Analisi dettagliata sui processi di circolazione delle acque sotterranee carsiche
Scoperte sull’idrogeochimica e composizione isotopica delle acque nella Grotta Renella
Gli scienziati hanno studiato le acque interne della Grotta Renella, nelle Alpi Apuane, per capire come si muovono e si arricchiscono di sali minerali le risorse idriche sotterranee.
Attraverso due anni di monitoraggio, il team ha esaminato la composizione chimica e la firma isotopica delle acque, scoprendo che provengono principalmente dalle piogge e seguono percorsi complessi all’interno delle rocce.
Le analisi mostrano che sia le acque dei torrenti che quelle della grotta presentano caratteristiche comuni, segnando la forte influenza delle rocce dolomitiche della zona.
Grazie a strumenti avanzati, i ricercatori hanno registrato anche le variazioni di temperatura, pressione e livello dell’acqua, ottenendo una mappa dettagliata dei movimenti sotterranei.
Queste scoperte aiutano a capire meglio la disponibilità e la qualità delle acque sotterranee, preziose per le persone e la natura della zona.
Inoltre, queste informazioni saranno utili per future ricerche sul clima e la gestione sostenibile delle risorse idriche, fondamentali in tempi di cambiamenti climatici e siccità.
Introduzione alla ricerca sulla Grotta Renella
La Grotta Renella, situata nel settore settentrionale delle Alpi Apuane, costituisce un punto di osservazione privilegiato per indagare i meccanismi di ricarica e circolazione delle acque sotterranee.
Le nuove misure condotte tra settembre 2020 e aprile 2022 integrano dati precedenti, offrendo un quadro approfondito dell’idrogeochimica e della composizione isotopica delle acque che scorrono nel sistema carsico.
Caratteristiche geologiche e contesto ambientale
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La grotta si sviluppa in dolomia triassica (Formazione Grezzoni), affacciandosi su una valle stretta tra il Torrente Regolo e il Fiume Frigido.
Il sistema carsico delle Apuane, con oltre 1.200 cavità e oltre 325 km di gallerie, rappresenta una delle aree più estese e idricamente importanti d’Europa.
Le rocce metacarbonatiche ad elevata permeabilità favoriscono un’elevata infiltrazione e un rapido trasferimento delle acque di ricarica verso l’ambiente freatico.
Monitoraggio idrogeochimico e parametri fisico-chimici
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I parametri misurati in continuo includono livello del sifone, temperatura e conducibilità elettrica delle acque della grotta, comparati con le precipitazioni e le condizioni climatiche interne ed esterne.
I campionamenti mensili delle acque di superficie e di grotta, analizzati per i principali ioni, ?¹?O e ?²H, confermano la natura meteoritica delle acque e mostrano una facies bicarbonato–terre alcaline tipica della dissoluzione del Grezzoni Fm.
Risultati sulla composizione isotopica
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Le analisi isotopiche rivelano che le variazioni di ?¹?O e ?²H dipendono principalmente dall’omogeneizzazione sotterranea piuttosto che da differenti sorgenti di approvvigionamento.
Gli andamenti stagionali delle precipitazioni influenzano marginalmente la firma isotopica, grazie alla lunga permanenza aggregata delle molecole d’acqua nel sistema carsico.
Dinamica delle acque nel sistema karstico
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L’integrazione di dati idraulici, chimici e isotopici ha permesso di ricostruire la circolazione interna: il bacino si articola in porzioni indipendenti, collegate da salti di quota e depositi alluvionali che frammentano il circuito.
La Grotta Renella agisce sia da percorso sotterraneo per acque del Torrente Regolo, sia in modo occasionale da risorgenza di sovralluogo per l’acquifero locale.
Implicazioni per studi climatici e idrologici futuri
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La nuova base dati fornisce riferimenti fondamentali per le ricerche paleoclimatiche e idrologiche nell’area apuana.
La comprensione dei tempi di residenza, della qualità e dei volumi di ricarica contribuirà a modellare scenari di gestione sostenibile delle risorse idriche in un contesto di cambiamento climatico.
Conclusioni
Lo studio sull’idrogeochimica e la composizione isotopica delle acque della Grotta Renella migliora la conoscenza della dinamica delle acque sotterranee in un sistema carsico complesso.
Le evidenze raccolte aprono nuove prospettive per la gestione delle risorse idriche e per gli scenari di impatto climatico, offrendo un solido punto di partenza per le indagini future.
Glossario
Idrogeochimica
Studio delle caratteristiche chimiche e fisiche delle acque, con particolare attenzione ai processi di dissoluzione, precipitazione e trasporto di ioni e composti nel sistema acquifero.
Isotopi Stabili (?¹?O e ?²H)
Varianti di atomi di ossigeno e deuterio presenti nell’acqua: il rapporto tra queste varianti fornisce informazioni sull’origine e sui percorsi delle acque meteoritiche.
Sistema Carsico
Insieme di cavità, gallerie e fratture in rocce carbonatiche (dolomie e calcari) in cui l’acqua scorre in modo rapido e irregolare, caratterizzato da elevata omogeneizzazione e vulnerabilità.
Formazione Grezzoni
Complesso roccioso triassico composto principalmente da dolomie e metadolomie, responsabile della facies chimica bicarbonato–terre alcaline delle acque della Grotta Renella.
Facies Bicarbonato–Terre Alcaline
Categoria idrogeochimica che descrive acque ricche in ioni bicarbonato (HCO??) e cationi di calcio e magnesio, tipica delle rocce dolomitiche.
Epikarst
Strato superficiale del sistema carsico, caratterizzato da fratturazione intensa e elevata capacità di infiltrazione delle acque meteoriche.
Sifone di Grotta
Tratto della cavità sotterranea che si presenta costantemente allagato; il livello idrico del sifone è monitorato per studiare l’andamento del deflusso e della ricarica.
Conducibilità Elettrica
Parametro che misura la capacità dell’acqua di condurre corrente elettrica, proporzionale alla concentrazione complessiva di ioni disciolti.
Ricerca Paleoclimatica
Indagine sulle variazioni climatiche passate attraverso lo studio di proxy naturali (ad esempio speleotemi e composizione isotopica delle acque) per ricostruire la storia del clima locale.
Tempi di Residenza
Durata media del permanere di una molecola d’acqua nel sistema sotterraneo, influenzata dalla velocità di flusso e dalla complessità delle vie di circolazione.
Ricarica dell’Acquifero
Processo di approvvigionamento delle riserve idriche sotterranee attraverso infiltrazione delle precipitazioni superficiali e deflussi dai corsi d’acqua.
Fonti:
Chimenti M., Natali S., Giannecchini R., Zanchetta G., Baneschi I., Doveri M., Isola I., Piccini L. (2023). Hydrogeochemistry and Isotopic Composition of Waters in the Renella Cave (Central Italy): New Insights into Groundwater Dynamics. Water, 15(9), 1764. https://doi.org/10.3390/w15091764