Gli acquiferi in travertino del Lazio: schemi idrogeologici e caratteristiche chimico-fisiche

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1 Rend. Online Soc. Geol. It., Vol. 27 (2013), pp , 30 figs., 1 tab. (doi: /ROL ) Società Geologica Italiana, Roma 2013 Gli acquiferi in travertino del Lazio: schemi idrogeologici e caratteristiche chimico-fisiche Cristina Di Salvo (*), Roberto Mazza (**) & Giuseppe Capelli (**) (*) Consiglio Nazionale delle Ricerche, IGAG, Montelibretti. cristina.disalvo@igag.cnr.it (**) LINQ, Laboratorio di Idrogeologia Numerica e Quantitativa, Dipartimento di Scienze, Università Roma Tre. Document type: Article. Manuscript history: received 15 November 2012; accepted 29 June 2013; editorial responsibility and handling by Andrea Billi and Luigi De Filippis. RIASSUNTO I depositi travertinosi sono una diretta conseguenza delle manifestazioni sorgive e rappresentano il litotipo che meglio esprime la velocità e la capacità che le acque sorgive hanno nel generare roccia in un indissolubile rapporto tra risorsa idrica e risorsa lapidea. Si individuano varie facies di travertino in relazione alla idrodinamica dei flussi che li generano, alle caratteristiche chimico-fisiche delle acque, ai contesti idrogeologici in cui si depositano e alle condizioni climatiche. Essi normalmente si presentano stratificati con intercalazioni frequenti di altri litotipi prodotti da processi fluviali, lacustri e vulcanici. I complessi travertinosi costituiscono degli acquiferi caratterizzati da elevata permeabilità sia primaria (per porosità), che secondaria (per fratturazione e carsismo). Quando le emergenze che li hanno generati si esauriscono, essi divengono una testimonianza di quello che era stato un fenomeno di emergenza, che potremmo chiamare paleosorgente. In queste condizioni, i depositi di travertino, anche se non sono più ricaricati dai flussi idrici sotterranei che li generarono, seguitano ad essere degli acquiferi normalmente ricaricati da precipitazioni. Relativamente alla Regione Lazio questi depositi, pur avendo una limitata estensione, presentano una grande diffusione; in relazione allo spessore, i banchi di travertino possono costituire corpi potenti fino ad un centinaio di metri. In generale, considerandoli come acquiferi essi sono caratterizzati da permeabilità medio-alta ed ospitano sia falde libere che confinate. Nel Lazio gli ambienti di formazione sono connessi sia a circuiti geotermici che carsici, ma molti bacini di formazione non sono più attivi, nel senso che non vi si formano depositi attuali (Fiano-Soratte, Cisterna, Sora ecc.). In molti bacini, invece, se pure in maniera ridotta rispetto ad un passato più o meno recente, si osservano ancora fenomeni di travertinizzazione a ridosso delle emergenze e nelle depressioni lacustri o in quelle canalizzate (Acque Albule, bacino di Viterbo, Piana di Cotilia, Piana di Cassino, Piana di Sora-Fibreno). Nei decenni passati gli acquiferi in travertino sono stati studiati con i metodi della idrogeologia quantitativa prevalentemente da enti di gestione della acque e del territorio ACEA, Cassa per il Mezzogiorno) e secondariamente da laboratori di ricerca. In questa nota viene presentato un quadro generale relativo alla presenza di acquiferi in travertino nella Regione, unitamente ad alcuni casi di studio che costituiscono degli approfondimenti, sia in relazione agli schemi geologici, sia in relazione alle metodologie utilizzate. I case history appartengono sia ad ambienti di formazione termali (Fiora-Monte Fumaiolo; alto strutturale di Monte Razzano; Acque Albule; Cisterna), che carsici (Cotilia-Peschiera, Tufano-Anagni). I livelli tematici che supportano questi studi sono relativi a: assetto geologico strutturale, geomorfologia, geofisica, assetto idrogeologico e caratterizzazione geochimica. Il bacino delle Acque Albule è il più famoso tra quelli considerati e costituisce un grande laboratorio scientifico a cielo aperto. In relazione a ciò viene maggiormente sviluppata l analisi di questo singolare contesto geologico che nell ultimo decennio è stato oggetto di studi approfonditi finanziati e favoriti dagli imprenditori del travertino e più specificamente dal Centro di Valorizzazione del Travertino Romano. Nel bacino di Tivoli sono ubicate emergenze idriche termali a bassa entalpia che complessivamente sviluppano una portata di circa 5000 l/s. La ricarica di queste sorgenti si genera nei Monti Sabini meridionali (Lucretili, Tiburtini, Predestini) e si trasmette alle sorgenti attraverso un potente fenomeno di sifonamento al di sotto di complessi neogenici prevalentemente coesivi tettonizzati. Gli usi attuali di queste acque sono molto diversificati e comprendono tutte le tipologie: potabile, termale, agricolo, industriale e domestico. Il Laboratorio di Idrogeologia quantitativa di Roma Tre da circa dieci anni sta conducendo studi quantitativi sul bacino di ricarica e sul complesso acquifero dei travertini realizzando campagne di rilevamento idrogeologico, monitoraggio della falda dei travertini e modelli numerici per la simulazione del comportamento degli acquiferi. TERMINI CHIAVE: travertino, acquiferi, Lazio. INTRODUZIONE I depositi travertinosi sono una diretta conseguenza delle manifestazioni sorgive e rappresentano il litotipo che meglio esprime la velocità e la capacità che le acque sorgive hanno nel generare roccia, in un indissolubile rapporto tra risorsa idrica e risorsa lapidea. Si individuano varie facies di travertino in relazione alla idrodinamica dei flussi che li generano, alle caratteristiche chimico-fisiche delle acque, ai contesti idrogeologici in cui si depositano e alle condizioni climatiche. Essi, normalmente, si presentano stratificati con intercalazioni frequenti di altri litotipi, prodotti da processi fluviali, lacustri e vulcanici. I complessi travertinosi costituiscono degli acquiferi caratterizzati da elevata permeabilità, sia primaria (per porosità), che secondaria (per fratturazione e carsismo). Quando le emergenze che li hanno generati si esauriscono, essi divengono una testimonianza di quello che era stato un fenomeno di emergenza, che potremmo chiamare paleosorgente. In queste condizioni, i depositi di travertino, anche se non sono più ricaricati dai flussi idrici sotterranei che li generarono, seguitano ad essere degli acquiferi normalmente ricaricati da precipitazioni o, se soggiacenti, dalla circolazione

2 GLI ACQUIFERI IN TRAVERTINO DEL LAZIO 55 idrica sotterranea. Relativamente alla Regione Lazio questi depositi, pur avendo una limitata estensione, presentano una grande diffusione. Essi possono raggiungere lo spessore di circa 100 m, sono caratterizzati da permeabilità medio-alta ed ospitano sia falde libere che confinate. Nel Lazio gli ambienti di formazione sono connessi sia a circuiti geotermici che carsici, ma molti bacini di formazione non sono più attivi, nel senso che non vi si formano depositi attuali (Fiano-Soratte, Cisterna, ecc.). In molti bacini, invece, se pure in maniera ridotta, rispetto ad un passato più o meno recente, si osservano ancora fenomeni di travertinizzazione a ridosso delle emergenze e nelle depressioni lacustri o in quelle canalizzate (Acque Albule, bacino di Viterbo, Piana di Cotilia, Piana di Cassino, Piana di Sora-Fibreno). Nei decenni passati gli acquiferi in travertino sono stati studiati con i metodi della idrogeologia quantitativa, prevalentemente da enti di gestione dell acque e del territorio (ACEA, Cassa per il Mezzogior- no) e secondariamente da laboratori di ricerca. In questa nota viene presentato un quadro generale relativo alla presenza di acquiferi in travertino nella regione Lazio, unitamente ad alcuni casi di studio, che costituiscono degli approfondimenti, sia in relazione agli schemi geologici, sia in relazione alle metodologie utilizzate. I case history appartengono sia ad ambienti di formazione termali (Fiora-Monte Fumaiolo-Monte Canino; alto strutturale di Monte Razzano; Acque Albule), che carsici (Cotilia-Peschiera). I livelli tematici che supportano questi studi sono relativi all assetto geologico strutturale, alla geomorfologia, alla geofisica, all assetto idrogeologico, alla caratterizzazione chimico-fisica. Il bacino delle Acque Albule è il più famoso tra quelli considerati e costituisce un grande laboratorio scientifico a cielo aperto. In relazione a ciò viene maggiormente sviluppata l analisi di questo singolare contesto geologico che nell ultimo decennio è stato oggetto di studi approfonditi. Nel bacino di Tivoli sono ubicate emergenze idriche termali a bassa entalpia, che complessivamente sviluppano una portata di circa 5000 l/s. La ricarica di queste sorgenti si genera nei Monti Lucretili, Tiburtini, Prenestini e Cornicolani e si trasmette alle sorgenti attraverso un potente fenomeno di sifonamento al di sotto di complessi neogenici prevalentemente coesivi tettonizzati. Gli usi attuali di queste acque sono molto diversificati e comprendono tutte le tipologie: potabile, termale, agricolo, industriale e domestico. Il Laboratorio di Idrogeologia Numerica e Quantitativa di Roma Tre (LINQ) da circa dieci anni sta conducendo studi quantitativi sul bacino di ricarica e sul complesso acquifero dei travertini realizzando campagne di rilevamento idrogeologico, monitoraggio della falda dei travertini e modelli numerici per la simulazione del comportamento degli acquiferi. UBICAZIONE DEI DEPOSITI TRAVERTINOSI Nella Regione Lazio i depositi di travertino affiorano in maniera distribuita in tutto il territorio (Fig. 1). Appare evidente, considerando lo schema idrogeologico regionale, che i bacini di formazione sono prevalentemente ubicati ai margini di unità idrogeologiche appartenenti al dominio vulcanico e carbonatico, anche se non sempre le loro posizioni coincidono con le emergenze basali attuali delle falde di tali idrostrutture. In alcuni casi, in effetti, i travertini costituiscono dei depositi formati da paleosorgenti e testimoniano l evoluzione degli Fig. 1 - Ubicazione dei depositi travertinosi della Regione Lazio; il numero richiama i casi di studio considerati. (1) Area del Fiume Fiora-Monte Fumaiolo-Monte Canino; (2) Area di Monte Razzano-Viterbo; (3) Area di Cotilia-Peschiera; (4) Bacino delle Acque Albule.

3 56 c. di salvo et alii Fig. 2 - Schema di circolazione sotterranea che porta alla formazione dei depositi travertinosi (modificato da Minissale et al., 2002). schemi di circolazione negli ultimi mila anni, a seguito di eventi geodinamici che hanno modificato le geometrie delle strutture. I grandi depositi di travertino sono sempre associati alla presenza di acque carboniche ed alla risalita di CO 2 (Fig. 2). La circolazione di questo gas è favorita dalla presenza di superfici tettoniche e di falde acquifere in pressione che in esse circolano. Nel Lazio i grandi depositi sono sempre connessi alla circolazione idrica nei carbonati, anche quando le manifestazioni si trovano nel dominio vulcanico. Essi sono l espressione in superficie della presenza di serbatoi geotermici profondi. Gli andamenti delle linee di isovalori di temperatura, conducibilità e ph, sono molto indicativi in tal senso. Grazie all analisi strumentale di detti valori misurati in un elevato numero di pozzi rilevati, utilizzando metodi di interpolazione statistica, sono state costruite le carte relative a questi tre parametri. Le acque dell acquifero vulcanico, provenienti dall infiltrazione meteorica, si miscelano con quelle termali in pressione che risalgono le superfici di discontinuità tettonica unitamente a fasi gassose (prevalentemente CO 2, Chiodini et al., 2004). Tali fluidi vanno a modificare nell intorno dei punti di risalita, le caratteristiche delle acque del serbatoio superficiale, non tanto per quanto riguarda la composizione chimica (essendo le acque di ambedue gli acquiferi caratterizzate da un chimismo bicarbonatico), ma per quanto riguarda la temperatura, la salinità ed il ph. La CO 2 solubilizzandosi e dissociandosi negli acquiferi in funzione della propria pressione parziale, regola strettamente il ph delle soluzioni, facendo aumentare l aggressività delle acque nei confronti delle rocce con cui queste vengono a contatto. Vengono così portati in soluzione i cationi più mobili (Ca ++ e Mg ++, o Na + e K + ) mediante processi di alterazione e dissoluzione dei minerali delle rocce (Minissale et al., 2002). Le anomalie di temperatura, ph e conducibilità rilevate nelle acque di falda sono dovute alla risalita di fluidi gassosi. La forma e l estensione dei plume di temperatura, di conducibilità e di ph sono condizionate sia da motivi strutturali, sia da motivi idrogeologici. Infatti, la presenza di faglie e fratture determina la risalita di fluidi profondi, mentre la diffusione di questi ultimi nelle acque superficiali è condizionata da elementi quali velocità e direzione della falda, spessore del saturo, spartiacque idrogeologico, variazioni di gradiente idraulico. AREA DEL FIUME FIORA MONTE FUMAIOLO MONTE CANINO Questo bacino è posto a nord-ovest della regione, al confine con la Toscana, in un contesto fortemente tettonizzato. I depositi sono compresi tra la dorsale di Monte Canino Monte Fumaiolo ed il Fiume Fiora e derivano da sorgenti termali alimentate da un acquifero geotermico carbonatico studiato dall Enel (Buonasorte et al., 1987), che è stato raggiunto da alcuni pozzi in settori non molto lontani. Lungo la Valle del Fiume Fiora, per ampi tratti, i travertini ricoprono un esteso deposito lavico (Fig. 3). La falda ospitata da queste due litoformazioni è sostenuta da depositi alloctoni a bassa permeabilità che contemporaneamente confinano il serbatoio profondo, la cui area di ricarica è da identificare nelle dorsali carbonatiche di Monte Canino e Monte Fumaiolo (Duchi et al., 2003, Fig. 4). Dalla carta idrogeologica (Fig. 5) (Capelli et al., 2012) appare evidente che la circolazione, provenendo dai Monti Vulsini posti a nord-est, si dirige verso le depressioni costituite dal Fiume Fiora e dal Torrente Timone, alimentando il flusso di base di questi due corsi che sul margine dell affioramento travertinoso si incrementano complessivamente di circa 1000 l/s. I gradienti piezometrici, all interno del complesso ad alta permeabilità costituito da lave e travertini, si mantengono bassi a seguito dell alta permeabilità di queste litoformazioni. Nello stralcio della carta idrogeologica riportato in Fig. 5, compaiono i limiti del complesso idrogeologico descritto. A ridosso di Monte Canino, in alcuni pozzi per acqua privati, sono state rilevate temperature comprese tra 30 e 45 C. La termalità e la conducibilità elettrica rimangono anomale ed elevate all interno di tutto il deposito travertinoso, probabilmente a causa della risalita di fluidi endogeni caldi lungo superfici tettoniche (Figg. 7 e 8).

4 GLI ACQUIFERI IN TRAVERTINO DEL LAZIO 57 Fig. 3 - L immagine mostra il contatto stratigrafico tra il complesso travertinoso e quello lavico (Fiume Fiora) Fig. 4 - Modello schematico di circolazione dei fluidi nell area dei Monti Vulsini.

5 58 c. di salvo et alii Fig. 5 - Carta idrogeologica dell area del Fiume Fiora-Monte Fumaiolo (estratto da Capelli et al., 2012). Vedi legenda in Fig. 6.

6 Fig. 6 - Legenda relativa alla carta idrogeologica (estratto da Capelli et al., 2012). GLI ACQUIFERI IN TRAVERTINO DEL LAZIO 59

7 60 c. di salvo et alii Fig. 7 - Andamento delle linee isoterme in relazione alla maglia di rilevamento. Fig. 8 - Andamento delle linee isoconduttive in relazione alla maglia di rilevamento..

8 GLI ACQUIFERI IN TRAVERTINO DEL LAZIO 61 AREA DI MONTE RAZZANO VITERBO L assetto idrogeologico dell area è governato essenzialmente da motivi strutturali e solo secondariamente dalle caratteristiche di permeabilità dei vari complessi idrogeologici. Le culminazioni del substrato prevulcanico, solo in piccola parte affiorante, determinano la presenza e la disposizione degli alti piezometrici che coronano le depressioni strutturali. Nell area considerata questi rilievi sepolti fungono da limiti a flusso nullo ed indirizzano il drenaggio sotterraneo della falda regionale verso (Fig. 9): (a) la costa tirrenica, alimentando il bacino del Lago di Bolsena e l alveo del Fiume Marta e dei suoi affluenti. Particolarmente copioso risulta il drenaggio di subalveo nei Torrenti Leia e Traponzo, che cumulativamente assomma a circa 1000 l/s; (b) il Fiume Tevere, sostenendo la portata dei Torrenti Rigo (170 l/s) e Vezza (420 l/s). I depositi travertinosi di Viterbo sono alimentati non solo dalle acque di infiltrazione provenienti dai Monti Vulsini, ma anche da quelle ricaricate dai Monti Cimini e drenano verso il Marta e i Fossi Leia e Traponzo (Capelli et al., 2009). L area termale di Viterbo è caratterizzata da un denso sistema di faglie che sbloccano l alto strutturale, favorendo la risalita di fluidi geotermici (Piscopo et al., 2006; Chiocchini et al., 2010); ciò condiziona l ampiezza dell anomalia e la sua geometria che ricalca le strutture profonde (Fig. 9). Inoltre la presenza di depositi flyschoidi con un culmine in Monte Razzano, limita verso ovest la circolazione e la diffusione del plume mineralizzato (Figg. 10 e 11), che rimane confinato tra questo limite geologico ed un altro idrogeologico rappresentato da un alto piezometrico costituito dallo spartiacque con i bacini limitrofi. Dove il deflusso della falda non viene impedito dall affioramento di flysch (Castel d Asso), l anomalia tende ad estendersi seguendo le linee di flusso. Le vulcaniti ricoprono l alto strutturale con spessori che variano da metri nel settore nord, a oltre 200 metri nel settore sud (Terme di Vetralla). Nell area di formazione dei travertini, che è anche la zona delle Terme di Viterbo, sono presenti le principali manifestazioni termali. In essa si trovano quattro zone principali che da nord a sud sono: (a) zona del Bagnaccio Bacucco con temperatura massima di 60 C, conducibilità di 3000 μs/cm, ph massimo 5; (b) zona del Bullicame, ad ovest di Viterbo, che comprende numerosi punti di emissione termale; la temperatura massima è di 65 C, il ph minimo 5, la conducibilità massima 3000 μs/cm. Si tratta della manifestazione con maggiore estensione areale dei valori termicamente e chimicamente anomali; (c) zona del Fosso delle Farine e quella delle Terme del Masso, a sud del Bullicame, con temperatura massima di 52 e 56 C, ph 5,8 e 5,9, conducibilità massima di 3470 e 3300 μs/cm. I profili idrogeologici inseriti nelle Figg. 13 e 14, la cui ubicazione è riportata nella Fig. 12, sono stati realizzati utilizzando sia dati provenienti da prospezioni geomeccaniche sia geofisiche. In essi è stata riportata la traccia della superficie piezometrica rilevata nel Nel profilo Viterbo 1 (Bagnaccio Fosso dell Acqua Rossa) Fig. 9 - Carta idrogeologica dell area di Viterbo-Monte Razzano (estratto da Capelli et al., 2012). Vedi legenda in Fig. 6.

9 62 c. di salvo et alii Fig Andamento delle linee isoterme in relazione alla maglia di rilevamento. Fig Andamento delle linee isoconduttive in relazione alla maglia di rilevamento.

10 GLI ACQUIFERI IN TRAVERTINO DEL LAZIO 63 Fig Tracce dei profili Viterbo 1, 2 e 3. (8) Forse questa mappa (la base) si potrebbe migliorare. (Fig. 13) è possibile osservare come il Pozzo Bagnaccio intercetti un alto strutturale prelevando la risorsa geotermica direttamente nel substrato carbonatico. Esaminando il profilo, si osserva che l acquifero dei travertini, di modesto spessore, è interessato da una saturazione poco potente, ricaricata dalle precipitazioni e/o dalla risalita di fluidi endogeni lungo i piani di faglia. Al di sotto dei travertini, in continuità idraulica, è presente il complesso acquifero delle vulcaniti di spessore assai variabile, che presenta un maggiore grado di saturazione. Al di sopra del profilo sono riportati i grafici di temperatura, ph e conducibilità elettrica dalla cui analisi si può capire come i valori chimico-fisici delle acque di falda, siano influenzati dalla vicinanza di zone di risalita dei fluidi endogeni (aumento di temperatura e conducibilità elettrica, calo del ph) e dallo spessore dell acquifero delle vulcaniti (incremento del ph e calo di temperatura e conducibilità elettrica). Il profilo di Viterbo 2 incrocia il precedente in corrispondenza del Pozzo Bagnaccio. In esso il deposito di travertini presenta il massimo spessore in prossimità del Pozzo Zitelle, ma, come nel profilo precedente, i travertini sono scarsamente saturi, in quanto la quota piezometrica rimane all interno del complesso delle vulcaniti. I valori chimico-fisici, anche in questo caso, sono anomali solo in prossimità dei pozzi, delle sorgenti e delle probabili dislocazioni tettoniche. La Fig. 14 offre una lettura a scala regionale della circolazione verso le sorgenti termali di Viterbo che risente in parte del flusso originato dall infiltrazione dei Monti Cimini. Le formazioni prevulcaniche basali costituiscono un acquifero in pressione che, risalendo lungo superfici di discontinuità tettoniche preferenziali o si manifesta in emergenza ad alta temperatura o si miscela con gli acquiferi più superficiali ospitati dal complesso delle vulcaniti. Nella Fig. 15(b) si mostra la tipica morfologia delle sorgenti termali dell area di Viterbo, costituita da una serie di vasche decrescenti di quota, alimentate in sommità dal punto di emissione. AREA DI COTILIA - PESCHIERA La piana di Cotilia-Peschiera è delimitata a nord dalle pendici di Monte Paterno appartenente al gruppo del Monte Terminillo ed a sud dalla dorsale del Monte Nuria, estrema propaggine nord-occidentale della catena del Monte Velino, estendendosi per una superficie complessiva di circa 7 km 2 con quote comprese tra i 402 e i 418 m s.l.m. (Figg. 16 e 17). La piana è attraversata dal Fiume Velino e solcata dai canali collettori di numerose sorgenti, tra cui il principale è quello della Sorgente Peschiera. La piana corrisponde ad una depressione strutturale posta tra il dominio carbonatico di piattaforma laziale-abruzzese e quello in facies di transizione umbro-sabina. Il settore, da un punto di vista tettonico è particolarmente complesso in ragione della presenza di un importante lineamento strutturale noto come Linea Ancona-Anzio Auct. (Cavinato, 1989; Parotto, 1975; Salvini, 1982). È presente un elemento distensivo di notevole importanza, rappresentato dalla faglia di Fiamignano, che nel suo segmento più settentrionale è nota localmente come faglia Micciani. Riferendosi allo stretto intorno della piana, conosciuta anche col nome di San Vittorino, si osservano affioramenti di terreni appartenenti alla facies di piattaforma, di rampa e di bacino attribuibili all intervallo temporale che si estende dal Trias al Miocene superiore (Fig. 17). I depositi di colmamento fluviali e lacustri della piana stessa sono riferibili al Pleistocene superiore-olocene, mentre nella porzione occidentale del settore si rileva la presenza di terreni pliocenico-quaternari in facies fluvio-lacustre appartenenti al bacino di Rieti (Cavinato 1989). Studi recenti sulla morfologia dei travertini e sulla loro età (metodo U/Th) nella Valle del Velino hanno evidenziato 6 corpi terrazzati affioranti lungo la valle. Le caratteristiche litologiche e sedimentologiche dei travertini mostrano che questi depositi sono riconducibili ad ambienti di cascata, soglia e vasca fluviale. I travertini si sono formati durante periodi climatici caldi; la loro deposizione sembra fermarsi circa 5 ka (Soligo et al., 2002). I travertini affiorano diffusamente al bordo della piana, intorno all abitato di Caporio e nell area dell abitato di Vasche e del Lago di Paterno; lungo la valle e sul versante destro si osservano diversi ordini di terrazzi fluviali, caratterizzati dalla presenza di travertini (Carrara et al., 1992; Figg. 18 e 19). In particolare, nell area di Canetra è ben riconoscibile un terrazzo posto diverse decine di metri più in alto rispetto all attuale corso del Velino. Moltissime prospezioni meccaniche e geoelettriche hanno intercettato orizzonti travertinosi intercalati ai depositi della piana a varie profondità. In generale, però tale litoformazione non costituisce localmente un deposito esteso e consistente, come accade nelle aree termali. La media valle del Fiume Velino e la piana di San Vittorino rappresentano il recapito di importanti acquiferi carbonatici fratturati, alimentati dalle dorsali dei Monti Giano-Nuria-Velino appartenenti al dominio carbonatico di piattaforma. Altre importanti sorgenti pedemontane sono presenti lungo la valle come manifestazioni di subalveo e lungo il margine destro, in corrispondenza del limite settentrionale della piana (Fig. 20). La portata totale delle emergenze presenti supera i 20 m 3 /s, che sommati ai contributi presenti nel settore immediatamente a monte, possono raggiungere i 30 m 3 /s. L idrogeologia della piana di S. Vittorino è influenzata dalla sovrapposizione di differenti apporti di acque sotterranee e di superficie, ai quali si aggiungono notevoli apporti gassosi. Molte sorgenti della piana presentano caratteristiche idrochimiche particolari (acque sulfuree, ferruginose, con leggeri caratteri idrotermali), condizionate dalla miscelazione con fluidi prevalentemente gassosi risalienti lungo le discontinuità tettoniche recenti e/o attive (Petitta, 2009). Tutta la media valle del Fiume Velino è quindi sede di un attiva circolazione sotterranea che determina una saturazione che si mantiene a bassissima profondità rispetto al piano campagna. La variazione nel tempo e nello spazio delle manifestazioni di CO 2 (Annunziatellis et al., 2004, Fig. 22), i processi di dinamica fluviale e la continua evoluzione morfo-tettonica della piana, regolano oggi come nel passato i processi di formazione e/o dissoluzione dei travertini in questo settore del Velino. Le acque che sorgono nell area in studio posseggono diverse matrici idrochimiche (Boni, 1988, 1995; Ciotoli, 2001), in partico-

11 64 c. di salvo et alii Fig. 13. Profili Viterbo 1 e Viterbo 2; le tracce dei profili sono in Fig. 12 (modificato da Capelli et al., 2009).

12 GLI ACQUIFERI IN TRAVERTINO DEL LAZIO 65 Fig Profilo Viterbo 3; la traccia del profilo è in Fig. 12 (da Capelli et al., 2012). Fig Viterbo, sorgente Carletti (Gruppo Bullicame).

13 66 c. di salvo et alii Fig. 16. Schema di circolazione del settore sorgivo di Cotilia-Peschiera. lare, sono state riconosciute facies di tipo bicarbonato-calciche e bicarbonato-solfato-calciche, oltre alla presenza di sorgenti aventi carattere prevalentemente ferrugginoso. Le prime si localizzano soprattutto nel settore meridionale della piana e corrispondono sostanzialmente alle Sorgenti del Peschiera, mentre le seconde si rinvengono nei settori settentrionale e orientale dell area e corrispondono rispettivamente alle Sorgenti di Cotilia e di S. Erasmo. Entrambe le sorgenti in facies bicarbonato-solfato-calciche si localizzano in corrispondenza di sink-hole all interno dei quali si assiste ad una costante risalita di gas accompagnata da un tipico odore di acqua solfurea. I valori dei parametri fisico-chimici misurati nelle acque di queste sorgenti nel corso di campagne geochimiche (Camponeschi, 1979; Compagnia Mediterranea Prospezioni, 1986) hanno riportato per la conducibiltà valori fra i 1900 e i 2200 µs/cm, mentre per il ph valori oscillanti fra 5 e 6. In località Tornariccio è possibile osservare invece la presenza di un paio di sorgenti ferruginose caratterizzate dalla risorgenza di acqua di colore marrone accompagnata dalla risalita di gas, per valori di conducibilità pari a 2200 µs/cm. Altre sorgenti mineralizzate presenti nella piana sono visibili nei

14 GLI ACQUIFERI IN TRAVERTINO DEL LAZIO 67 Fig. 17. Sezione geologica schematica attraverso la Piana di San Vittorino; ubicazione della sezione in Fig. 16 (modificato da Petitta, 2009). (1) Depositi della Piana di S. Vittorino; (2) Unità tettonica dei M. Reatini-M. Terminillo; (3) Unità tettonica di Canetra-Paterno; (4) Unità del M. Nuria; (5) Unità tettonica dei depositi sin e pre-orogenici; (6) sovrascorrimenti principali; (7) Faglie principali. Fig. 18. Sezione geomorfologica attraverso la Media Valle del Velino (da Soligo et al., 2002). Ubicazione della sezione in Fig. 16. pressi del Pozzo Pergine (poco a sud delle Terme di Cotilia), vicino al casello ferroviario Sorgenti del Peschiera e nei pressi della Chiesa di S. Vittorino. La presenza di queste sorgenti mineralizzate fredde (12-17 C) mette in evidenza l interazione, in questo settore, della falda superficiale con la risalita di fluidi profondi costituiti in primo luogo da CO 2 e secondariamente da quantitativi anomali di Rn, H2S, He, B, NH 3 (Ciotoli, 2001). Una campagna di misure dei parametri fisico-chimici condotta nel corso dell agosto 2001, durante la quale sono stati monitorati 47 punti d acqua fra sorgenti, sink-hole e pozzi, relativamente a ph, conducibilità e temperatura, ha riscontrato valori elevati di conducibilità (anche oltre i 2000 µs/cm) in corrispondenza delle emergenze di acque mineralizzate fredde, unitamente a valori di ph a volte inferiori a 6; di contro nelle sorgenti di acque bicarbonato-calciche sono stati registrati valori di ph spesso superiori a 7 e conducibilità in alcuni casi inferiori a 400 µs/cm. Dall analisi degli elaborati relativi ai dati di conducibilità delle acque si osserva una distribuzione dei valori più elevati secondo direttrici con orientazioni disposte E-W, NE-SW e NW-SE, in accordo con i lineamenti strutturali che sono presenti nella piana. In particolare, si osserva come la direttrice NE-SW trovi corrispondenza con l orientazione di un elemento strutturale che borda il settore di Paterno nella zona più orientale e che verso occidente poi, sembra indirizzarsi verso il centro della piana. Il trend NW-SE invece sembra allinearsi con una certa evidenza con la Faglia Micciani, lungo la quale si concentrano diversi fenomeni di sprofondamento catastrofico. Ne emerge, quindi, un quadro che sembra confermare ulteriormente la stretta correlazione fra l assetto strutturale dell area, la risorgenza di acque mineralizzate, presenza di depositi travertinosi e presenza di fenomeni di sprofondamento.

15 68 c. di salvo et alii Fig (sinistra) Fotografia del Pozzo di Mezzo (da LINQ, tesi inedita); (destra) Stratigrafia rappresentativa delle coperture fluvio-travertinose nel settore settentrionale della piana di Cotilia-Peschiera. BACINO DELLE ACQUE ALBULE La piana di Tivoli Guidonia (detta delle Acque Albule) è situata a pochi km ad Est di Roma. L area comprende una zona semi pianeggiante che degrada dolcemente verso il suo settore meridionale in cui scorre il Fiume Aniene. L area è racchiusa ad Est dai rilievi dei Monti Lucretili, a Sud dalle zone collinari progradanti dal vulcano dei Colli Albani, ad Ovest da dolci rilievi della zona di Marco Simone e a Nord dai Monti Cornicolani. I rilievi circostanti più alti vanno dai circa m. s.l.m. dei Monti Cornicolani e Lucretili ai circa 100 m. s.l.m. dei rilievi più bassi posti a Sud e ad Ovest. La piana degrada dai 75 m s.l.m. delle zone poste a ridosso di Guidonia fino ai m s.l.m. delle zone situate nei pressi del Fiume Aniene. All interno della piana sono riconoscibili spesso fenomeni di sprofondamento identificati come sink-hole (La Vigna et al., 2007) messi in evidenza dalle loro forme sub circolari. Solitamente gli stessi presentano diversi metri di rigetto tra il piano campagna e la parte sprofondata e molto frequentemente risultano allagati per l intercettazione della falda acquifera. I casi più eclatanti di questo fenomeno sono il Lago S. Giovanni, i Laghi termali Regina e Colonnelle (Figura 23), e una delle sorgenti termali posta in località Barco, nei pressi del Fiume Aniene. BACINO DELLE ACQUE ALBULE: SISTEMA ACQUIFERO Il complesso dei depositi di travertino del Bacino delle Acque Albule è esteso per circa 30 km 2. Lungo la principale linea tettonica ad andamento circa NNW-SSE, su cui si struttura il bacino (Faccenna et al., 1994), si hanno le principali interazioni tra la falda freatica proveniente dai Cornicolani (a loro volta ricaricati per sifonamento dai Lucretili) e i fluidi idrotermali (Figg. 24, 25 e 26). Ad eccezione delle aree estrattive, la superficie del bacino è coperta quasi per intero da un sottile strato di piroclastiti rimaneggiate e suoli che non costituiscono un ostacolo alla ricarica per apporti zenitali. Per questo motivo nel calcolo del bilancio idrologico, il Bacino delle Acque Albule viene considerato parte integrante dell area di alimentazione dell intero sistema. In profondità, al di sotto del territorio compreso tra le sorgenti termali di Cretone, Sant Angelo Romano, Guidonia e le sorgenti delle Acque Albule, l ingente volume di acqua proveniente dal circuito carsico lucretile-cornicolano si miscela con convogli gassosi e termominerali in pressione che risalgono, provenendo da masse a media entalpia, legate al magmatismo albano lungo le faglie distensive e/o trascorrenti che hanno sbloccato la serie meso-cenozoica in questo settore (Faccenna et al., 2008). Tale circostanza fa si che in un area assai vasta a ridosso dei principali motivi tettonici, si manifestino emergenze termominerali; nell area di Bagni di Tivoli la portata complessiva dei fenomeni sorgivi raggiungeva in regime naturale i 3000 l/s. Più in dettaglio le sorgenti termominerali perenni attualmente presenti nel bacino sono: Sorgente Colonnelle, Sorgente Regina, Sorgenti del Barco, Sorgente Autostrada, e Sorgente Oasi. Le sorgenti del Lago dell Inferno e dei Pantani citate in letteratura oggi non sono più visibili perché interrate dall attività antropica (Camponeschi e Nolasco, 1980). Lungo il tracciato dell Acquedotto dell Acqua Marcia, la Sorgente mineralizzata fredda di Acquoria viene captata dall ACEA lasciando un deflusso residuo di circa 350 l/s. Si identifica quindi un assetto idrogeologico impostato sulla presenza di un acquifero libero, coincidente con il complesso dei travertini ed uno confinato all interno del complesso carbonatico sottostante. L acquifero confinato rimane in continuità idraulica con i depositi sabbioso-limosi pleistocenici, in corrispondenza di finestre di erosione e/o di discontinuità tettoniche che interessano la serie pliocenica prevalentemente pelitica. Tale fatto comporta che la falda dell acquifero carbonatico in pressione risalga fino al letto dei livelli argillosi pleistocenici (circa 90 metri dal piano campagna) che separano le due circolazioni idriche. Quest ipotesi viene ulteriormente rafforzata dai dati di temperatura e conducibilità elettrica che si rilevano nei pozzi e in corrispondenza dei fenomeni sorgivi naturali e di fondo cava. Infatti risulta che la distribuzione areale dei valori più elevati dei suddetti parametri (maggiori di 21 C e di 2500 µs/cm, Figg. 27 e 28) è caratterizzata da

16 GLI ACQUIFERI IN TRAVERTINO DEL LAZIO 69 Fig Carta idrogeologica del settore sorgivo di Cotilia-Peschiera (da Capelli et al., 2012). Fig Sorgente di Cotilia presso le omonime terme.

17 70 c. di salvo et alii Fig Distribuzione delle concentrazioni di CO2 (log% v/v) (da Annunziatellis et al., 2004). Fig Veduta aerea delle sorgenti Regina e Colonnelle.

18 GLI ACQUIFERI IN TRAVERTINO DEL LAZIO 71 Fig Carta idrogeologica dell area della Piana delle Acque Albule (da Capelli et al., 2012). Vedi legenda in Fig. 6. Fig. 25. Schema della circolazione idrica sotterranea nel Bacino delle Acque Albule. Legenda: (1) depositi olocenici; (2) depositi detritici; (3) travertini; (4) Depositi continentali Pliocenici: (a) con sediment pelitici, (b) facies di conoide; (5) argille marine plioceniche; (6) depositi carbonatici; (7) Faglie presunte; (8) profondità dei carbonati da studi geofisici; (9) risalita di fluidi dall acquifero confinato; (10) livello freatico dell acquifero libero; (11) superficie piezometrica dell acquifero confinato (più di 2 metri dal piano campagna); (12) sorgente di calore endogeno; (13) acqua idrotermale in risalita; (14) mixing di acqua idrotermale con acqua fresca superficiale; (15) linea divisoria per gli elementi in posizione non reale (da La Vigna et al., 2012).

19 72 c. di salvo et alii Fig. 26. Principale sistema di ricarica del bacino delle Acque Albule (modificato da Capelli et al., 1989). La ricarica diretta sugli affioramenti dei Monti Cornicolani e Lucretili (Unit 1) ricarica il bacino delle Acque Albule (Unit 2). una forma ellittica, con asse maggiore parallelo al principale sistema di dislocazione tettonica, mentre nelle zone circostanti, dove l acquifero dei travertini è alimentato prevalentemente dagli apporti zenitali e dei Cornicolani, i valori dei parametri chimico-fisici sono più bassi (La Vigna et al., 2012). La tabella 1 mostra il riassunto dei dati del bilancio idrico per il periodo estratta dal lavoro inedito del PUC (Piano stralcio per l uso compatibile delle risorse idriche degli acquiferi vulcanici del Lazio, Capelli et al., 2005). Per quel che riguarda le precipitazioni e l infiltrazione efficace riportate in tabella, l analisi dei regimi della ricarica degli acquiferi è stata effettuata su scala mensile per il periodo compreso tra il 1996 e il 2001 (Tabella 1). In tale periodo, le precipitazioni hanno presentato un estrema variabilità, con valori medi annui sull area compresi tra i 418 mm, nel 2001 e 1350 mm, nel In particolare, gli anni 2001 e 2002 corrispondono ad un periodo di estrema aridità proseguito almeno fino al Le precipitazioni durante il periodo preso come riferimento ( ) evidenziano una grande variabilità della ricarica che, in mancanza di adeguate serie di misure sperimentali dei deflussi naturali ed indotti artificialmente, rende sostanzialmente impossibile una precisa correlazione tra cause ed effetti sui livelli idrici e sulle portate e i tempi di risposta del sistema acquifero. Nonostante ciò si può affermare che il sistema acquifero superficiale risulta molto sensibile agli apporti meteorici come messo in evidenza dai dati di alcune sonde fisse installate. Infatti un evento eccezionale di pioggia verificatosi nel maggio 2008 ha portato un repentino innalzamento dei livelli piezometrici in tempi davvero rapidi. Il valore riportato nella tabella del bilancio come deflusso di magra in alveo è riferito a valori di misure effettuate nel 2004 che può essere indicativo di valori di portata minima del deflusso di base del reticolo drenante alimentato dall acquifero. In questo valore non è compreso l eventuale incremento di portata in alveo dell Aniene. Sono poi da tenere ben presenti nella sommatoria dei flussi i prelievi sia industriali (come quelli dovuti al dewatering in atto dell attività estrattiva, Fig. 29) che domestici, agricoli e acquedottistici. Nei depositi travertinosi esistono numerosi speleotemi che fanno pensare per la loro posizione stratigrafica a fasi ripetute di carsismo. Risulta dominante il carsismo nel cappellaccio e nella parte sommitale del principale banco di interesse commerciale, mentre sembra meno ampia la rete caveale ospitata dai banchi inferiori. Relativamente al carsismo sommitale, si individuano fenomeni di collasso del tetto di cavità sotterranee (sink-hole) che hanno prodotto il crollo di suoli e paleosuoli. Alcune cavità risultano colmate completamente o in parte da depositi travertinosi più giovani a conferma della ciclicità del fenomeno di carsismo e precipitazione chimica. BACINO DELLE ACQUE ALBULE: CARATTERISTICHE CHIMICO-FISICHE DELLE ACQUE SOTTERRANEE Questo tematismo è stato elaborato sulla base di ripetute campagne di rilevamento di sorgenti, pozzi e manifestazioni in cava da Tab. 1. Bilancio idrogeologico del bacino delle Acque Albule (da Capelli et al., 2005).

20 GLI ACQUIFERI IN TRAVERTINO DEL LAZIO 73 Fig Andamento delle linee isoterme in relazione alla maglia di rilevamento. Fig Andamento delle linee isoconduttive in relazione alla maglia di rilevamento.

21 74 c. di salvo et alii Fig Fenomeni di emergenza di acque in pressione in cava lungo superfici di discontinuità. Fig Portate attuali delle manifestazioni di falda a ridosso dei principali depositi travertinosi del Lazio considerati. parte degli autori ed aggiornato sino al 2006, in riferimento ad altri studi (Primavera, 2007). Dall analisi della carta degli isovalori di temperatura (Fig. 27), risulta molto nettamente quale sia l area termicamente anomala e dove siano collocate all interno di essa, le zone di principale risalita dei fluidi geotermici in pressione. Molti punti d acqua a temperatura elevata risultano allineati lungo la traccia del motivo trascorrente NNW-SSE: piezometri MG1, MG2, MG3, Sorgente Regina, Sorgente Colonnelle, Sorgente Bretella Autostradale. Altri punti caldi sono presenti ad est di tale motivo tettonico, nell area delle Fosse e delle Sorgenti Barco e Oasi poste nei pressi dell Aniene. Nell area estrattiva di Valpilella e Barco le temperature delle acque sotterranee e di fondo cava sono decisamente più basse e sembrano risentire degli apporti provenienti dall Aniene e ai settori orientali del dominio saturo, caratterizzato da litologie non più travertinose. La densità informativa su cui si basa la Carta degli isovalori di conducibilità elettrica delle acque sotterranee (Fig. 28) è la medesima della carta delle temperature. Anche in questo caso la distribuzione dei massimi valori ricalca il principale allineamento tettonico della piana, tuttavia al centro di tale area, lungo la SS 5 Tiburtina, si registrano valori di conducibilità inferiori a 1000 μs/cm. Verso il margine

22 GLI ACQUIFERI IN TRAVERTINO DEL LAZIO 75 meridionale si riscontrano di nuovo valori elevati anche a seguito della presenza di emergenze alimentate dalla falda profonda (Sorgente Bretella Autostradale, Sorgenti Barco e Oasi). CONSIDERAZIONI FINALI I depositi di travertino sono la testimonianza di una importante circolazione idrica regionale e a volte di manifestazioni geotermiche oggi estinte. Molti depositi di travertino sono ancora oggi inseriti in circuiti idrici sotterranei importanti, tra i quali spiccano relativamente agli ambienti di circolazione freddi quelli della piana di Cotilia- Peschiera, e per i circuiti termali i depositi della Piana delle Acque Albule. In entrambi i siti i volumi delle manifestazioni sorgive sono ingenti e presentano un regime estremamente instabile. Tutti i depositi di travertino sono ancora oggi degli acquiferi ad alta permeabilità ed in relazione ai loro spessori ed estensione ospitano risorse facilmente quantificabili e utilizzabili (Fig. 29). I bacini di formazione dei depositi travertinosi ospitano spesso emergenze di alto valore ambientale connesse ad ecosistemi peculiari e a volte utilizzate per scopi di turismo termale. In alcuni casi, a quest ultima attività si affianca quella della estrazione del travertino e ciò determina, in assenza di una pianificazione territoriale, delle conflittualità tra la gestione delle risorse. I contesti stratigrafici e di facies che ospitano i depositi di travertino unitamente alla frequente presenza di risalita di fluidi endogeni gassosi, che elevano la capacità di dissoluzione delle acque nei confronti dei carbonati, predispongono tali aree al fenomeno di sinkhole. In tal senso, nel Lazio, la Piana di Cotilia-Peschiera presenta il massimo dei casi di sprofondamento catastrofico anche recente. Come citato nella introduzione di questo lavoro, si può senz altro ritenere che il connubio tra acqua e travertino sia indissolubile e reversibile in quanto il travertino è la conseguenza di importanti circolazioni idriche termali o fredde ma nello stesso tempo presenta una elevata possibilità di essere carsificato e disciolto dalle acque. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI Annunziatellis A., Beaubien S.E., Ciotoli G., Lombardi S., Nisio S., Nolasco F. (2004) - Studio dei parametri geologici e chimici per la comprensione dei meccanismi genetici degli sprofondamenti nella piana di S. Vittorino. In: Stato dell arte sullo studio di fenomeni di sink-holes e ruolo delle amministrazioni statali e locali nel governo del territorio. APAT, Roma, Boni C.F., Bono P., Capelli G. (1986) - Schema idrogeologico dell'italia centrale. Memorie della Società Geologica Italiana, 35, Boni C., Bono P., Capelli G. (1988) - Carta Idrogeologica del Territorio della Regione Lazio (Scala 1: ). 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