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Dipartimento di Scienze Biologiche, Geologiche e Ambientali

Idrogeologia Carsica

Idrogeologia carsica

L’idrogeologica carsica si occupa di come le acque sotterranee attraversino e interagiscano con rocce solubili, principalmente carbonatiche (calcari e dolomie), ma anche quarzo-arenitiche, ed evaporitiche come gessi e salgemma. Il comportamento idrogeologico delle rocce solubili come quelle carbonatiche, evaporitiche e quarzo-arenitiche è strettamente legato alla geomorfologia delle aree carsiche. La tipica morfologia esterna di queste zone, caratterizzate da doline, inghiottitoi e grotte, è il risultato dell’evoluzione idrogeologica di questi acquiferi nel tempo. La risposta delle sorgenti, agli eventi infiltrativi, può essere molto diversa, ma è sempre caratterizzata da più o meno rapidi incrementi di portata e notevoli variazioni geochimiche delle acque. Questi acquiferi sono anche molto vulnerabili agli eventuali inquinamenti, e la loro gestione sostenibile è di fondamentale importanza per la salvaguardia di queste risorse idriche spesso notevoli. Anche se già utilizzati per uso idropotabile (circa il 25 % delle acque potabili nel mondo derivano da aree carsiche), esistono ancora notevoli margini per l’ampliamento di approvvigionamento.

Gli studi, spesso multidisciplinari, comprendono analisi fisico-chimiche e microbiologiche delle acque, la geochimica isotopica, le colorazioni con traccianti artificiali e naturali, la costruzione di modelli idrodinamici, tutti basati su una buona conoscenza delle condizioni geologico-strutturali degli ammassi carsificati e della presenza di dreni accessibili (grotte attive). In genere gli studi coinvolgono speleologi e organizzazioni speleologiche locali.

Negli ultimi anni gli studi si sono interessati all’idrogeologia dei sistemi carsici in rocce evaporitiche (Piemonte ed Emilia Romagna), ad alcune aree carsiche prealpine e montane (Cansiglio, Alburni, Sardegna), e ad episodi di inquinamento in Sicilia.

Diversi Siti Natura 2000 dell’Emilia-Romagna coinvolti all’interno di un progetto Europeo “Life + Gypsum”, sono stati monitorati e studiati a livello geochimico-idrogeologico e microbiologico dal 2010 al 2015, e hanno contribuito a discriminare le zone di contaminazione antropica da quella naturale. 

Nelle Filippine, nel sistema carsico del Puerto Princesa Underground River, sono state eseguite analisi chimiche sulle acque e monitoraggi in continuo dei parametri fisico-chimici, per comprendere il funzionamento di questo estuario sotterraneo in varie condizioni idrologiche (piene, morbide e magre) ed in relazione alle maree. Nelle rocce quarzo-arenitiche del Venezuela (Tepui) sono state eseguite analisi chimiche delle acque per comprendere l’importanza della dissoluzione nella genesi delle grotte in questa litologia.

Negli ultimi tempi le ricerche si stanno occupando anche del flusso vadoso nella rete di microfratture e piccoli condotti carsici in alcuni sistemi carsici italiani, con studi di tipo idrogeochimico e isotopico, e modelli idrodinamici.

Pubblicazioni rilevanti (anni 2010-2016):

  • Vigna Bartolomeo, Fiorucci Adriano, Banzato Cinzia, Forti Paolo, De Waele Jo (2010) - Hypogene gypsum karst and sinkhole formation at Moncalvo (Asti, Italy). Zeitschrift fur Geomorphologie N.F., 54, suppl. 2, pp. 285-306.
  • De Waele Jo, Martina Mario L.V., Sanna Laura, Cabras Salvatore, Cossu Q. Antonello (2010) - Flash flood hydrology in karstic terrain: Flumineddu Canyon, central-east Sardinia. Geomorphology, 120, pp. 162-173.
  • Vigna Bartolomeo, Fioraso Gianfranco, De Waele Jo, Banzato Cinzia (2010) - Evolution of karst in Messinian gypsum (Monferrato, Northern Italy). Geodinamica Acta, 23(1-3), pp. 29-40.
  • Chiesi Mauro, Forti Paolo, De Waele Jo (2010) – Origin and evolution of a salty gypsum/anhydrite karst spring: the case of Poiano (Northern Apennines, Italy). Hydrogeology Journal, 18, pp. 1111-1124.
  • Mecchia Marco, Sauro Francesco, Piccini Leonardo, De Waele Jo, Sanna Laura, Tisato Nicola, Lira Jesus, Vergara Freddy (2014) - Geochemistry of surface and subsurface waters in quartz-sandstones: significance for the geomorphic evolution of tepui table mountains (Gran Sabana, Venezuela). Journal of Hydrology 511, pp. 117-138.
  • Tedeschi Leonardo, D'Angeli Ilenia Maria, Vigna Bartolomeo, Dalmonte Claudio, De Waele Jo (2015) - Comportamento idrogeologico di alcune risorgenti carsiche nei gessi dell'Emilia-Romagna. In: De Nitto Laura, Maurano Francesco, Parise Mario (Eds.), Atti del XXII Congresso Nazionale di Speleologia – Euro Speleo Forum 2015 “Condividere i dati”, Pertosa-Auletta (SA) 30 maggio-2 giugno 2015, Memorie dell’Istituto Italiano di Speleologia, Serie II, vol. 29, pp. 399-404.
  • Ruggieri Rosario, Forti Paolo, Antoci Maria Lucia, De Waele Jo (2016) - Accidental contamination during hydrocarbon exploitation and the rapid transfer of heavy-mineral fines through an overlying highly karstified aquifer (Paradiso Spring, SE Sicily). Journal of Hydrology (accepted November 2016).
  • Sanna Laura, De Waele Jo (2017) - Preliminary Data on the Groundwater Geochemistry of Su Bentu Cave (Sardinia, Italy). In: Renard P. & Bertrand C. (Eds.), EuroKarst 2016, Neuchâtel, Advances in Karst Science. Springer, Switzerland, pp. 295-302.

  • Filippini M., Squarzoni G., De Waele J., Fiorucci A., Vigna B., Grillo B., Riva A., Rossetti S., Zini L., Casagrande G., Stumpp C., Gargini A. (2018): Differentiated spring behavior under changing hydrological conditions in an alpine karst aquifer. Journal of Hydrology, 556, pp. 572-584.