Il presente lavoro di tesi rappresenta un primo tentativo di caratterizzazione geochimica e isotopica delle acque sotterranee del sistema carsico Buca della Renella (Forno, Massa- Carrara), sviluppato su base mensile, che possa essere utile in futuro per meglio comprendere in dettaglio il segnale climatico presente in vari proxies geochimici delle concrezioni all’interno della grotta stessa.
Secondo la classificazione basata sul diagramma di Langelier-Ludwig, le acque di sifone, stillicidi e vaschetta appartengono alla facies idrochimica delle acque bicarbonato-alcalino- terrose, indicando come il loro chimismo sia essenzialmente determinato dal processo di dissoluzione dei carbonati e in particolare dalla dissoluzione della formazione dei Grezzoni, dolomiti metamorfiche. Tuttavia, come evidenziato anche dal diagramma binario Ca2+-Mg2+, il chimismo di sifone, stillicidi e vaschetta presenta delle differenze: le acque del sifone sono caratterizzate da un minor tempo di residenza e maggiormente influenzate dalla quantità delle precipitazioni; la minore interazione delle acque del sifone (che derivano anche da ingressi del fiume) con le rocce carbonatiche determina la loro scarsa maturità e il loro chimismo prevalentemente bicarbonato-calcico. Le acque degli stillicidi, invece, interagiscono più a lungo con le rocce e presentano una maggiore maturità rispetto al sifone; in particolare le acque di RLW-1, stillicidio situato nella parte più vicina alla superficie, risultano più simili alle acque del sifone a causa del circuito di alimentazione più corto, mentre le acque di RLW- 2 sono più simili a quelle della vaschetta. La vaschetta, infine, viene alimentata dagli stillicidi locali, perciò le proprie acque attraversano uno spessore di roccia maggiore e interagiscono con esse più a lungo, con conseguente arricchimento dei vari ioni, (Mg2+ in particolare) dovuto anche alla precipitazione della calcite; tutti i campioni della vaschetta risultano infatti bicarbonato-magnesiaci. La vaschetta, inoltre, è una sorta di campionatore naturale, dove le acque vengono raccolte nel corso del tempo ed evolvono in seguito agli apporti dei mesi successivi; per questo motivo le acque della vaschetta sono quelle che presentano la maggiore maturità, in funzione della durata e dell’intensità dei processi di interazione acqua-roccia. D’altra parte per la vaschetta è stata osservata la precipitazione di calcite e questo può anche aver portato all’aumento dei rapporti Mg2+
/Ca2+ e Sr2+/Ca2+. I valori di conducibilità elettrica e i dati relativi al contenuto dei costituenti chimici maggiori confermano queste considerazioni.
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Assumendo che la quantità di Cl- presente nelle acque sotterranee campionate derivi interamente dall’aerosol marino, è stato dimostrato che il contenuto di Na+ nelle acque campionate è principalmente dovuto al contributo alle precipitazioni da parte degli aerosol marini; al contrario, il contributo della componente marina al valore totale di concentrazione di Ca2+ e Mg2+ è praticamente nullo. Relativamente basse sono invece le percentuali di SO42-
dovute all’influenza dello spray marino sulle piogge, con valori maggiori per quanto riguarda il sifone e lo stillicidio RLW-1; di conseguenza si può ipotizzare che una parte importante del SO42- presente nelle acque derivi dall’ossidazione della pirite, minerale presente in
abbondanza nella formazione dei Grezzoni.
Dai valori calcolati di indice di saturazione della calcite si osserva come le acque del sifone siano sempre sottosature rispetto al minerale e dunque abbiano la capacità di discioglierlo. Al contrario, le acque della vaschetta risultano sovrassature rispetto alla calcite e quindi hanno, in teoria, la possibilità di precipitare il minerale: la presenza di calcite flottante sulla superficie dell’acqua, osservata negli ultimi mesi del monitoraggio, confermerebbe questa ipotesi. Per quanto riguarda gli stillicidi vi è una differenza fra RLW-1, che presenta acque sottosature rispetto al minerale, e RLW-2, le cui acque sono invece sostanzialmente in equilibrio con la calcite; queste ultime acque sarebbero dunque in grado di precipitare il minerale e provocare la crescita degli speleotemi.
È stata osservata una correlazione tra l’andamento delle precipitazioni e la variazione temporale del chimismo delle acque; la concentrazione delle specie chimiche del sifone e della vaschetta dipende sostanzialmente dalla quantità delle precipitazioni, mentre per gli stillicidi questa dipendenza è meno evidente. Nel caso della vaschetta questa correlazione, accompagnata da un aumento della conducibilità, potrebbe indicare l’esistenza di un processo di “pistonaggio”, ovvero l’acqua più vecchia e più matura viene spinta fuori dall’acqua nuova. La minore variabilità dei valori di δ18O e δ2
H misurati nella vaschetta durante il periodo di monitoraggio rispetto a quelli del sifone potrebbe indicare l’esistenza di un circuito di alimentazione della vaschetta leggermente più lento rispetto a quello che alimenta il sifone. Di conseguenza la composizione isotopica, ma anche il chimismo, delle acque di infiltrazione che alimentano la vaschetta potrebbero essere mediati da processi di mescolamento di molteplici eventi meteorici su una scala temporale più lunga; del resto, i valori isotopici maggiormente variabili riscontrati nel sifone rappresenterebbero una diretta connessione con i singoli eventi meteorici. Conclusioni simili possono essere tratte per gli stillicidi; la variabilità dei valori relativi al drip RLW-1 evidenzierebbe la sua maggiore connessione diretta con la
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superficie e tempi di infiltrazione più ridotti, se confrontati con i dati sostanzialmente più omogenei relativi ai drip RLW-2 e RLW-3.
La differenza tra i valori di δ13CDIC di sifone e vaschetta potrebbe essere legata al diverso
percorso seguito dalle acque: nel sifone, infatti, arrivano acque che hanno interagito poco con il suolo e che vengono quindi ad avere valori di δ13CDIC piùpositivi; nella vaschetta, invece,
vengono raccolte diverse acque di infiltrazione che, subendo un percorso più o meno lungo attraverso il suolo e l’epicarso, si caricano di isotopi leggeri e assumono valori di δ13
CDIC più
negativi.
In ogni caso, visti i pochi dati disponibili, tali considerazioni sono destinate a rimanere delle ipotesi su cui continuare a lavorare in futuro. Difatti, per confermare la presenza di una rete di circolazione frammentata in parti indipendenti, per fare valutazioni sui tempi di residenza e di infiltrazione delle acque meteoriche e stimare l’età effettiva delle acque di stillicidio si rende necessario un monitoraggio di lungo periodo e ulteriori analisi (ad esempio di trizio). Ecco che per gli sviluppi futuri sarebbe interessante proseguire il monitoraggio delle acque ipogee della Buca della Renella, per ottenere un quadro pluriennale della variabilità geochimica e isotopica di tali acque, al fine di evidenziare la sensibilità del sito alla stagionalità delle precipitazioni. In particolare, sarebbe necessario concentrare l’attenzione sulle caratteristiche geochimiche e isotopiche delle acque di stillicidio, in quanto tali informazioni sono fondamentali per interpretare in maniera corretta la composizione isotopica della calcite delle concrezioni in termini paleoclimatici. Sarebbe inoltre molto interessante avviare un monitoraggio delle precipitazioni sulla grotta, per evidenziare le eventuali relazioni tra la composizione isotopica delle piogge stesse e quella degli stillicidi monitorati all’interno della cavità. Lo studio di questo sistema carsico potrebbe quindi assumere una notevole importanza negli anni futuri, dal momento che sembra contraddire la comune idea secondo la quale le grotte piccole sono spesso ambienti molto instabili, poco adatti per ottenere registri particolarmente dettagliati del clima passato (Zanchetta et al., 2009).
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