un sistema termal d’origen profund que desguassa a l’aqüífer calcari, donant lloc per barreja amb les aigües fredes a una gradació de qualitats i temperatures que es reflecteix als diferents pous construïts.

Les qualitats químiques d’aquestes manifestacions s’han resumit al quadre adjunt. A elles es poden aplicar també les característiques generals esmentades en el domini ibèric. Pel que fa als aprofitaments, tan sols s’usen les aigües de Bellús com a aigua de taula, i les de la Fontsanta de Sant Joan en installacions balneàries.

Les manifestacions fredes i gasoses

Els límits d’extensió de l’apartat anterior han provocat l’exclusió d’un conjunt de manifestacions que, per la baixa temperatura de les seves aigües, no es poden considerar clarament termals, però que ho són des del punt de vista genètic, i/o són associades a emanacions gasoses amb implicacions geotèrmiques, principalment de gas carbònic (CO2). Aquest, en incorporarse a l’aigua termal o també a aigües fredes de circulació soma, pot donar lloc a manifestacions més espectaculars que les pròpiament termals.

Sense entrar en especificacions sobre el particular, se citen les més importants, per deixar constància de la seva existència: als Pirineus, el Voló, la Roca d’Albera i Sureda en el seu vessant nord i Vilajuïga al S, totes elles en la terminació oriental. Als Catalànids, es troben especialment en el seu extrem septentrional i comprenen el nombrós grup de les aigües picants de Girona. De la trentena de manifestacions carbòniques conegudes, una desena corresponen a aigües calentes amb gas carbònic refredades mentre pugen a la superfície; les altres són aigües fredes amb incorporació de CO2 endogen (les aigües carbòniques d’Argentona, al Maresme, corresponen també a aquest últim model). Finalment, a l’àrea de trànsit entre els dominis ibèric i bètic, cal remarcar Los Hervideros, de Cofrents.

L’energia geotèrmica

Concepte de jaciment geotèrmic

S'ha dit que la geotèrmia es pot considerar com una manifestació energètica del globus terrestre que es mostra superficialment a través d’una radiació contínua de calor cap a l’espai (flux calorífic). També s'ha vist que aquest flux no és uniforme al llarg del planeta, sinó que presenta fluctuacions relacionades amb l’estructura dinàmica de l’escorça.

Els gueisers són una manifestació geotèrmica exòtica, però d’imatge molt divulgada entre nosaltres (Old Faithfull, Yellowstone, EUA).

David Serrat.

El concepte d’energia geotèrmica com a font energètica apta per a l’aprofitament humà va estretament lligat a l’interior. En sentit ampli, per simple gradient geotèrmic natural, tota l’escorça terrestre por considerar-se com un potencial jaciment geotèrmic. En sentit més estricte, cal anteposar-hi condicionants de rendibilitat i de possibilitat d’explotació. En aquest cas, el concepte pot associar-se a un aqüífer explotable i amb unes condicions energètiques adequades, definides per l’entalpia de l’aigua (en fase líquida i/o vapor) que conté. El sistema aqüífer permet una vehiculació ràpida i fàcil de l’energia calorífica interior cap a la superfície.

La posada en explotació d’un jaciment permet definir un camp geotèrmic, concepte que implica ja una rendibilitat.

Magatzem geotèrmic ideal, amb representació de les manifestacions de superfície típiques (guèisers, deus termals, etcètera.).

Javier Génova, redibuixat d’Edwards i col·laboradors (1982).

Es poden distingir tres tipus de jaciments geotèrmics. En els jaciments d’entalpia alta, gràcies a la temperatura assolida pel terreny (>150°C), el fluid que contenen (totalment o parcialment en fase vapor) es pot emprar directament per a produir electricitat; en els jaciments d’entalpia mitjana, la temperatura, entre 100 i 150°C, no permet produir electricitat directament i amb bon rendiment, però sí que se’n pot produir mitjançant fluids intermediaris de baix punt d’ebullició (freó, isobutà, etc.); els jaciments d’entalpia baixa són aqüífers amb aigua calenta a menys de 100°C, que poden ésser adequats per a l’aprofitament directe del calor (calefacció domèstica, processos industrials, etcètera).

El mecanisme de generació d’un jaciment geotèrmic és molt simple: el flux calorífic emès per la terra escalfa els aqüífers que existeixen a una determinada profunditat. La presència d’una formació impermeable al damunt de l’aqüífer afavoreix el segellament del potencial magatzem. Els escapaments naturals de l’aqüífer a través de fractures, poden donar lloc a manifestacions geotèrmiques superficials com deus termals, guèisers, etc. Atès que el flux calorífic existeix sempre, en major o menor grau, el problema consisteix únicament a trobar un aqüífer a la suficient profunditat perquè produeixi fluid calent a la temperatura adequada. Aquest és el cas dels jaciments de baixa entalpia, situats generalment a les grans conques sedimentàries. Amb gradients geotèrmics normals de 0,25 a 0,35°C/10 m es poden assolir temperatures de 60 a 80°C, entre 1500 i 2500 m de fondària. És evident que, en aquestes condicions, la consecució de fluids d’alta entalpia és un problema econòmic, ja que seria necessari superar els 4000 m de profunditat per tal d’assolir els 150°C.

Els jaciments d’alta entalpia es localitzen, doncs, necessàriament sobre àrees amb gradient geotèrmic anòmal, de manera que temperatures de 150-300°C s’assoleixen a profunditats de 1500-2500 m. En aquests casos és imprescindible la presència d’una capa impermeable que segelli el magatzem i eviti els escapaments de vapor. En absència d’aqüífers, el concepte de jaciment geotèrmic es manté, només que, en aquests casos, la vehiculació energètica s’ha de provocar artificialment. Es fracturen les roques calentes, si no són permeables, i es crea un sistema d’injecció-extracció d’aigua (o d’altres fluids) mitjançant perforacions adequades. Són els denominats jaciments en roques seques que, en el moment actual, es troben en fase purament experimental, en espera de millores en les tècniques d’explotació.

La prospecció geotèrmica

La prospecció geotèrmica no es diferencia en els seus plantejaments generals de la de qualsevol recurs natural. En part, donada una certa similitud, potser ha seguit els passos de la prospecció d’hidrocarburs i, de fet, ha adoptat moltes de les seves tècniques, especialment pel que fa a la perforació i el començament de la producció. L’estat actual de la prospecció és comparable als primers temps de la recerca d’hidrocarburs, quan es perforava sobre els grans indicis superficials amb la probabilitat, relativament elevada, d’abastar el magatzem que els originava. De fet, s’han desenvolupat tècniques d’investigació que permeten la recerca en àrees sense manifestacions superficials, però els riscs que es corren les tornen gairebé sempre inviables, ja que l’escassa producció geotèrmica que actualment existeix no té capacitat d’absorbir uns costs prospectius elevats.

El fet és que la majoria de camps geotèrmics en producció al món, s’han descobert a través de manifestacions superficials, o bé, com és el cas de jaciments de baixa entalpia, com a resultat indirecte de prospeccions petrolíferes. Entre els principals indicis geotèrmics, cal considerar: les manifestacions directes en forma d’anomalies tèrmiques i/o d’emanacions volcàniques o hidrotermals a temperatura elevada, les quals solen correspondre a descàrregues del sistema geotèrmic que existeix a profunditat (vulcanisme actual, deus termals, fumaroles, etc.); i les manifestacions indirectes en forma de dipòsits o alteracions de tipus volcànic, hidrotermal, o d’anomalies zonals d’algun element o compost amb implicacions geotèrmiques (tenen l’inconvenient de poder ésser manifestacions fòssils i pertànyer a sistemes actualment inactius: dipòsits volcànics, mineralitzacions detipus hidrotermal, presència d’aigües amb continguts alts de sílice, fluor, bor, etc.).

La forma d’afrontar el reconeixement geotèrmic d’un indici sol passar per diverses etapes successives, i disposa de tècniques diferents. Passarem revista a tots aquests processos.

Els estudis geològics

Resulta evident que establir un model geològic preliminar, que permeti d’entrada conèixer l’estructura i la natura del terreny que envolta l’indici, és fonamental per tal de plantejar qualsevol tipus d’actuació. Comprèn principalment una cartografia geològica de l’àrea estudiada a una escala adequada, la descriptiva dels materials que la integren i la seva disposició estructural. Atès que les anomalies geotèrmiques solen anar associades a àrees tectònicament actives, l’anàlisi estructural (macro i micro) resulta particularment decisiva.

Els estudis geoquímics

Generació d’electricitat geotèrmica a nivell mundial (1982).

Font: Barbier-Fanelli (1983)

La geoquímica és imprescindible en la prospecció i la gestió de recursos geotèrmics, ja que aporta un conjunt de mètodes i tècniques que, des del primer moment, resulten determinants, i tenen l’avantatge d’ésser molt competitius, tant pel seu baix cost econòmic com per la seva elevada capacitat informativa.

Són geoquímics els mètodes que permeten establir la natura i la qualitat dels fluids termals i, en conseqüència, els que possibiliten una primera avaluació de la capacitat geotèrmica del jaciment: les anàlisis químiques dels fluids termals, indicatives de la seva composició i qualitat; les anàlisis isotòpiques, que permeten la datació dels fluids, l’establiment de fenòmens derecàrrega de l’aqüífer i de barreges d’aigües, la detecció de vaporitzacions, etc.; les termometries químiques i isotòpiques que, mitjançant la composició de l’aigua i dels gasos termals, permeten calcular la temperatura del magatzem en profunditat; el càlcul de la temperatura de vaporització, si es produeix, així com el percentatge de vapor respecte del total de la fase fluida.

Els estudis de les manifestacions indirectes recorren parcialment a la geoquímica per determinar la natura dels dipòsits volcànics i/o hidrotermals, o bé, de forma total, quan s’investiguen anomalies de distribució areal d’algun compost, base de la delimitació geoquímica de zones geotèrmiques: les anàlisis químiques de roques, totals i/o parcials; la geocronologia isotòpica de la roca, que resulta imprescindible per a establir-ne l’edat absoluta; l’estudi de paràmetres geoquímics en funció de la temperatura, que permeten establir mapes d’isoanomalies geoquímiques.

Els estudis geotèrmics complementaris, que principalment fan referència a la hidrogeologia del magatzem, usen també mètodes geoquímics: per a establir la qualitat de l’aigua de recàrrega; per a delimitar les àrees de recàrrega; per a estudiar possibles contaminacions del magatzem i l’existència de barreges d’aigües.

El control geoquímic també és important durant la perforació de pous geotèrmics, en les proves de desenvolupament i en el control de l’explotació del magatzem. Aquest control, doncs, permet determinar i acotar el magatzem durant la perforació i controla la qualitat dels fluids, tant en perforació com en producció. Altrament, l’evolució geoquímica i isotòpica dels fluids termals durant el començament de la producció, permet fixar, juntament amb els paràmetres hidràulics i termodinàmics, el règim adequat d’explotació del jaciment i el seu control posterior. Aquest control, semblantment, facilita la prevenció i el tractament de fenòmens de corrosió i incrustració als pous d’extracció, d’injecció i a les installacions annexes.

Els estudis geofísics

Percentatges de generació d’electricitat geotèrmica segons el grau d'industrialització.

Font: "U. N. Statistical Yearbook" (1981)

Els mètodes geofísics resulten un ajut imprescindible per a investigar l’estructura profunda de l’àrea termal en estudi. Tenen també l’avantatge d’ésser mètodes relativament poc costosos, encara que, freqüentment, topen amb dificultats d’interpretació que fan el seu maneig relativament delicat. Es basen en l’observació i la mesura de fenòmens físics que tenen lloc a la terra, de forma natural o provocada, i estudien les distorsions que en la seva distribució provoca l’heterogeneïtat del medi. Com que aquestes distorsions solen estar relacionades amb l’estructura que s’investiga, permetendeduir-la d’una forma indirecta. Es diferencien principalment per la seva capacitat penetrativa. Mentre uns tenen una penetració pràcticament illimitada, d’altres no passen l’escorça superior. Més que del mètode de si mateix, la penetració depèn fonamentalment de la capacitat de provocar una pertorbació i d’enregistrar-ne els efectes.

Els mètodes sísmics es basen en la transmissivitat de les ones elàstiques pel terreny. Tenen una àmplia gamma d’aplicacions, atesa la gamma de pertorbacions de què es disposa, des de la sísmica manual amb pocs metres de penetració, fins a l’ús d’explosius que permeten una penetració a nivell d’escorça, o l’enregistrament de grans terratrèmols amb penetració a nivell de globus terrestre. La sísmica de refracció i reflexió, posada a punt pels petroliers, és útil per a determinar l’estructura regional. A un nivell superior pot assolir tota l’escorça, però requereix complicats dispositius pertorbadors, amb maneig d’importants quantitats d’explosius que únicament es pot realitzar a determinades pedreres o amb la col·laboració de l’exèrcit. L’enregistrament de sismes (terratrèmols) a escales macro i micro, permet determinacions estructurals a nivell de l’escorça (a nivell de globus escapen al camp geotèrmic), detecció d’àrees sísmicament actives relacionades amb falles, intrusions magmàtiques, etc., i determinacions de mecanismes de fractura, totes elles relacionades directament o indirectament amb el fenomen geotèrmic.

Els mètodes gravimètrics estudien les variacions gravitatòries regionals i permeten deduccions estructurals a aquesta escala.

Els mètodes elèctrics es basen en la transmissivitat elèctrica del terreny. El sondatge elèctric vertical (SEV) és el més efectiu i utilitzat tant en l’estudi de l’estructura local del potencial magatzem geotèrmic, com en la investigació de l’anomalia tèrmica en si, atesa la caiguda de resistivitat que provoca la presència d’aigua calenta. Els mètodes d’autopotencial (SP), basats en els corrents tellúrics, s’han utilitzat també de forma efectiva en l’estudi d’anomalies.

Els mètodes electromagnètics aprofiten els corrents tellúrics i el magnetisme terrestre. S’han aplicat mètodes magneto-tel·lúrics i àudio-magneto-tellúrics a l’estudi d’anomalies geotèrmiques, amb resultats dubtosos.

També s’ha intentat l’infraroig tèrmic en la detecció d’anomalies superficials i com a medi aeroportat. Aquest mètode, però, presenta dificultats d’execució i, almenys de moment, tan sols sembla capaç de detectar anomalies molt exagerades, com poden ser àrees volcàniques actives.

Els estudis termomètrics

Els mètodes termomètrics es basen en la mesura directa de gradients geotèrmics en el terreny, mitjançant perforacions adients. És un mètode expeditiu i determinant de cara a la delimitació en planta de les anomalies geotèrmiques, però que, a causa de l’elevat cost de les perforacions, normalment es reserva per a les etapes finals de la prospecció. Amb tot, i per a estudis aproximatius, es poden aprofitar perforacions preexistents, com pous d’aigua, sondatges de reconeixement, amb preferència dels petrolers, etc.

A l’hora de fer les mesures, cal tenir principalment en compte la distorsió tèrmica superficial provocada per la climatologia (sol afectar els primers 10-15 m de fondària) i l’efecte refrigerador de les aigües subterrànies. Per això es procurarà ubicar els sondatges termomètrics a àrees impermeables i amb fondàries superiors als 20 m.

Les perforacions

Perforacions de reconeixement geotèrmic practicades a Samalús (Vallès Oriental), a 500 m i 82°C (esquerra), i a Caldes de Montbui (Vallès Oriental)

Josep F. Albert

Són, lògicament, la forma més efectiva de constatar el potencial jaciment i l’únic mètode que en permet l’avaluació. Pel seu elevat cost, normalment es reserven com la darrera etapa prospectiva, i solen anar associades a una potencial pre-explotació que, mitjançant tècniques auxiliars adients, permet l’evalulació correcta del recurs que s’ha descobert. Les perforacions permeten doncs: verificar l’existència del magatzem, precisar-ne la natura i delimitar-ne la geometria; verificar la qualitat dels fluids termals i la seva temperatura; definir les característiques hidràuliques del magatzem, fer un balanç de recursos i optimitzar l’explotació i el tipus de captació més adequats.

Els estudis de mercat

Els estudis de mercat, com a tècnica totalment accessòria, solen resultar imprescindibles per a l’estudi previ de jaciments de baixa entalpia. El necessari aprofitament in situ dels recursos fa imprescindible conèixer-ne les possibles aplicacions i els potencials usuaris.

La geotèrmia com a energia complementària

El flux calorífic de la Terra representa una aportació energètica contínua i inexhaurible a l’escala humana. Una idea de la seva magnitud la dóna el quadre adjunt, on es compara amb altres fonts energètiques. Prova també, que cal considerar la geotèrmia a l’hora de plantejar noves alternatives i complements a unes fonts energètiques habituals que s’estan exhaurint.

El principal problema radica en les possibilitats d’aprofitament dels jaciments, que estaran condicionades, tant per les pròpies característiques, com per la seva situació geogràfica, o per la tecnologia de què en el moment es disposi. Aquests condicionaments dificulten l’ús actual de la geotèrmia com a font d’energia, de manera que a l’escala real representa només un percentatge molt baix del total mundial (menys de 1’1%). De tota manera, mentre es posen a punt tecnologies que permetin el seu aprofitament massiu, pot ésser una font energètica complementària d’elevat interès, especialment com a font energètica local per a aquells països en vies de desenvolupament, víctimes de l’actual desequilibri energètic.

Consum energetic mundial (en milions de TEP).

Font: Shell Briefing Service (1983)

Disponibilitat d’energia al món. (*) Per any. (**) Només una part molt petita s’utilitza actualment.

Ozkoçak (1984)

Els primers intents de producció d’electricitat geotèrmica foren duts a terme pel príncep Ginori-Conti l’any 1904 a Larderello (Itàlia), on existia una antiga planta d’extracció de bor de les fumaroles d’aquest camp geotèrmic. Les experiències culminaren l’any 1920, en què el ferrocarril de la Toscana deixà el carbó i passà a l’electricitat geotèrmica. Al llarg de molts anys, el cas de Larderello fou considerat com una curiositat geològica, però l’encariment energètic a partir de la Segona Guerra Mundial, va fer que molts països investiguessin els seus propis recursos. Així, a part d’Itàlia, Nova Zelanda, Mèxic i els Estats Units foren precursors en la producció d’electricitat geotèrmica, mentre que Islàndia (des del 1930), Hongria, Japó i la Unió Soviètica aplicaven la geotèrmia en la calefacció d’habitatges i d’hivernacles. Les aplicacions s’han multiplicat aquests últims anys amb la crisi energètica, especialment a partir de l’any 1961, gràcies a les recomanacions de les Nacions Unides a la Conferència de Roma sobre noves fonts d’energia.

Els jaciments d’alta entalpia

L’explotació i l’aprofitament de magatzems geotèrmics d’alta entalpia es realitza mitjançant el turbinament del vapor per produir electricitat. D’aquesta manera es possibilita el transport energètic a centres de consum apartats del jaci ment i, en conseqüència, el seu aprofitament, al marge de la seva situació geogràfica.

Centrals geotèrmiques esquematitzades, d’escapament lliure (a dalt) i amb separador de vapor i torre de refrigeració (a baix). El to de l’aigua circulant és suggeridor del flux de transferència energètica.

Maber, original de l’autor.

El mètode d’explotació és relativament simple: mitjançant perforacions adequades s’abasta el magatzem geotèrmic i s’extreu el vapor, que per les pròpies condicions de pressió i temperatura (150-300°C) té capacitat per a moure un turboaltenador. La qualitat del vapor obtingut pot complicar l’esquema d’una instal·lació. El vapor sec pot turbinar-se directament, però si es tracta d’un fluid bifàsic (aigua-vapor), s’han d’intercalar separadors de vapor abans de la fase de turbinament. També s’han de preveure separadors de partícules, en el cas d’arrossegaments de sòlids i de gassos no liquables, o de purificadors de vapor, en cas de determinades qualitats químiques d’aquell. La installació també es pot complicar a l’etapa final, davant de la necessitat de refrigerar la descàrrega de les turbines per tal d’evitar contaminacions ambientals. És evident que els fluids turbinats es poden destinar a aprofitaments de mitjana i baixa entalpies i fer més rendible l’explotació. Al final poden tornar a reinjectar-se en el propi magatzem, a través de pous adients, de manera que s’hi mantingui un equilibri de pressió i s’eviti el seu exhauriment. D’aquesta manera, en el cas de fluids contaminants, es pot evitar també el deteriorament ambiental.

Algunes centrals geotèrmiques són plenament funcionals, com la de Serrazzano (ltàlia), de 32 000 kw de potència.

Josep F. Albert.

La producció geotèrmica d’electricitat és una activitat rendible, com ho demostren les comparacions amb el cost de les fonts tant ordinàries com complementàries. De fet, en el moment actual hi ha 2700 MW installats en camps geotèrmics de vint-i-un països d’arreu del món, amb centrals de 5 a 600 MW, i amb la possibilitat de superar els 10 000 MW l’any 1990. Els principals camps geotèrmics per la seva rendibilitat són els que exploten vapor sec o sobreescalfat (600 cal/gr), amb només tres camps coneguts al món: els guèisers (Califòrnia, EUA), Larderello (Toscana, Itàlia) i Matsukawa (Japó). La producció actual d’electricitat geotèrmica representa generalment un percentatge molt reduït sobre el total dels països en desenvolupament, que es veuen així parcialment alliberats de les importacions energètiques. En qualsevol cas, la rendibilitat dels sistemes geotèrmics és demostrada, i la seva consideració com a font energètica complementària, justificada.

Els jaciments de mitjana i baixa entalpies

Circuit de producció d’electricitat en una central geotèrmica de fluid binari. El to de l’aigua circulant és suggeridor del flux de transferència energètica.

Maber, original de l’autor.

Els jaciments de mitjana i baixa entalpies són molt més freqüents que els de l’alta, ja que la seva temperatura (inferior a 150°C) es pot assolir amb relativa facilitat a profunditats econòmiques i per simple gradient geotèrmic normal. Presenten, en canvi, l’inconvenient que l’energia que forneixen, en forma d’aigua calenta i/o vapor, no és transportable a distància, i s’ha de consumir a les proximitats dels jaciments. Amb fluids de baixa entalpia també es possible la producció d’electricitat, mitjançant bescanviadors de calor amb líquids de baix punt d’ebullició (isobutà, freó, etc.), que són els propulsors dels grups tuboalternadors. Com és lògic, els costos d’explotació són més elevats que en les centrals d’alta entalpia i, en el moment actual, encara estan en fase experimental. Com a exemple, la central soviètica de Parakunka, a la península de Kamtxatka, opera amb freó i aigua termal a 80°C, dins d’un nivell de costos competitius.

Circuit d’utilització de l’aigua geotèrmica en calefacció urbana. El to de l’aigua circulant és suggeridor del flux de transferència energètica.

Maber, redibuixat de BRGM (1978).

De totes maneres, les aplicacions més usuals són de tipus no elèctric, amb una gamma d’usos molt variable. Entre els més importants: habitatges (calefacció, refrigeració, aigua sanitària, piscines, etc.); balneoturístiques (balneoteràpia, calefacció, refrigeració, aigua sanitària, piscines, aigua embotellada, etc.); agricultura (hivernacles, calefacció de granges, piscifactories, cultius d’algues, protecció de gelades, desalinització d’aigua, etc.); industrials (calefacció i refrigeració, eliminació de gel, paper i derivats, aclimatació de fusta, preparats tèxtils, etc.); indústries agrícoles (processos d’eixugament i refrigeració, conserves i liofilitzacions, derivats làctics, destillació i alcoholeres, fabricació de sucre, etc.); minero-metal·lúrgiques (processos de fabricació química, fermentacions, ciment, recuperació de minerals, etc.).

Els aprofitaments de baixa entalpia poden dur-se a terme mitjançant dobles pous geotèrmics, com l’esquematitzat. El to de l’aigua circulant és suggeridor del flux de transferència energètica.

Ricardo Génova, redibuixat de BGRM (1978).

La metodologia emprada en un aprofitament energètic de baixa entalpia depèn exclusivament de la qualitat del fluid geotèrmic i de la potència del magatzem. Si el fluid és aigua de bona qualitat, es pot proveir directament a l’usuari i, un cop acomplerta la funció energètica es pot destinar a usos convencionals (domèstics, agrícoles o industrials). Si el magatzem presenta problemes d’exhauriment, s’haurà de pensar en la reinjecció total o parcial de l’aigua. En la majoria dels casos, però, els fluids són de mala qualitat (sovintejen les salmorres) i plantegen greus problemes, tant d’aprofitament (corrosió i incrustació) com de contaminació per la seva evacuació. En aquests casos és imprescindible treballar amb bescanviadors de calor que extreuen l’energia calorífica de les salmorres i escalfen aigua de bona qualitat que es destina als usuaris. Les salmorres es retornen a l’aqüífer termal mitjançant pous de reinjecció. S’evita així tot efecte contaminador i, al mateix temps, es manté l’equilibri hidràulic de l’aqüífer. Per satisfer les puntes de demanda que el sistema podria no proporcionar, la instal·lació es completa amb la incorporació d’una caldera auxiliar convencional. Cal tenir en compte la distància entre pous, ja que s’ha d’evitar que el pou d’injecció refrigeri el d’extracció. Els pous dirigits permeten un únic emplaçament de la màquina de perforació i, posteriorment, de les installacions auxiliars, cosa que no deixa d’ésser molt important, especialment en àrees urbanes.

Energia geotèrmica De baixa entalpia, en termes d’utilització en el món.

Font: Sommaruga (1984)

Al quadre adjunt s’han resumit els aprofitaments de la geotèrmica no elèctrica que existeixen al món l’any 1984, amb més de 6000 MW en instal·lacions que no són balnearis. La importància de la balneologia es manifesta en els 6200 MW existents, 4400 dels quals corresponen al Japó. El pot veure com Islàndia encapçala les aplicacions en calefacció urbana, fet comprensible si es considera que al 75% de Reykjavik hi ha calefacció geotèrmica. Segueix França, que ha desenvolupat una important tecnologia en l’aprofitament energètic de les salmorres dels aqüífers profunds de les grans conques sedimentàries, especialment a l’àrea parisina. La Unió Soviètica també està potenciant molt aquest recurs energètic, especialment en el camp dels hivernacles, amb gairebé 400 MW installats, encara que els grans precursors han estat els hongaresos, amb 565 MW. Les aplicacions minoritàries són les industrials.

Valoració global

La rendibilitat dels aprofitaments geotèrmics sembla en principi evident, ja que es tracta d’emprar una font de calor gratuïta i contínua, amb l’únic cost de la construcció i el manteniment dels pous i installacions complementàries. Per altra banda, parlar de costos comparatius resulta sempre aleatori, ja que el seu càlcul és variable en cada situació i en funció de nombrosos condicionants, els uns relacionats amb el propi jaciment (inversió en prospecció, construcció dels pous, qualitat dels fluids geotèrmics, temperatura, tipus de turbines i/o de bescanviadors de calor, producció estimada, etc.) i els altres independents d’aquell (hores de funcionament, amortització d’equips, etc.).

En qualsevol cas, l’energia geotèrmica constitueix per a molts països un suggestiu complement, per motius tan clars com la seva rendibilitat, la no-dependència exterior, l’absència de contaminació, la vida il·limitada dels jaciments, si la seva explotació es fa de forma racional, etc. Els més de 15 000 MW installats des de la Segona Guerra Mundial constitueixen la millor prova que, entre les denominades noves fonts complementàries d’energia, es l’única que no està en fase d’experimentació, sinó en plena producció i en continu creixement.

L’aprofitament de l’energia geotèrmica als Països Catalans

La utilització de l’aigua calenta per a serveis terapèutics és una antiga tradició als Països Catalans. Avui encara es troben magnífics edificis balnearis testimonis, i a la vegada continuadors del costum, molt establert un segle enrere, d’anar a "prendre les aigües". Entre d’altres, els banys d’Arles, Sant Tomàs i la Presta a la Catalunya Nord; Caldes de Boí, Malavella i Montbui, Caldetes i Santa Coloma de Farners al Principat; la Vilavella de Nules al País Valencià; i els banys de Sant Joan a Mallorca, constitueixen bons exemples d’aquesta tradició. Tanmateix, en nombrosos casos les instal·lacions són abandonades o bé en runes.

L’ús balneològic de l’aigua calenta, malgrat tot, representa tan sols una petita part de les aplicacions de la geotèrmia dins del context de les energies complementàries. En aquesta línia, F Instituto Geológico y Minero de España va començar les recerques d’energia geotèrmica al Principat l’any 1976, al País Valencià el 1980 i a les Illes el 1983. Els resultats de les investigacions són molt interessants, atès que els Països Catalans queden situats al damunt de l’anomalia de flux tèrmic de la Mediterrània occidental, on l’escorça és més prima del normal, fet que ja s’ha comentat anteriorment.

Maltrat que totes les zones estudiades no es troben al mateix nivell de recerca i coneixements, sí que es poden donar unes primeres idees sobre la potencialitat geotèrmica de cada una d’elles.

Catalunya Nord

— Temperatura de sortida de les aigües termals: 25-75°C.

— Temperatura dels aqüífers en profunditat: 90-120°C.

— Qualitat dels fluids termals: excel·lent, per la seva baixa salinitat (100-300 mg/l).

— Ús actual: establiments balnearis i productes de cosmètica (Molig).

— Utilitats potencials: calefacció als importants nuclis turístics hivernals i serveis complementaris (aigua sanitària, piscines climatitzades, etc.); possibles minicentrals elèctriques de cicle binari; piscifactories i hivernacles, etc.

Vall de Boí-Vall d’Aran

— Temperatura de sortida de les aigües termals: 28-50°C.

— Temperatura dels aqüífers en profunditat: 90-130°C.

— Qualitat dels fluids termals: excellent, per la seva baixa salinitat (100-300 mg/l).

— Ús actual i utilitat potencial: pràcticament els mateixos que a la Catalunya Nord.

Andorra

— Temperatura de sortida de les aigües termals: 67°C.

— Temperatura dels aqüífers en profunditat: 100-110°C.

— Qualitat dels fluids termals: excellent, per la seva baixa salinitat (160-190 mg/l).

— Ús actual: calefaccions particulars.

— Utilitats potencials: calefacció i aigua sanitària a les Escaldes i a Andorra la Vella, installacions hoteleres, etc.

La Garrotxa

— No hi ha manifestacions geotèrmiques superficials, tret del vulcanisme quaternari i de la coneguda activitat sísmica de la fossa d’Olot.

— L’estructura geològica és favorable a l’existència d’un magatzem geotèrmic potencial a 1000-3000 m de profunditat (calcàries eocenes), cobert per més de 1000 m de materials impermeables.

— No es descarta la possibilitat d’existència d’alta entalpia que podria ésser utilitzada per a generar electricitat.

L’Empordà

— Les manifestacions del nucli granodiorític de la Jonquera són semblants, en característiques i possibilitats, a les de la resta dels Pirineus.

— Les formacions permeables fondes de la depressió (calcàries i evaporites eocenes) poden donar bons cabals d’aigua calenta per a utilitzacions fonamentalment agrícoles, tal com posa de manifest la surgència d’aigua a 46°C del sondeig Girona-2 a Colomers.

La Selva

— Deus d’aigua calenta a 40-60°C.

— Temperatura dels aqüífers en profunditat: 90-120°C.

— Qualitat dels fluids termals: bona, si s’elimina el gas carbònic (400-3000 mg/l).

— Ús actual: balneologia i envasament d’aigua mineral.

— Utilitats potencials: calefacció i aigua calenta sanitària a la ciutat de Girona; piscines climatitzades, polígons industrials de l’àrea, hivernacles i possibles minicentrals elèctriques de cicle binari.

El Vallès i el Maresme

— Temperatura de sortida de les aigües termals: 28-70°C.

— Temperatura dels aqüífers en profunditat: 90-130°C.

— Qualitat dels fluids termals: bona, per la seva baixa salinitat (600-1600 mg/l).

— Ús actual: balneologia i calefaccions particulars.

— Utilitats potencials: calefacció i aigua calenta sanitària, piscines, usos industrials, hivernacles, minicentrals elećtriques de cicle binari, etc.

Pou de producció geotèrmica a Sant Cugat del Vallès, capaç de calefactar 8 ha d’hivernacles experimentals.

Josep F. Albert.

És obligat de dir que, malgrat el poc temps que fa que van començar les investigacions, actualment (1984) ja s’han descobert grans reserves d’aigua calenta al Vallès, la zona més avançada quant a recerques portades a terme. En aquests moments s’està acabant la construcció del primer pou geotèrmic de producció a Sant Cugat del Vallès, que escalfarà 8 ha d’hivernacles experimentals promoguts per la Generalitat de Catalunya i el Ministerio de Industria y Energía.

El Penedès

— Pous d’aigua calenta a 35°C prop de Sant Sadurní d’Anoia.

— Bona qualitat química (650 mg/l).

— Possibilitat immediata d’hivernacles.

El Baix Camp

— Pous d’aigua calenta a Montbrió (40-80°C).

— Aqüífers a 100-120°C lleugerament salinitzats (3200 mg/l).

— Utilitzacions fonamentalment agràries i possibles minicentrals elèctriques de cicle binari.

La Plana Baixa

— Pous d’aigua calenta a 48°C.

— Aqüífers a 50-55°C de bona qualitat química (1500 mg/l).

— Utilitzacions fonamentalment agràries i aprofitament per a usos urbans a la Vilave11a de Nules.

L’Alacantí

— Pous d’aigua calenta a 38°C i bona qualitat química (1600 mg/l), que s’usen actualment per a regatge. L’aigua es podria utilitzar prèviament per a escalfar hivernacles.

La Marina de Mallorca

— Pous d’aigua calenta a 50°C i de bona qualitat química (1700 mg/l).

— Possibilitats d’utilitzacions fonamentalment agràries; aplicacions urbanes a Llucmajor.

A continuació es presenten els sondatges fets en terra ferma als Països Catalans. Ultra el número i nom oficials i altres dades de comprensió òbvia, hom indica les profunditats en què foren atesos els sostres de les diferents unitats estratigràfiques i els indicis haguts (N manca de dades o resultats negatius, As asfalt, PI petroli líquid, G gas, Pc pèrdua de circulació, C1 metà, CO2 anhídrid carbònic).

Sondatges fets en terra ferma als Països Catalans
NÚMERO DE SONDATGE LOCALITAT COORDENADES Long. E de Madrid* ANY PROFUNDITAT TOTAL (m) SOSTRES DE LES UNITATS (m) INDICIS
5 OLIANA-1 (Alt Urgell) 4°59’36742º04’13" 1947-48 2223 0 Eocè N
9 LA MARINA (Baix Vinalopó) 3°01’40/38°08’40" 1950-51 1610 0 Pliocè, 34 Miocè, 925 Trias, 1596 N
11 ROJALS (Baix Segura) 2°58’18738°04’30" 1951-52 1581 0 Miocè, 1221 Trias K
LA BISBAL (Baix Empordà) 6°43’05"/41°57’58" 1952 639 Eocè, 612 Paleozoic metam As, P1
ORBA-1, Riumors (Baix Empordà) 6°42’40"/42°12’30" 1953-54 605 Pliocè N
26 PUIGREIG (Berguedà) 5°34’30"/41058’30" 1956 3191 0 Tcont, 591 Eocè, 3192 Cret Sup N
CANET-1 (Rosselló) 1957 1837 0 Pliocè, 782 Miocè, 1306 Paleocè, 1716 P. Trias
ELNA-1 (Rosselló) 1957 2148 0 Pliocè, 366 Miocè, 1150 Oligocè-Eocè, 1970 Eocè inf-Cretaci sup N
29 ORBA-2, l’Escala (Alt Empordà) 6°51’50/42°05’10" 1956 656 0 Cretaci inf. Juràssic N
29 VALLFOGONA (Ripollès) 1956-59 908 0 Eocè PI, G
46 EMPORDÀ-1, el Collell (Garrotxa) 6°21’05"/42°09’00" 1958-60 585 O Eocè As, Pc
75 EMPORDÀ-2, el Collell (Garrotxa) 6°21’20"/42°08’55" 1961 1073 0 Eocè, 661 Paleocè, 939 Paleozoic Pc, PI, As
72 GIRONA-1, Vilopriu (Baix Empordà) 6°41’15"/42°06’20" 1961-62 1668 0 Eocè, 1473 Paleocè G, CO2
84 BASSELLA-1, Ogern (Alt Urgell) 4°59’33"/42o01’01" 1961-62 3850 0 Terciari cont., 1030 Oligocè-Eocè, 3560 Cretaci sup, 3685 Paleozoic G
84 JOANETES-1 (Garrotxa) 6°05’50"/42°06’58" 1961-62 1477 0 Eocè 1405 Paleozoic granit N
85 EMPORDÀ-3, el Torn de Sant Ferriol (Garrotxa) 6°21’00"/42°09’55" 1962 510 0 Eocè As, Pc
92 CASTELLFOLLIT-1, Castellfollit del Boix (Bages) 5022’18"/41°39’32" 1962 2450 0 Terciari cont, 621 Eocè, 1886 Paleocè, 1935 Trias, 2440 Paleozoic As
99 GUISSONA-1 (Segarra) 4°55’58"/41º48’53" 1962 3225 0 Terciari cont, 1640 Eocè, 2663 N
103 SENAN-1 (Conca de Barberà) 4º48’45"/41°28’27" 1962 Trias 0 Terciari cont, 1005 Eocè, 1423 Trias, 1649 Paleozoic N
97 PERAFITA (Osona) 5°47’56"/42°03’01" 1962 2862 0 Terciari cont, 241 Eocè, 2859 granit N
103 LLEIDA-1 (Segrià) 4°19’00"/41°39’00" 1962-63 1410 0 Terciari cont, 1177 Cretaci sup, 1244 Trias, 1360 Paleozoic N
98 SANAÜJA, Sant Climenç (Solsonès) 5°03’40"/41°55’30" 1962-63 3510 0 Terciari cont, 2375 Eocè, 3238 Paleocè, 3365 Trias G
105 PINÓS-1 (Solsonès) 5°11’37741°48’39" 1962-63 1929 0 Terciari cont, 1697 Eocè N
105 S. MIQUEL DE CAMPMAJOR (Gironès) 6°21’38"/42°06’24" 1963 688 0 Eocè, 623 Paleozoic N
112 BOVALAR-1. Morella (els Ports) 3°26’32740"32’02" 1963 1860 0 Juràssic sup, 1004 Trias As, G
120 ISONA-1 (Pallars Jussà) 4°52’49"/42º07’52" 1963 2549 0 Cretaci sup, 1201 Juràssic, 2151 N
119 BOVALAR-2, Morella (els Ports) 3°27’05"/40°32’55" 1963 2591 0 Juràssic sup, 970 Trias As
138 RIDAURA-1 (Garrotxa) 6°04’57"/42°10’54" 1964-65 2345 0 Eocè, 2253 Paleocè, 2328 granit G
152 AMPOSTA-1 (Montsià) 4°27’42"/40°09’22" 1965 1646 sense dades N(?)
149 XERACO-1 (la Safor) 3°26’45"/39°01’33" 1965 1933 0 Juràssic, 710 Trias
90 GIRONA-2, Vilopriu (Baix Empordà) 6°41’30"/42°05’32" 1962-65 3325 0 Eocè, 1500 Paleocè, 2416 Paleozoic met, 3064 Eocè (?) G, C1 CO2
150 RIDAURA-2 (Garrotxa) 6°04’48"/42°11’26" 1965 2046 0 Eocè G
156 BÓIXOLS-1 (Pallars Jussà) 4°49’12"/42°10’48" 1965 2168 0 Cretaci inf G
183 SANT CARLES-1 (Montsià) 4°21’25"/40’40’45" 1966 307 0 Quaternari, 214 Cretaci inf N
187 PARENTXISA-1, Torrent de l’Horta (Horta de València) 3°06’58"/39°26’23" 1966 3355 0 Cretaci sup, 435 Juràssic N
215 S. MIQUEL DE LES SALINES-1 (Baix Segura) 2°58’12"/37º56’43" 1967 805 0 Miocè, 740 Trias N
216 BENEJÚSSER-1 (Baix Segura) 2°52’03"/38°03’28" 1968 1648 0 Miocè, 1499 Trias G
238 TAMÚRCIA-1 (Pallars Jussà) 4°26’29"/42º16’42" 1969-70 3133 0 Cretaci sup, 1717 Juràssic sup, 3104 Trias K N
240 LA MATA-1 (Baix Segura) 3°01’40"/38°02’00" 1970 829 0 Terciari N
241 S. MIQUEL DE LES SALINES-2 (Baix Segura) 2°53’49"/37°58’22" 19700 1135 0 Miocè, 1096 Trias K N
242 ERINYÀ-1 (Pallars Jussà) 4°37’32"/42°17’35" 1970 3132 0 Cretaci sup, 375 Cretaci inf, 1263 Juràssic sup, 3085 Trias K ?
257 DELTA-1, la Cava (Baix Ebre) 4°29’45"/40°43’48" 1971 604 0 Pliocè-Quaternari, 370 Miocè, 516 Mesozoic N
254 SANT PRIVAT (Garrotxa) 6°05’10"/42°08’43" 1971 1556 sense dades G
259 SANT CORNELI, la Pobla de Segur (Pallars Jussà) 4°41’47"/42°12’02" 1971-72 2945 0 Cretaci sup, 2165 Juràssic sup, 2435 Trias K, 2782 Juràssic sup, 2842 Cretaci inf, 2888 Turonià, 2920 Coniacià N
276 BESALÚ BE-4 (Garrotxa) 6°23’02"/42°12’08" 1972 726 0 Eocè ?
307 VILAMACOLUM GEOT-1 (Baix Empordà) 6°43’36"/42°12’04" 1973-74 1158 0 Pliocè, 64 Miocè, 1018 Cretaci sup N
318 BORDILS GEOT-2 (Gironès) 6º34’58"/42°03’09" 1974 749 0 Quaternari, 17 Pliocè-Miocè, 591 N
329 LA SALZEDELLA-1 (Baix Maestrat) 3°51’30"/40°23’08" 1975 1073 0 Juràssic sup, 511 Trias K, 818 Permotrias ?
332 ISONA-1 bis, la Rua (Pallars Jussà) 4°50’44"/42°07’52" 1975 4314 0 Cretaci sup, 1254 Jura sup, 2150 Trias, 2439 Trias K, 2473 Eocè, 2578 Trias K N
338 MARTORELL (Baix Llobregat) 5o31’40"/41°29’48" 1975 2317 2247 Paleozoic N
359 REUS-1, Riudoms (Baix Camp) 4°46’50"/41º06’57" 1976 2228 0 Plio-Quaternari, 300 Miocè, 1366 Oligocè-Miocè, 1432 Juràssic, 1693 Trias N
377 MAESTRAT-1, Càlig (Baix Maestrat) 4°07’25"/40°27’24" 1977 2948 0 Cretaci inf, 1355 Juràssic sup, 2515 Trias K, 2854 Permostefanià N
420 COMIOLS-1 (Pallars Jussà) 1985
424 MAIALS-1 (Segrià) 4°13’30"/41°30’13" 1979 1401 0 Terciari cont, 976 Trias, 1365 Paleozic
464 «JABALI-1», Gironella (Berguedà) 5°33’53742°44’56" 1980-81 4568 0 Terciari cont, 1163 Eocè, 3828 Paleozoic metam., 4446 Trias N
SANT SADURNÍ (Alt Penedès) 5°25’10"/41º25’20" 1979 874 0 Miocè, 855 Cretaci
* Long. 0° de Madrid a 3°41’11" W de Greenwich.
Dades compilades per l'autor.