• precursori idrogeochimici
• Pieve Fosciana

L’obiettivo di questa tesi è quello di offrire un contributo alla conoscenza del sistema idrotermale di Pieve Fosciana, ai fini di testare l’idoneità di questa sorgente al suo inserimento in una rete di monitoraggio idrogeochimico dei precursori sismici.
Il lavoro svolto si inserisce in un progetto finanziato dalla Regione Toscana la cui finalità è la “Realizzazione di una rete di monitoraggio geochimico in Garfagnana e Lunigiana allo scopo di studiare possibili relazioni tra variazioni di chimismo delle acque ed eventi sismici”.
La rete di monitoraggio è costituita da cinque stazioni automatiche, tra cui la stessa di Pieve Fosciana, che acquisiscono in continuo (una misura al secondo) i dati di T, pH, Eh, conducibilità elettrica e le concentrazioni di CO2 e CH4 nei gas disciolti nelle acque.
La stazione di Pieve Fosciana, installata alla fine del 2002, si integra con quella preesistente dell’Arpa Emilia-Romagna che è costituita da una sonda calata direttamente in pozzo e che rileva T, Conducibilità elettrica, Eh e pH.. La Stazione dell’IGG-CNR misura in continuo le concentrazioni di CO2 e CH4 nei gas disciolti ed i valori di T e pH dell’acqua in una cella attigua a quella di riequilibrazione dei gas. Questi ultimi due parametri sono essenziali per un controllo incrociato sui valori di CO2 acquisiti dalla stazione stessa.

Il lavoro è stato svolto seguendo le fasi seguenti:
a) Ricerca bibliografica riguardante la geologia, la geologia strutturale, l’idrogeologia, l’idrogeochimica della valle del Serchio.
b) Monitoraggio discreto. Campionamento e misurazione diretta sul terreno di T, pH, conducibiltà elettrica e alcalinità della sorgente termale di Pieve Fosciana. I campionamenti sono stati effettuati con cadenza mensile, parallelamente al monitoraggio continuo.
c) Campionamento di sorgenti fredde. Per studiare eventuali processi di mescolamento con le acque di circolazione superficiale, sono stati campionati nell’estate 2004 sei punti sorgivi presenti nell’area in esame.
d) Analisi di laboratorio. Le analisi chimiche sono state effettuate presso l’IGG-CNR, Pisa, utilizzando la cromatografia ionica (per la determinazione di cloruri, nitrati e solfati), la spettrofotometria ad assorbimento atomico (Na, K, Ca, Mg), la spettrofotometria VIS (B e SiO2) e l’elettrodo specifico per il F. Relativamente alla sorgente di Pieve Fosciana è stata effettuata anche l’analisi isotopica (δ18O, δD e Trizio)
e) Elaborazione dei dati chimici e chimico-fisici dei campionamenti mensili. Le acque sono state classificate mediante i diagrammi quadrangolari di Langelier-Ludwig (1942) e sono stati studiati eventuali processi di mescolamento mediante opportune sezioni delle rispettive piramidi composizionali LL, nonché mediante appropriati diagrammi binari. Sono state valutate le condizioni di saturazione rispetto alla paragenesi mineralogica che costituisce presumibilmente il serbatoio carbonatico-evaporitico (anidrite, calcite, dolomite ord., dolomite dis, gesso, fluorite e fasi della silice) tramite il programma di speciazione/saturazione EQ3NR (Wolery, 1992).
f) Elaborazione dei dati acquisiti in continuo dalla stazione di monitoraggio nel periodo 2003-2004. I segnali di T, pH, %CO2 e %CH4, dopo essere stati validati mediante calibrazioni e comparazione con i dati del monitoraggio discontinuo, nonché filtrati con lisciamento a mediane mobili (per eliminare eventuali outlier), sono stati analizzati con tecniche statistiche, per evidenziare trend e periodicità nell’andamento delle serie temporali. I trend sono stati ricercati con la tecnica dei minimi quadrati, le periodicità (di breve e lungo periodo) con le autocorrelazioni e le tecniche della trasformata di Fourier. Infine, si è provveduto alla ricerca di variazioni anomale, intese come variazioni del parametro considerato al di fuori del campo di variabilità normalmente osservato (assunto nell’intervallo , dove è il valor medio e è la deviazione standard di una data popolazione).


Risultati
Le acque della sorgente termale di Pieve Fosciana hanno composizione clorurato sodica, con una temperatura di emergenza intorno ai 36°C e una salinità di circa 6 gr/l. La variabilità stagionale di tutti i parametri analizzati è tanto modesta da confondersi con l’errore analitico. Ciò suggerisce che le acque di Pieve Fosciana non vengano direttamente influenzate dalle piogge che ricaricano la circolazione superficiale locale, in accordo con il modello idrostrutturale della sorgente stessa.
Il quadro idrogeochimico delineato dal monitoraggio discreto e continuo, inserito nel contesto idrostrutturale, ha permesso di elaborare un modello di circolazione per il sistema idrotermale di Pieve Fosciana, che si inquadra nel più generale modello idrogeochimico del Graben del Serchio: le acque in questione acquisiscono le proprie caratteristiche di chimismo e temperatura all’interno del Serbatoio carbonatico profondo (Scp), costituito dalle formazioni carbonatiche-evaporitiche mesozoiche; esse risalgono poi lungo le fasce cataclastiche associate ai sistemi delle faglie dirette antitetiche del Semigraben del Serchio che interessano le formazioni pre-orogenetiche della Copertura impermeabile (Ci), mantenendo praticamente inalterate le caratteristiche termiche e chimiche acquisite nel serbatoio. Il tratto terminale della risalita, attraverso il “camino” formatosi nei depositi lacustri post-estensionali, ne garantisce ulteriormente l’isolamento dalle acque fredde di circolazione superficiale. Grazie a queste caratteristiche la sorgente di Pieve Fosciana si presenta come un sito ideale per lo studio dei precursori idrogeochimici dei terremoti.