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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¨´ occidentale di tale area (zone di Casciana Terme, Chianni e Montecatini Val di Cecina) realizzato attraverso l¡¯integrazione di metodologie geochimiche, isotopiche ed idrogeologiche.
Per quanto riguarda la fase geochimica del lavoro, sono stati campionati ed analizzati 17 punti d¡¯acqua. Le analisi sono state eseguite in parte direttamente in campagna, dove sono stati determinati i valori di pH, temperatura, conducibilit¨¤ ed alcalinit¨¤, ed in parte nel laboratorio acque del dipartimento di Scienze della Terra, dove, attraverso la cromatografia ionica e la spettrofotometria a luce visibile, sono stati determinati gli elementi maggiori e minori. I dati ottenuti sono stati elaborati, attraverso software specifici allo scopo di caratterizzare gli acquiferi.
Relativamente allo studio isotopico sono stati determinati, per ogni campione, i tenori in ossigeno-18 e deuterio. In questa fase, ¨¨ stato possibile calcolare le quote delle aree di ricarica delle sorgenti termo-minerali, attraverso i rapporti ¦Ä18O e ¦Ä2H delle acque fredde e scarsamente mineralizzate, prelevate da piccole sorgenti a diversa quota. 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 9,6 e 36,2 ¡ãC, una conducibilit¨¤ compresa tra i 0,529 e 125,3 mS/cm e un pH variabile tra 6,56 e 8,62.
Per la classificazione di queste acque sono stati utilizzati il diagramma quadrato di Langelier-Ludwig e i diagrammi triangolari anionico e cationico, che hanno permesso di identificare quattro famiglie chimiche: 1) solfato alcalino terrosa, 2) clorurato alcalina 3) bicarbonato alcalina, 4) bicarbonato alcalino terrosa.
Parte 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. 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 450 m circa; queste non consentono, quindi, di individuare un preciso bacino di alimentazione, in quanto queste quote sono compatibili con gli affioramenti calcarei della Falda Toscana presenti nella Toscana meridionale a sud dell¡¯Arno, che possono costituire importanti zone di ricarica per questi acquiferi. Inoltre la quota ¨¨ compatibile anche con gli affioramenti del Flysch ad Elmintoidi 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 orientale, una carta della permeabilit¨¤, al fine di evidenziare le possibili zone di ricarica delle falde termo-minerali che alimentano le sorgenti studiate, inoltre, sono state eseguite una serie di sezioni geologiche al fine di ricostruire i possibili circuiti e strutture. 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, del collega Samuele Morandi, che ha studiato le acque termo-minerali della zona orientale, ¨¨ 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.