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SEDUTA DI LAUREA DEL 28/01/2005


Candidato: Samuele Morandi Relatori: Prof. Alessandro Sbrana,
Prof. Alberto Puccinelli,
Ing. Mario Mussi

Controrelatore: Prof. Giovanni Raggi Correlatori: Dott. Luciano Giuntini,
Dott. Geoffrey Giudetti


STUDIO SULLE ACQUE TERMALI E MINERALI DELLE ZONE DI MONTAIONE E GAMBASSI TERME

Il presente lavoro fa parte di uno studio eseguito sulle acque termo-minerali della Toscana centro-occidentale compresa tra il fiume Arno a Nord, il fiume Elsa ad Est, il fiume Cecina a Sud e le valli del Tora e del Fine ad Ovest. Questa tesi riguarda, in particolare, lo studio delle acque termali e minerali della parte pi¨´ orientale di tale area (zone di Montaione e Gambassi Terme) realizzato attraverso l¡¯integrazione di metodologie geochimiche isotopiche ed idrogeologiche.
Per quanto riguarda la fase geochimica del lavoro, sono stati campionati ed analizzati 27 punti d¡¯acqua; le analisi si sono svolte in parte direttamente in campagna, determinando i valori di pH, temperatura, conducibilit¨¤ ed alcalinit¨¤, ed in parte nel laboratorio acque del dipartimento di Scienze della Terra, dove, sono stati determinati gli elementi maggiori e minori attraverso la cromatografia ionica e la spettrofotometria a luce visibile. I dati ottenuti sono stati elaborati, attraverso software specifici allo scopo di caratterizzare gli acquiferi.
Per lo studio isotopico sono stati determinati, per ogni campione, i tenori in ossigeno -18 e deuterio. In questa fase, attraverso i rapporti ¦Ä18O e ¦Ä2H delle acque fredde e scarsamente mineralizzate, prelevate da piccole sorgenti a diversa quota, ¨¨ stato possibile calcolare le quote delle aree di ricarica delle sorgenti termo-minerali. Inoltre, su alcuni campioni di acque termo-minerali, selezionati in maniera opportuna, ¨¨ stato determinato il contenuto in tritio, che consente di stimare i tempi di circolazione di queste acque nel sottosuolo.
Le acque campionate sono caratterizzate da una temperatura compresa tra 12 e 34,9 ¡ãC, una conducibilit¨¤ compresa tra i 0,693 e 22,8 mS/cm e un pH variabile tra 6,07 e 8,44.
Per la classificazione di queste acque ¨¨ stato utilizzato il diagramma quadrato di Langelier-Ludwig, che ha permesso di identificare quattro famiglie chimiche: 1) solfato alcalino terrosa, 2) clorurato alcalina 3) bicarbonato alcalina, 4) bicarbonato alcalino terrosa.
La maggioranza delle sorgenti termo-minerali studiate appartiene alla prima famiglia. Questo chimismo riflette una circolazione di queste acque all¡¯interno di formazioni carbonatico-evaporitiche, in particolare all¡¯interno del calcare cavernoso. Alla circolazione all¡¯interno delle evaporiti del Trias, sono comunque state attribuite anche alcune delle acque a chimismo bicarbonato alcalino terroso. Le altre sorgenti, pi¨´ o meno mineralizzate, acquisiscono un chimismo che riflette le condizioni geologiche locali, in particolare quelle a bassa salinit¨¤ presentano un chimismo bicarbonato alcalino terroso, tipico di circolazioni brevi e superficiali.
L¡¯origine meteorica delle acque in esame, ¨¨ ben descritta dal diagramma ¦Ä18O / ¦Ä2H dove ¨¨ riportata la retta di correlazione ¦Ä18O/ ¦ÄD valida per le acque di precipitazione del bacino del Mediterraneo centrale. Inoltre, in base ai gradienti ¡°¦Ä18O / altitudine¡± e ¡°¦ÄD / altitudine¡±, trovati attraverso lo studio isotopico delle acque superficiali, ¨¨ stata calcolata, per ognuna delle sorgenti termo-minerali, una quota media di infiltrazione. Le altezze trovate si aggirano intorno ai 400 m circa; queste non consentono, quindi, di individuare un preciso bacino di alimentazione, in quanto queste quote sono compatibili con gli affioramenti calcarei presenti nella Toscana meridionale a sud dell¡¯Arno, che possono costituire importanti zone di ricarica per questi acquiferi. Inoltre la quota ¨¨ compatibile con gli affioramenti del Flysch di Montaione delle Liguridi, che localmente possono contribuire alla ricarica dell¡¯acquifero. Dai tenori di ossigeno-18 e deuterio, ¨¨ stato inoltre osservato che alcune delle acque campionate, sono state interessate da fenomeni di frazionamento isotopico. In particolare alcuni campioni sono caratterizzati da un impoverimento di 18O, causato da interazione di queste acque con flussi di CO2; altri presentano un arricchimento in 18O. Il contenuto in Tritio, per la maggior parte delle acque studiate, ¨¨ prossimo a zero, il che indica tempi di circolazione sotterranee per queste acque superiori ai 50 anni.
Lo studio idrogeologico ¨¨ stato condotto realizzando per l¡¯intera area di studio, compresa quindi la zona occidentale, una carta della permeabilit¨¤, al fine di evidenziare le possibili zone di ricarica delle falde termo minerali che alimentano le sorgenti studiate e ricostruire i possibili circuiti e strutture attraverso una serie di sezioni geologiche. La carta ¨¨ stata ricavata dai dati inseriti e gestiti all¡¯interno di un GIS (Sistema Informativo Geografico), creato digitalizzando e georeferenziando, mediante l¡¯utilizzo del software ArcView 3.2 della ESRI, la geologia su supporto cartaceo della zona oggetto di questo studio, facente parte della Carta Geologica d¡¯Italia (fogli 112 Volterra e 113 Castelfiorentino). Inoltre sul GIS sono state riportate tutte le sorgenti ed i pozzi campionati e ad ognuno di essi ¨¨ stato associato un database con le analisi chimico-fisiche ed isotopiche effettuate nelle varie fasi di studio.
Sul GIS, ad ogni formazione geologica, ¨¨ stato associato quindi il tipo ed il grado di permeabilit¨¤ assoluto all¡¯interno del database creato.
Inoltre a conclusione del lavoro, sono state elaborate delle schede riassuntive per ognuna delle sorgenti termo-minerali studiate, in cui vengono correlati tra loro i dati ottenuti in tutte le fasi di studio, in modo da poter interpretare e spiegare quanto osservato sul terreno ed in laboratorio.
Infine, correlando i dati conseguiti nelle singole fasi di questo lavoro, con i risultati ottenuti dalla tesi, a questa parallela, della collega Elisa Mariottini, che ha studiato le acque termo-minerali della zona occidentale, ¨¨ stato possibile confermare l¡¯esistenza di un unico acquifero, gi¨¤ noto in letteratura come acquifero carbonatico toscano, che si estende da sud del fiume Arno, interessando tutta la Toscana meridionale.