Elementi maggiori e in tracce

Dall’analisi dei sedimenti prelevati alla profondità di 90-100 cm si osserva che gli elementi maggiori hanno il seguente range composizionale: SiO2 = 46,6-58,0%, TiO2 = 0,4-0,9%, Al2O3 = 9,0-21,1%, Fe2O3 = 3,0-9,7%, MnO < 0,2%, MgO = 2,3-4,3%, CaO = 1,0-18,8%, Na2O = 0,3- 1,6%, K2O = 2,2-4,9%, P2O5 = 0,1-0,3%, LOI = 2,2-14,6%.

Figura 8.4.1- Diagramma binario di correlazione CaO (wt%) vs. Al2O3 (wt%), per i terreni campionati a 90-100 cm. P = sedimenti di provenienza padana, A = sedimenti di provenienza appenninica. La variazione cromatica da colori più scuri a colori più chiari indica il passaggio da facies sedimentarie caratterizzate da granulometrie più grossolane a facies sedimentarie caratterizzate da granulometrie più fini.

L’esistenza di una correlazione negativa tra CaO (wt%) e Al2O3 (wt%) (Figura 8.4.1) ci fornisce una prima indicazione sulla natura dei sedimenti che risultano essere una miscela, in proporzioni variabili, di silicati e carbonati con una prevalenza di questi ultimi all’interno dei sedimenti campionati nella pianura alluvionale dei fiumi appenninici, senza però determinare una netta differenza tra le due popolazioni. Questa correlazione inversa indica inoltre che il CaO (wt%) è contenuto principalmente all’interno dei carbonati rispetto alle altre fasi minerali presenti. Il contenuto in Al2O3 (wt%) risulta essere inversamente proporzionale alla granulometria dei sedimenti, rappresentando in questo modo un buon indicatore di granulometrie fini. Una relazione

192 diretta sembra invece esistere tra CaO (wt%) e dimensione dei sedimenti a suggerire la presenza di carbonati nella frazione più grossolana. La presenza di carbonati è confermata anche dalla correlazione positiva tra CaO (wt%) e Sr (ppm)

E’ evidente la correlazione positiva tra Na2O-SiO2, questi due elementi sono indicatori della presenza di plagioclasio. Molto interessanti risultano le correlazioni positive tra Al2O3 (wt%), Fe2O3 (wt%), TiO2 (wt%), K2O (wt%) e Rb (ppm). Le buone correlazioni positive tra Al2O3 (wt%) e Fe2O3 (wt%) e tra Al2O3 (wt%) e TiO2 (wt%) indicano la presenza di ossidi e idrossidi nella frazione fine. Le correlazioni positive tra Al2O3 (wt%) e K2O (wt%) e Al2O3 (wt%) e Rb (ppm) si osservano spesso in sedimenti fini ricchi in illite.

Figura 8.4.2- Diagramma di correlazione Na2O (wt%) vs. SiO2 (wt%), per i terreni campionati a 90-100 cm. P = sedimenti di provenienza padana, A = sedimenti di provenienza appenninica. La variazione cromatica da colori più scuri a colori più chiari indica il passaggio da facies sedimentarie caratterizzate da granulometrie più grossolane a facies sedimentarie caratterizzate da granulometrie più fini.

193 Figura 8.4.3- Diagramma di correlazione Fe2O3 (wt%) vs. Al2O3 (wt%), per i terreni campionati a 90-100 cm. P = sedimenti di provenienza padana, A = sedimenti di provenienza appenninica. La variazione cromatica da colori più scuri a colori più chiari indica il passaggio da facies sedimentarie caratterizzate da granulometrie più grossolane a facies sedimentarie caratterizzate da granulometrie più fini.

Figura 8.4.4- Diagramma di correlazione K2O (wt%) vs. Al2O3 (wt%), per i terreni campionati a 90-100 cm. P = sedimenti di provenienza padana, A = sedimenti di provenienza appenninica. La variazione cromatica da colori più scuri a colori più chiari indica il passaggio da facies sedimentarie caratterizzate da granulometrie più grossolane a facies sedimentarie caratterizzate da granulometrie più fini.

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8.4.2 Metalli pesanti

Tabella 8.4.1 – Matrici di correlazione relative ai campioni legati al fiume Po e ai fiumi appenninici. In grassetto vengono evidenziate le correlazioni, sia positive che negative, caratterizzate da un coefficiente il cui valore assoluto è ≥ 7.

Dalla matrice di correlazione binaria si può osservare che:

- nella popolazione di sedimenti di provenienza del Po ci sono buone correlazioni positive tra tutti i metalli pesanti a meno del Pb che mostra invece bassi coefficienti di correlazione;

- nella popolazione di sedimenti di provenienza appenninica le correlazioni risultano essere sempre positive, ma con valori di “r” talvolta inferiori rispetto ai sedimenti di provenienza padana. Riportando alcune concentrazioni dei metalli pesanti all’interno di diagrammi binari si può osservare che le concentrazioni di Cr (ppm) e Ni (ppm) (Figura 8.4.5) risultano nettamente maggiori all’interno dei sedimenti di provenienza dal Po rispetto a quelli di provenienza appenninica. Tali elementi possono quindi essere considerati degli indicatori di provenienza in quanto sono in grado di separare le due macropopolazioni.

Dal grafico si può osservare che alcuni campioni si discostano dal trend di allineamento; si tratta dei campioni AR25B, appartenente alla popolazione appenninica, e dei campioni AR38B, AR39B e AR41B appartenenti alla popolazione di provenienza dal fiume Po. Questo fenomeno si manifesterà costantemente all’interno di tutti i diagrammi di correlazione che riguardano i metalli pesanti. L’analisi del campione a mano e della carta dei punti di campionamento ha permesso di riconoscere

195 che i campioni AR38B, AR39B, AR41B sono di natura torbosa e provengono dalla Valle del Mezzano. Il profilo geochimico caratteristico che mostrano è plausibilmente dovuto alle particolari condizioni chimico-fisiche (Eh e pH) che contraddistinguono questa zona e che sono riconducibili alla diversa evoluzione dell’area stessa rispetto all’intera area campionata.

Figura 8.4..5 - Diagramma di correlazione Ni (ppm) vs. Cr (ppm), per i terreni campionati a 90-100 cm. P = sedimenti di provenienza padana, A = sedimenti di provenienza appenninica. La variazione cromatica da colori più scuri a colori più chiari indica il passaggio da facies sedimentarie caratterizzate da granulometrie più grossolane a facies sedimentarie caratterizzate da granulometrie più fini. Con l’etichetta sono rappresentati i campioni che si discostano dai trend delle relative classi di appartenenza.

Dai grafici di correlazione (Figura 8.4.6) tra due indicatori di provenienza dei sedimenti come Cr (ppm) e Ni (ppm) e un indicatore di granulometria fine come Al2O3 (wt%) e possibile osservare come le due famiglie di sedimenti si allineino con due rapporti differenti. Le concentrazioni dei metalli pesanti risultano essere direttamente proporzionali alla concentrazione di Al2O3 (wt%) e quindi alla percentuale della frazione fine presente all’interno dei campioni.

Come evidenziato dal lavoro di Amorosi & Sammartino (2007), Cr/Al2O3 e Ni/Al2O3 rappresentano degli ottimi indici geochimici che permettono di separare le due popolazioni a diversa provenienza. I terreni padani sono caratterizzati da rapporti Cr/Al2O3 variabili da 11,4 a 15,3 e rapporti Ni/Al2O3 compresi tra 3,8 e 10,8, mentre i sedimenti appenninici, a causa del basso contenuto in metalli pesanti, mostrano valori inferiori: il rapporto Cr/Al2O3 oscilla da 8,0 a 13,6 mentre il rapporto Ni/Al2O3 da 4,4 a 5,9. E’ possibile quindi confermare i risultati del lavoro di Amorosi & Sammartino (2007) che indicavano, per i sedimenti padani, valori di Cr/Al2O3 ≥ 11,5 e Ni/Al2O3 ≥ 6,3 e, per i sedimenti appenninici, valori di Cr/Al2O3 e Ni/Al2O3 inferiori a tali soglie.

196 La presenza di campioni con profilo geochimico particolare non rispettano questi limiti. Ad esempio il campione AR25B mostra, per quanto riguarda il rapporto Cr/Al2O3, valori > 11,5 quindi tipicamente padano ma valore Ni/Al2O3=5 tipicamente appenninico. Stessa anomalia sussiste per gli altri campioni a profilo geochimico particolare, la cui provenienza non può essere identificata con il semplice calcolo del rapporto.

Figura 8.4.6 - Diagrammi di correlazione Cr (ppm) e Ni (ppm) vs. Al2O3 (wt%), per i terreni campionati a 90-100 cm. La variazione cromatica da colori più scuri a colori più chiari indica il passaggio da facies sedimentarie caratterizzate da granulometrie più grossolane a facies sedimentarie caratterizzate da granulometrie più fini. Con l’etichetta sono rappresentati i campioni che si discostano dai trend delle relative classi di appartenenza.

Dalla carta di distribuzione del rapporto Cr/Al2O3 (Figura 8.4.7) è evidente la separazione tra i sedimenti a diversa provenienza. Tre siti mostrano la presenza di sedimenti ad affinità appenninica circondati da sedimenti di provenienza padana. Mentre AR25B, come è già stato spiegato, rappresenta un campione anomalo con profilo geochimico particolare, i siti AR30B e AR36B non

197 risultano essere campioni anomali e per questo sono stati interpretati secondo le indicazioni del Prof. Stefani: il sito AR36B rappresenta dei limi di ventaglio di rotta distale di fiumi appenninici, a testimoniare la complessa evoluzione geologica dell’area di studio. L’antico alveo del Primaro è stato infatti utilizzato esclusivamente per il drenaggio dei fiumi appenninici dal 1500 fino a diventare l’alveo terminale del Reno nella seconda metà del settecento. Il sito AR30B rappresenta un deposito limoso di argine di fiume appenninico che in epoca antica e romana scorreva in quest’area, la quale successivamente con la creazione dell’alveo del Po di Primaro in età alto medioevale, è stata incorporata nella pianura deltizia del Po.

Dalla carta di distribuzione del rapporto Ni/Al2O3 ( Figura 8.4.8) è possibile osservare come i siti AR30B e AR36B mantengano un rapporto tipicamente appenninico confermando quindi la loro provenienza. Contrariamente alla figura 8.4.7, il campione AR25B non presenta più un rapporto anomalo che invece mostrano i siti AR39B e AR41B, come già evidenziato in precedenza.

198 Figura 8.4.7- Distribuzione del rapporto Cr/Al2O3 nei sedimenti campionati alla profondità di 90-100 cm dal piano campagna.

199 Figura 8.4.8 - Distribuzione del rapporto Ni/Al2O3 nei sedimenti campionati alla profondità di 90-100 cm dal piano campagna.

200 Il Vanadio, in particolare, mostra una stretta dipendenza con l’Al2O3 (wt%) (Figura 8.4.9) che, come si è visto, assieme a Fe2O3 (wt%), TiO2 (wt%) e K2O (wt%), rappresenta un indicatore di granulometria fine.

Figura 8.4.9 - Diagramma di correlazione V (ppm) vs. Al2O3 (wt%), per i terreni campionati a 90-100 cm. La variazione cromatica da colori più scuri a colori più chiari indica il passaggio da facies sedimentarie caratterizzate da granulometrie più grossolane a facies sedimentarie caratterizzate da granulometrie più fini. Con l’etichetta sono rappresentati i campioni che si discostano dai trend delle relative classi di appartenenza.

Figura 8.4.10 - Diagramma di correlazione Cr (ppm) vs. V (ppm), per i terreni campionati a 90-100 cm. La variazione cromatica da colori più scuri a colori più chiari indica il passaggio da facies sedimentarie caratterizzate da granulometrie più grossolane a facies sedimentarie caratterizzate da granulometrie più fini. Con l’etichetta sono rappresentati i campioni che si discostano dai trend delle relative classi di appartenenza.