6. Classificazione delle sorgenti
6.1. Premessa
Si definisce sorgente un punto o un'area piuttosto circoscritta in corrispondenza della quale si manifesta la venuta a giorno di acque sotterranee per cause naturali (Civita, 2005).
La classificazione delle sorgenti non può essere effettuata in modo univoco in base ad un singolo parametro, sia esso chimismo, temperatura, regime delle portate o genetico. Pertanto verranno riportate alcune delle classificazioni proposte in letteratura in base ai diversi parametri; le sorgenti oggetto di studio saranno classificate in base ai parametri considerati.
6.1.1. Classificazione delle sorgenti in base alla temperatura
Per quanto riguarda la temperatura è possibile classificare le acque sorgive come segue in Tab. 6.1.1.1: Classi Temperatura Acque fredde T < 20°C Acque ipotermali 20°C< T< 35°C Acque mesotermali 35°C< T < 50° C Acque ipertermali T > 50°C
Tab. 6.1.1.1 - Classificazione delle acque in base alla temperatura, secondo Mouren (da Schoeller, 1962) Il limite tra le acque fredde e le acque ipotermali in realtà non può essere considerato fisso al valore di 20°C, ma varia in funzione della latitudine ed è condizionato dalla temperatura media locale. Per risolvere questo problema, Schoeller (1962) propone una classificazione termale delle acque basata sulla temperatura media annua dell'area di alimentazione delle acque sotterranee (Tab.6.1.1.2).
Classi Temp. media annua aria (Ta) Temp. media annua suolo (Ts) Acque ipotermiche T < Ta T < (Ts -2 °C)
Acque orto termiche Ta < T < (Ta + 4°C) (Ts -2 °C)< T < (Ts +2°C) Acque termali T > (Ta + 4°C) T > (Ts + 2 °C)
Tab. 6.1.1.2 - Classificazione delle acque in base alla temperatura, secondo Schoeller (1962).
Considerando il caso limite, in cui le acque raggiungono una temperatura prossima a 100°C, queste vengono incluse nella classe genetica dei soffioni o geyser. Entrambe le manifestazioni sono caratterizzate dall'emissione di valore acqueo e acqua calda in pressione attraverso un condotto.
6.1.2. Classificazione delle sorgenti in base alla mineralizzazione
Una distinzione generale sulla base della mineralizzazione, prendendo come parametro di riferimento il residuo secco (RS) a 180°C, ossia il contenuto di sali disciolti nell'acqua, pesati dopo evaporazione ed essiccamento a 180 °C, permette di individuare due grandi classi di acque sorgive:
– acque sorgive minerali (RS > 1500 ppm) – acque sorgive normali (RS < 1500 ppm)
Secondo la classificazione di Marotta e Sica (1933) le acque sorgive minerali, in relazione al loro contenuto ionico, possono essere suddivise in: acque salse, acque sulfuree, acque arsenicali ferruginose, acque bicarbonate e acque solfate. In base al contenuto ionico è possibile suddividere le acque, sempre in base al residuo secco a 180°C, nelle seguenti classi (Civita, 2005) (Tab. 6.1.2.1).
Classi
Acque minimamente mineralizzate RS<50 ppm Acque oligominerali 50<RS<500 ppm
Acque minerali 500<RS<1500 ppm
Acque ricche di sali minerali RS>1500 ppm
Tab. 6.1.2.1 - Classificazione delle acque sorgive basata sul parametro del residuo secco (RS) a 180°C 6.1.3. Classificazione delle sorgenti in base al regime delle portate
Una classificazione di carattere quantitativo basata sul parametro della portata è quella proposta da Meinzer (1927), il quale, oltre a distinguere 8 classi di portata, suggerisce l'uso di un parametro utile per descrivere la variabilità temporale delle portate stesse; tale indice prende il nome di indice di variabilità e si calcola come segue:
Rv = (Qmax- Qmin)/ Qmed · 100 dove Qmax = portata massima osservata Qmin = portata minima osservata Qmed = portata media osservata
In relazione al valore dell'indice di variabilità, definito come il rapporto percentuale tra la differenza della portata massima e quella minima diviso la portata media, Meinzer (1927) definisce tre classi di variabilità nel seguente modo:
Rv < 0,25 Costante
0,25 < Rv < 1 Subvariabile Rv > 1 Variabile
L'indice di variabilità è importante se si considera la sorgente come una possibile fonte di approvvigionamento mediante una sua captazione. La captazione di una sorgente con indice di variabilità costante può risultare vantaggiosa anche con portata modesta, mentre nell'analisi costi/benefici una sorgente con indice di variabilità variabile può non risultare utilmente captabile a meno che la portata non sia tanto importante nel periodo di massima da eccedere il quantitativo necessario a servire l'utenza e sia quindi possibile immagazzinare l'acqua per renderla disponibile in seguito.
Nella Tab. 6.1.3.1 sono riportate le otto classi della classificazione di Meinzer (1927), questa classificazione è stata modificata da Civita (2005) introducendo la portata minima rispetto a quella media nell'ottica di una valutazione più cautelativa per il possibile sfruttamento delle risorse:
Classe Portata minima (m3/s)
1 > 10 2 10 ─ 1 3 1 ─ 0,1 4 0,1 ─ 0,01 5 0,01 ─ 0,001 6 0,001─ 0,0001 7 0,0001─ 0,00001 8 < 0,00001
Tab.6.1.3.1- Classificazione Civita (2005) basata sulla portata minima
6.1.4. Classificazione su base genetica
Per la comprensione della struttura di fuoriuscita dell'acqua dal sottosuolo, è utile distinguere le caratteristiche genetiche di emergenza delle acque. Questo studio utilizza la schematizzazione proposta da Civita (1973) che distingue tre classi:
– Sorgenti per limite di permeabilità – Sorgenti per soglia di permeabilità
– Sorgenti per affioramento della piezometrica
Con il termine “limite di permeabilità” si fa riferimento ad una zona più o meno regolare che separi due complessi idrogeologici sovrapposti a diverso grado di permeabilità. Si verifica quindi uno sbarramento verticale al movimento delle acque di infiltrazione. Il limite potrà quindi coincidere con il contatto tra due formazioni a caratteristiche litologiche e di permeabilità diverse (limite di permeabilità definito); in questo caso il limite è definito dal punto di vista geometrico e idro-stratigrafico (Fig. 6.1.4.a).
Oppure, in un complesso litologico omogeneo, può corrispondere ad una fascia che separi una zona superiore più permeabile da una zona inferiore meno permeabile (limite di permeabiilità indefinito). In questo caso, l'elemento di separazione, pur sussistendo, non è definito geometricamente, ma solo dal punto di vista idrogeologico (Fig. 6.1.4.b).
Fig. 6.1.4 - Schema di sorgenti per limite di permeabilità definito (a) e indefinito (b) (Civita, 2005 modificato).
Con il termine “soglia di permeabilità” si fa riferimento ad una situazione idrogeologica in cui un litotipo a basso grado di permeabilità limita lateralmente un acquifero. Si determina quindi uno sbarramento idraulico conseguente ad una brusca variazione di permeabilità orizzontale. Questo tipo di struttura idrogeologica è assai diffusa in regioni modellate da importanti fenomeni tettonici. Si genera un serbatoio tanto più capace quanto maggiore è, in potenza ed estensione, la parte di acquifero che si trova a quote inferiori alla cintura impermeabile. Si parla di soglia di permeabilità sovraimposta quando il complesso a bassa permeabilità che costituisce la soglia è imposto al di sopra dell'acquifero; esempi si ritrovano in molte strutture dell'Appennino, con acquiferi delimitati da faglie dirette, nelle aree parzialmente ricoperte da materiali trasgressivi post-tettonici, etc (Fig. 6.1.5 a-b). Si parla di soglia di permeabilità sottoposta quando il complesso a bassa permeabilità che costituisce la soglia si trova al di sotto dell'acquifero. Tale condizione si verifica nelle zone di sinclinale, nelle strutture di ricoprimento tettonico, strutture limitate da faglie inverse, etc (Fig. 6.1.5 c-d)
Fig. 6.1.5 - Schema di sorgenti per soglia di permeabilità sovrimposta (a-b) e sottoposta (c-d) (Civita, 2005 modificato).
Mentre per le sorgenti per limite o per soglia di permeabilità il fattore di controllo è soprattutto geologico, nel caso delle sorgenti per affioramento della superficie piezometrica l'emergenza è condizionata dalla morfologia della superficie topografica. Manifestazioni di questo tipo si hanno quando la superficie topografica, frutto dell'evoluzione morfologica del territorio, porta in affioramento la piezometrica. La situazione idrogeologica preesistente è sempre caratterizzata dalla presenza, ad una profondità più o meno accentuata rispetto al p.c. di un acquifero tale che la posizione del suo substrato impermeabile non possa in alcun modo intervenire nel determinare l'emergenza di acqua sotterranea. Se intervengono fattori morfogenetici a far abbassare la superficie topografica fino ad intersecare la superficie piezometrica si manifestano sorgenti. La localizzazione delle sorgenti raramente è casuale: di solito si presentano dove l'azione erosiva è più marcata (valli fluviali, glaciali, conche lacustri, etc.)
Questa classe di sorgenti si divide in due sottoclassi, a seconda che l'acquifero che alimenta le scaturigini sia libero (Fig. 6.1.6 a) o in pressione (Fig. 6.1.6 b).
Fig. 6.1.6 – Schema di sorgenti per affioramento della superficie piezometrica in acquiferi liberi (a) e confinati (b) (da Civita, 2005 modificato).
6.1.4.1. Sorgenti dell'area oggetto di studio
Le otto sorgenti oggetto di studio, di cui in fig. 6.1.4.1.1 è riportata l'ubicazione, sono state sottoposte ad un monitoraggio della durata di un anno nel periodo mag. 2015 - apr. 2016 con lo scopo di meglio caratterizzare gli acquiferi e gli acquitardi secondo un approccio idrodinamico oltre che chimico-fisico.
Di seguito viene fornita una classificazione delle suddette emergenze su base genetica mentre per le altre tipologie di classificazione si rimanda ai capitoli successivi dal momento che si basano sull'analisi dei dati raccolti durante il monitoraggio.
Fig. 6.1.4.1.1 - Carta dell'ubicazione delle emergenze oggetto di studio ( SL2 = Salvalodi 2; TS = Tiglio Solatio; P1 = Papacqua 1; F1 = Fontini 1; G3 = Gusceglie 3; MdS = Madonna della Salute; D = Doccino; M = Massone;).
Sorgenti Salvalodi 2 - Tiglio Solatio
Fig. 6.1.4.1.2 - Stralcio della carta idrogeologica nella zona delle emergenze Salvalodi 2 e Tiglio Solatio (AC APA = acquicludo delle Argille a Palombini- in rosso; AQ MTV = acquifero del Flysch di Monteverdi Marittimo- in blu)
Fig. 6.1.4.1.3 - Sezione idrogeologica schematica delle sorgenti Salvalodi 2 e Tiglio Solatio (AC APA = acquicludo delle Argille a Palombini; AQ MTV = acquifero del Flysch di Monteverdi Marittimo; AC PGR = acquicludo delle Argilliti di Poggio Rocchino; AQ MLL = acquifero della Formazione di Monte Morello;)
La sorgente Salvalodi 2 (Fig. 6.1.4.1.2) è ubicata nel comune di Chianni, nel settore nord-est dell'area di studio in località Salvalodi, entro la formazione del Flysch di Monteverdi Marittimo a quota 485 m s.l.m. e mostra portate dell'ordine dei 30 l/min . Sulla base del contesto idrogeologico entro cui è inserita la sorgente, il limite che determina la venuta a giorno delle acque sotterranee si trova ad una quota altimetrica maggiore rispetto ai livelli impermeabili riconducibili a sovrascorrimenti di importanza regionale. E' ipotizzabile invece che il flusso verticale delle acque sia sbarrato da un livello a prevalente componente argillitica all'interno dell'eterogenea formazione del Flysch di Monteverdi Marittimo (Fig. 6.1.4.1.3). Secondo la schematizzazione proposta da Civita (1973) la sorgente Salvalodi 2 si inquadra verosimilmente nella tipologia di sorgente per limite di permeabilità. Nell'ambito di questo studio non è stato possibile stabilire se si tratti di un limite definito o indefinito dal momento che la venuta a giorno è intraformazionale e quindi potrebbe localizzarsi al contatto tra due diversi litotipi o all'interno dello stesso litotipo in corrispondenza del passaggio da un livello più fratturato ad uno meno fratturato.
La sorgente Tiglio Solatio (Fig. 6.1.4.1.2), ubicata poco più a sud-ovest della precedente, sempre nel comune di Chianni, è del tutto simile alla sorgente Salvalodi 2. Anch'essa si attesta entro la formazione del Flysch di Monteverdi Marittimo a quota 477 m s.l.m. con portate dell'ordine dei 30 l/min ed è ipotizzabile che venga a giorno laddove le acque sotterranee incontrano all'interno dell'eterogeneo Flysch calcareo-marnoso un livello a prevalente composizione argillosa poco o per nulla permeabile. Facendo riferimento alla classificazione genetica di Civita (1973), anche la sorgente Tiglio Solatio rientra nella tipologia per limite di permeabilità. Anche in questo caso valgono le stesse considerazioni fatte per la sorgente Salvalodi 2 ossia che nell'ambito del presente lavoro non è possibile definire se si tratti di un limite definito o indefinito.
Fontini 1
Fig. 6.1.4.1.4 - Stralcio della carta idrogeologica nella zona della sorgente Fontini 1 (AC APA = acquicludo delle Argille a Palombini (azzurro chiaro perchè coperto da detrito); AT of = acquitardo ofiolitico - in giallo; AT DSD = acquitardo dei Diaspri – in giallo)
Fig. 6.1.4.1.5 - Sezione idrogeologica schematica della sorgente Fontini 1 (AC APA = acquicludo delle Argille a Palombini; AT of = acquitardo delle ofioliti; AT DSD = acquitardo dei Diaspri; AQ CCL = acquif ero dei Calcari a Calpionelle;).
La sorgente Fontini 1 (Fig. 6.1.4.1.4) è ubicata nel comune di Castellina Marittima, sulle pendici sud-ovest del Poggio dei Fontini a quota 523 m s.l.m. con portate dell'ordine dei 30 l/min. La venuta a giorno si ha in corrispondenza del contatto tra i Basalti e le Argille a Palombini (Fig. 6.1.4.1.5). E' ipotizzabile che il contatto tra l'acquitardo dei Basalti e l'acquicludo delle Argille a Palombini costituisca una soglia di permeabilità. Secondo la classificazione proposta da Civita (1973) la sorgente Fontini 1 può essere classificata come sorgente per soglia di permeabilità sottoposta.
Madonna della Salute
Fig. 6.1.4.1.6 - Stralcio della carta idrogeologica nella zona delle emergenze Massone, Madonna della Salute, Gusceglie 3 e Fontini 1 (AC APA = acquicludo delle Argille a Palombini - in azzurro chiaro se coperto da detrito-; AT of = acquitardo delle ofioliti – in giallo; AT DSD = acquitardo dei Diaspri - in giallo)
Fig. 6.1.4.1.7 - Sezione idrogeologica schematica della sorgente Madonna della Salute (AC APA = acquicludo delle Argille a Palombini; AT of = acquitardo delle ofioliti)
La sorgente Madonna della Salute (Fig. 6.1.4.1.6) è ubicata in località Nocolino di Sotto, a quota 353 m s.l.m e mostra portate dell'ordine dei 100 l/min. La sorgente si origina laddove il contatto circa orizzontale tra Basalti e Argille a Palombini taglia il profilo morfologico (Fig. 6.1.4.1.7). La sorgente per le condizioni geologiche dalle quali si origina è inquadrabile, secondo Civita (1973), nella tipologia per limite di permeabilità definito. La venuta a giorno delle acque si manifesta al passaggio tra l'acquitardo dei Basalti e l'acquicludo delle Argilliti a Palombini.
Gusceglie 3
Fig. 6.1.4.1.8 - Sezione idrogeologica schematica della sorgente Gusceglie 3 (AC APA = acquicludo delle Argille a Palombini; AT of = acquitardo delle ofioliti)
La sorgente Gusceglie 3 (Fig. 6.1.4.1.6) è ubicata nel comune di Castellina Marittima, in località Gabbriggioli, a quota 443 m s.l.m con portate dell'ordine dei 25 l/min. Geologicamente questa sorgente si colloca al contatto tra i Basalti e le Argille a Palombini (Fig. 6.1.4.1.8).
La venuta a giorno dell'acqua è da imputare al fatto che essa circola entro l'acquitardo rappresentato dalla formazione dei Basalti ed emerge in corrispondenza della soglia di permeabilità imposta dalla presenza del sottostante acquicludo delle Argille a Palombini. Secondo i criteri stabiliti da Civita (1973), la sorgente è classificabile come sorgente per soglia di permeabilità sottoposta.
Massone
Fig. 6.1.4.1.9 - Sezione idrogeologica schematica della sorgente Massone (AC APA = acquicludo delle Argille a Palombini; AT of = acquitardo delle ofioliti)
La sorgente Massone si colloca lungo le pendici SO di Poggio il Gabbrone nel comune di Riparbella a quota 304 m s.l.m. (Fig. 6.1.4.1.6). La sorgente, la sola tra quelle campionate che si attesta entro la formazione delle Serpentiniti, con portate dell'ordine dei 60 l/min, ha origine in corripondenza del contatto tettonico che separa la formazione serpentinitica dalla sottostante formazione delle Argille a Palombini (Fig. 6.1.4.1.9).
Per la natura del contatto esistente tra i due diversi litotipi è possibile ipotizzare che l'acqua che circola nell'acquitardo delle Serpentiniti emerga a causa della soglia di permeabilità imposto dalla presenza delle Argille a Palombini. Dalle seguenti considerazioni la sorgente è classificabile come sorgente per soglia di permeabilità sottoposta.
Papacqua 1
Fig. 6.1.4.1.10 - Stralcio della carta idrogeologica nella zona della sorgente Papacqua 1 (AC APA = acquicludo delle Argille a Palombini – in rosso; AQ CCL = acquifero dei Calcari a Calpionelle - in blu; AT of = acquitardo delle ofioliti - in giallo; AT DSD = acquitardo dei Diaspri – in giallo).
Fig. 6.1.4.1.11- Sezione idrogeologica schematica della sorgente Papacqua 1 (AC APA = acquicludo delle Argille a Palombini; AT of = acquitardo delle ofioliti; AT DSD = acquitardo della Formazione dei Diaspri; AQ CCL = dei Calcari a Calpionelle)
La sorgente Papacqua 1 (Fig. 6.1.4.1.10) è ubicata nell'omonima località a nord-est rispetto all'abitato di Castellina Marittima e a quota 384 m s.l.m con portate dell'ordine dei 100 l/min. Si colloca al contatto tra il Calcare a Calpionelle e le Argille a Palombini laddove questo interseca con giacitura a reggipoggio il profilo del versante limitando lateralmente l'acquifero calcareo (Fig. 6.1.4.1.11). Con riferimento alla carta idrogeologica, infatti, il Calcare a Calpionelle è stato classificato come acquifero, mentre le Argille a Palombini come acquicludo. Per quanto concerne la classificazione genetica la sorgente si inquadra nella tipologia per soglia di permeabilità sottoposta.
Doccino
Fig. 6.1.4.1.13 - Stralcio della carta idrogeologica nella zona di emergenza della sorgente Doccino (AC APA = acquicludo delle Argille a Palombini- in rosso; AT of = acquitardo delle ofioliti- in giallo)
Fig. 6.1.4.1.14 - Sezione idrogeologica schematica della sorgente Fontini 1 (AC APA = acquicludo delle Argille a Palombini; AT of = acquitardo delle ofioliti; AT DSD = acquitardo della Formazione dei Diaspri; AQ CCL = dei Calcari a Calpionelle)
La sorgente Doccino si colloca sulle pendici sud-orientali di Poggio Malconsiglio, a quota 469 m s.l.m.m. nel comune di Riparbella (Fig. 6.1.4.1.13). La venuta a giorno, con portate dell'ordine dei 110 l/min si manifesta in corrispondenza del contatto tettonico tra la formazione dei Basalti Porfirici, che dal punto di vista idrogeologico è classificata come acquitardo, e le sottostanti Argille a Palombini, costituenti l'acquicludo (Fig. 6.1.4.1.14). Il contatto in questione con giacitura reggipoggio rispetto al profilo del versante fa ipotizzare per la sorgente un'origine per soglia di permeabilità sottoposta.
