Un nuovo studio idrogeochimico multi-componente ricostruisce i percorsi profondi delle acque nell’Appennino meridionale: faglie attive, evaporiti, fluidi antichi e implicazioni dirette per sorgenti, carsismo, rischio sismico e gestione delle acque sotterranee.
Un laboratorio naturale sotto i nostri piedi
Nel sottosuolo dell’Appennino meridionale non scorre solo acqua: circolano fluidi antichi, caldi, salati, arricchiti in metalli e gas profondi che risalgono lungo faglie attive e attraversano acquiferi carbonatici ed evaporitici.
È questo il quadro che emerge da una ricerca pubblicata nel 2023 da Gori e colleghi, dedicata all’area di Contursi (alta valle del Sele), che rappresenta oggi uno dei casi di studio più completi al mondo per capire come funzionano gli acquiferi profondi in una catena tettonicamente attiva.
Per la comunità speleologica e per chi si occupa di carsismo, sorgenti e tutela delle risorse idriche, questo lavoro è particolarmente interessante: mostra in modo quantitativo come le discontinuità tettoniche possano controllare la circolazione delle acque, la nascita di sorgenti termali e la mescolanza fra acque superficiali e fluidi profondi. E offre uno schema interpretativo esportabile in molti altri contesti carsici montani.
Un’Appennino che si solleva, si spacca e fa salire fluidi profondi
L’area di Contursi si trova in un tratto dell’Appennino meridionale caratterizzato da una storia geologica complessa: una catena a pieghe e sovrascorrimenti che oggi è interessata da un regime estensionale attivo, con faglie normali quaternarie che deformano e frammentano gli ammassi carbonatici e le coperture terrigene.
Sotto ai calcari e alle dolomie mesozoiche, a profondità maggiori, si trovano potenti sequenze evaporitiche (gessi e anidriti) che funzionano sia da serbatoio di sali sia da “sigillo” impermeabile per fluidi profondi.
Il sollevamento crostale e le anomalie termiche associate favoriscono la presenza di un sistema di fluidi endogeni (CO2, salmoie, elementi metallici) che possono essere canalizzati verso l’alto lungo le faglie.
In questo scenario, le zone di danneggiamento tettonico – dove la roccia è fortemente fratturata – diventano veri e propri condotti preferenziali: canali sotterranei invisibili che permettono a fluidi caldi e salati di risalire, mescolandosi via via con le acque meteoriche che circolano nei livelli più superficiali.
Dal campione di sorgente al modello 3D: un approccio davvero “multi-component”
Il cuore dell’articolo di Gori et al. sta nella combinazione di metodi: non una sola tecnica, ma un vero pacchetto integrato di traccianti chimici, isotopici e strutturali, tutti letti in modo coerente.
Gli autori hanno monitorato 22 sorgenti nell’alta valle del Sele, misurando in campo temperatura, pH, conducibilità e potenziale redox, e analizzando poi:
- Ioni maggiori (Ca, Mg, Na, K, HCO3, Cl, SO4) per definire le facies idrochimiche;
- Elementi traccia (Li, B, Sr, As, V, Cr e altri) come marcatori di interazione con rocce evaporitiche e fluidi profondi;
- Isotopi stabili dell’acqua (?18O e ?2H) per ricostruire l’origine meteoritica e i percorsi di circolazione;
- Isotopi radioattivi (tritio, 3H) per stimare l’età delle acque e i tempi di transito;
- Geotermometri chimici (K–Mg e SiO2–quarzo) per dedurre la temperatura del serbatoio profondo;
- Isotopi del solfato (?34S e ?18O-SO4) per riconoscere la sorgente del solfato disciolto (evaporiti vs altri processi).
A questo ventaglio di traccianti si aggiunge una ricostruzione strutturale dettagliata: sezioni geologiche orientate E–O che integrano stratigrafia, dati di pozzo, morfotettonica e posizione delle sorgenti. È questa integrazione a rendere il lavoro particolarmente potente: ogni ipotesi idrogeologica viene “testata” da più linee di evidenza indipendenti.
Tre famiglie di acque, tre profondità, tre storie diverse
Dallo studio emergono tre gruppi principali di acque sotterranee, che rappresentano altrettanti “piani” del sistema idrico regionale.
1. CLGW – Acque fredde e dolci di origine meteorica
Le Cold Low Salinity Groundwater sono le acque più superficiali e “normali”:
- Temperature vicine alla media annua dell’aria (8–15 °C);
- Bassa salinità (TDS < 500 mg/L);
- Facies Ca–HCO3, tipica di acquiferi carbonatici alimentati da pioggia;
- Isotopi ?18O–?D allineati con la Local Meteoric Water Line;
- Tritio presente, con età giovani (anni–decenni).
In pratica, è la falda fredda “classica” degli acquiferi carsici, alimentata da infiltrazione rapida su altopiani e dorsali, che scarica ai margini degli affioramenti carbonatici. Per lo speleologo è l’acqua che si incontra nelle gallerie attive superficiali o nelle sorgenti perennemente fredde alla base dei massicci.
2. ISGW – Acque di transizione, né del tutto superficiali né davvero profonde
Le Intermediate Salinity Groundwater occupano una fascia intermedia, soprattutto in zona assiale di valle:
- Temperature più alte (18–28 °C);
- Salinità intermedia (TDS 1500–3500 mg/L);
- Facies chimica che evolve verso Na–Cl, con solfato ben presente;
- Isotopi dell’acqua arricchiti, segno di mescolanza con un end-member più “pesante”;
- Indici di saturazione per gesso/anidrite prossimi o superiori a zero;
- Isotopi del solfato coerenti con una sorgente evaporitica.
Sono acque miste: una frazione ancora importante di meteoritiche superficiali tipo CLGW che, lungo il percorso, si mescolano con fluidi salati e più caldi provenienti dalle profondità. Proprio queste zone miste sono spesso quelle più vulnerabili ai cambiamenti del regime tettonico e del carico idraulico.
3. TSGW – Le acque termali salate: il volto profondo del sistema
Le Thermal Salinity Groundwater sono il “terminale caldo” del sistema:
- Temperature di sorgente fino a 40–45 °C;
- Elevata salinità (TDS 4000–8000 mg/L);
- Facies Na–Cl dominante, con chiaro segnale di salmuiera;
- ?¹?O e ?D fortemente arricchiti e distanti dalla LMWL;
- Elevate concentrazioni di Li, B, Sr: marcatori classici di fluidi geotermali ed evaporitici;
- Tritio assente o molto basso, con età apparenti > 50 anni (acque in buona parte “pre-bombe”);
- Geotermometri K–Mg e SiO? che indicano temperature di serbatoio di 75–96 °C, compatibili con profondità di 1,5–2,5 km in base al gradiente geotermico regionale.
Qui entriamo nel dominio delle vere acque termali profonde, che risalgono da serbatoi sepolti nelle successioni carbonatiche–evaporitiche e che emergono proprio in corrispondenza delle principali faglie normali quaternarie. Sono le acque che alimentano sistemi come Contursi Terme e che interessano da vicino il mondo delle terme, del benessere, ma anche della geotermia a bassa entalpia.
Faglie come “camini” idrotermali: il modello concettuale
Mettendo insieme chimica, isotopi, geotermometria e struttura geologica, Gori e colleghi propongono un modello molto chiaro:
- Sulle zone alte e marginali degli acquiferi carbonatici, l’acqua di pioggia si infiltra, circola rapidamente e alimenta le sorgenti CLGW, praticamente “pure” e poco modificate;
- Nella zona intermedia, là dove le strutture tettoniche si complicano (faglie secondarie, pieghe smembrate), le acque superficiali incrociano fluidi profondi risalenti: qui nascono le ISGW, miscele parziali che mostrano già firma evaporitica e temperature più alte;
- Nella zona assiale della valle, in corrispondenza delle grandi faglie normali, le TSGW – fluidi salati e caldi provenienti dal serbatoio profondo – risalgono in maniera più diretta, subendo solo un raffreddamento conduttivo e limitata mescolanza con acque più fredde.
In altre parole, le faglie non sono solo “ferite” tettoniche ma diventano vere e proprie strutture di drenaggio della crosta: controllano dove, come e con quale intensità le acque profonde incontrano gli acquiferi superficiali carsici.
Perché questa ricerca interessa gli speleologi
Per una rivista di speleologia, i risultati di Contursi vanno ben oltre la curiosità geochimica.
- Comprensione dei sistemi sorgivi carsici complessi
Molte grandi sorgenti carsiche italiane (e non solo) mostrano firme termali, salinizzazioni anomale, arricchimenti in elementi traccia e comportamenti di portata non banali. Il modello di Gori et al. offre una chiave di lettura chiara: in presenza di sequenze carbonatiche–evaporitiche e faglie attive, è probabile che dietro la sorgente si nasconda un sistema di mescolanza tra acque superficiali e fluidi profondi. Questo è cruciale per interpretare dati idrochimici raccolti in grotta o alle risorgenze. - Vulnerabilità delle aree carsiche
Se un acquifero carsico è “aperto” al contributo di fluidi profondi lungo faglie, la sua risposta a stress esterni (sismi, variazioni di carico idraulico, pompaggi intensivi) può essere più complessa del previsto. Cambiare la pressione in un punto del sistema potrebbe modificare non solo la circolazione delle acque meteoriche, ma anche la frazione di fluidi profondi che arrivano in superficie, con possibili variazioni di temperatura, salinità e contenuto in metalli. - Monitoraggio geochimico come strumento sismotettonico
L’Appennino meridionale è una regione sismicamente attiva. Studi successivi nella stessa area hanno mostrato che alcuni elementi metallici (As, V, Cr, Fe) possono variare in concentrazione nelle acque sorgive in relazione alle fasi del ciclo sismico. Sapere con precisione da dove vengono questi fluidi, quali percorsi seguono e quali tempi di transito hanno è fondamentale per interpretare eventuali “anomalie” geochimiche pre- o post-sismiche. - Gestione delle captazioni termali e potabilità
Per chi progetta e gestisce pozzi, captazioni, stabilimenti termali, avere un modello tridimensionale della circolazione è essenziale per evitare cortocircuiti idraulici (per esempio mettere in comunicazione diretta livelli profondi e superficiali) o interferenze fra sorgenti. In aree carsiche delicate, un “rimescolamento” indesiderato può compromettere sia la risorsa potabile sia quella termale.
Tra innovazione metodologica e prospettive future
Uno dei punti di forza dello studio è la sua approccio integrato: raramente, in letteratura, si trovano lavori che, su un unico caso di studio, applicano contemporaneamente:
- geochimica classica (ioni maggiori, elementi traccia);
- isotopi stabili dell’acqua e del solfato;
- isotopi radioattivi per l’età delle acque;
- geotermometria chimica;
- ricostruzione strutturale dettagliata.
Questa “ridondanza informativa” permette non solo di descrivere le acque, ma di testare la validità del modello interpretativo: se tre o quattro tipi di traccianti diversi raccontano la stessa storia, la probabilità che il modello sia corretto aumenta drasticamente.
Allo stesso tempo, gli autori sottolineano alcuni limiti inevitabili:
- la stima delle età basata sul tritio dipende da modelli semplificati di circolazione e da funzioni di input non perfettamente note;
- i geotermometri restituiscono temperature di equilibrio ideali, che possono essere state parzialmente modificate durante la risalita;
- la densità spaziale dei punti di misura (22 sorgenti) non permette di “vedere” tutti i dettagli del sistema.
Per il futuro, la strada è quella verso monitoraggi ad alta frequenza, modellistica 3D di flusso e trasporto reattivo, estensione dell’approccio a altri distretti termali appenninici (Rapolano, Bagni San Filippo, Santa Cesarea Terme, ecc.), fino a costruire una vera “tipologia” dei sistemi termali in catene carbonatiche.
Un nuovo paradigma per leggere le acque dell’Appennino
La ricerca di Gori et al. (2023) propone, in sostanza, un paradigma: negli acquiferi carbonatici–evaporitici di catene tettonicamente attive, le acque che vediamo in superficie – nelle sorgenti, nelle grotte, nei pozzi – sono spesso il risultato di mescolanze complesse fra:
- acque meteoriche giovani, fredde e poco mineralizzate;
- fluidi profondi, caldi, salini, ricchi in elementi in traccia, che risalgono lungo faglie e zone di fratturazione.
Per chi fa speleologia, questo significa che il “sistema grotta–sorgente” non può più essere interpretato solo in chiave geomorfologica, ma va inserito in un contesto di circolazione regionale, dove struttura tettonica, profondità e litologia giocano un ruolo decisivo.
In un momento storico in cui la pressione antropica sulle risorse idriche e termali aumenta, soprattutto nelle aree montane e carsiche, lavori come questo forniscono strumenti indispensabili per:
- leggere correttamente i segnali che arrivano dalle acque sotterranee;
- progettare monitoraggi mirati (anche in ambito sismo–idro–geochimico);
- impostare strategie di gestione che rispettino i tempi lunghi della ricarica e della circolazione profonda.
Sotto i nostri piedi, l’Appennino meridionale ospita un sistema fluido complesso e vivo. Capirlo non è solo una sfida scientifica: è una condizione necessaria per proteggere sorgenti, grotte, acquiferi e comunità che da queste acque dipendono ogni giorno.
Fonti
Gori, F., Paternoster, M., Barbieri, M., Buttitta, D., Caracausi, A., Parente, F., Sulli, A. & Petitta, M. (2023). Hydrogeochemical multi-component approach to assess fluids upwelling and mixing in shallow carbonate-evaporitic aquifers (Contursi area, southern Apennines, Italy). Journal of Hydrology, 618, 129258.[30]https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2023.129258
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