UNIVERSITA DEGLI STUDI DEL MOLISE

Transcript

1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DEL MOLISE FACOLTA DI SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE CIRCOLAZIONE IDRICA SOTTERRANEA DELL ACQUIFERO CARBONATICO DI COLLE CICCHETTE (MOLISE) TESI DI LAUREA IN SISTEMI IDROGEOLOGICI E LORO SALVAGUARDIA RELATORE: Chiar.mo Prof. Fulvio Celico CORRELATORE: Dott. Alfonso Ianiro CANDIDATO: Roberto Iride Matricola n

2 INDICE PREMESSA pag. 3 Capitolo 1: Inquadramento Geologico Regionale 1.1) Genesi dell Appennino Centro-meridionale pag ) Note di Geologia Regionale. pag ) Geologia del Molise. pag ) Aspetto Strutturale... pag ) Aspetti Geomorfologici pag ) Settore Sud Occidentale o Appenninico... pag ) Settore centrale.... pag ) Settore Settentrionale.. pag. 23 Capitolo 2: Inquadramento dell area di studio 2.1) Inquadramento geologico strutturale.... pag ) Complessi idrogeologici del bacino molisano corrispondenti all idrostruttura di interesse e classi di permeabilità. pag. 28

3 Capitolo 3: Metodologia operativa 3.1) Monitoraggio delle portate sorgentizie pag ) Monitoraggio del livello piezometrico pag ) Monitoraggio della temperatura dell acqua. pag. 39 Capitolo 4: Analisi ed interpretazione dei risultati 4.1) Analisi dei gradienti idraulici pag ) Analisi dei regimi delle sorgenti... pag ) Calcolo dei coefficienti di esaurimento e loro distribuzione spaziale. pag. 52 Conclusioni pag. 60 Bibliografia pag. 61 Corredo: Sezioni idrogeologiche

4 Premessa. Lo scopo della presente tesi è quello di dimostrare l appartenenza ad un unico bacino, delle sorgenti monitorate nel comune di Sessano del Molise in località Colle Cicchette. Per raggiungere tale obiettivo sono state analizzate le caratteristiche geologiche, geomorfologhiche ed idrogeologiche dell area oggetto di studio. Si è cercato, infine, di individuare e definire i meccanismi che regolano il circuito idrico sotterraneo, da un punto di vista litologico-strutturale

5 Capitolo 1 Inquadramento Geologico Regionale L attuale configurazione dell Appennino centro-meridionale è il risultato complessivo della continua evoluzione paleografica e dei movimenti tettonici che a più riprese, specialmente nella fase dell orogenesi appenninica (Mio- Pleistocene), hanno deformato e disarticolato le unità tettoniche preesistenti, complicandone la geometria e contribuendo, successivamente, alla dislocazione dei diversi corpi geologici fino all individuazione delle unità morfologiche attualmente presenti sul territorio. 1.1) Genesi dell Appennino centro-meridionale. L evoluzione geodinamica dell Italia, iniziata nel Cretaceo e proseguita per tutto il Neogene, è stata molto complessa tanto da risultare, ancora oggi, non del tutto chiara sia nei suoi rapporti con l evoluzione del Mediterraneo, sia nelle unità strutturali che la compongono. Essa risulta condizionata dalla collisione avvenuta tra la zolla africana e quella europea, come conseguenza del progressivo aprirsi dell Oceano Atlantico meridionale. L area mediterranea ricade nella porzione corrispondente al settore di compressione tra le due zolle: avampaese africano ed avampaese europeo. La migrazione della zolla africana verso quella eurasiatica è iniziata nel Cretaceo e perdura tuttora

6 Lungo la fascia di collisione si sono formate due importanti catene: quella alpino dinarica, formatasi nel Paleogene, e quella Appenninica, formatasi, invece, nel Miocene. L Appennino meridionale è una catena montuosa a falde di ricoprimento, risultante dalla sovrapposizione, dovuta a fasi di tettonica compressiva, di grandi corpi geologici (unità paleografiche) che occupavano distinti bacini di sedimentazione. I movimenti compressivi, avvenuti a partire dal Tortoniano medio Messiniano, hanno traslato le unità stratigrafiche scollandole dalle originarie aree di sedimentazione. Ciò ha creato imponenti fenomeni di sovrascorrimento e fagliamento, con conseguente accostamento di domini, in origine, molto distanti tra loro. Il fronte di compressione, e quindi di accavallamento, si è sviluppato dalle zone occidentali (margine tirrenico) a quelle orientali (margine adriatico) formando archi tettonici sempre più recenti (fig ) Figura : Catene montuose dell area mediterranea connesse all orogenesi alpina ed appenninica (da PANZA et alii, 1984)

7 Secondo PATACCA e SCANDONE (1989) l attuale struttura della Catena appenninica si è originata secondo un modello ad archi, confermato dalla presenza di due strutture ad arco. L arco appenninico settentrionale della catena, che si estende da Monteferrato fino al Lazio, e l arco appenninico meridionale che, invece, si estende più a sud fino in Sicilia (Patacca et alii, 1991). Il limite tra i due archi è marcato dall imponente discontinuità Olevano Antrodoco. Gli stili strutturali dei due archi sono diversi, in quanto, nell arco settentrionale la deformazione è legata alla formazione di strutture embricate (spesso a ventaglio), mentre quello meridionale è stato contraddistinto da notevoli accorciamenti dovuti ad accavallamenti di falde che hanno generato delle strutture tipo duplex. La situazione geodinamica attuale è il risultato di un lungo processo evolutivo, iniziato nel Cretaceo e proseguito per tutto il Paleogene e Neogene, che ha portato ad un progressivo ed articolato sprofondamento della microzolla adriatica al di sotto della catena dinarica sud-alpina, ed appenninica. Alle spalle della catena appenninica, in avanzamento verso l avampaese adriatico, è avvenuta una successiva espansione delle zone di retroarco che ha generato l apertura del bacino tirrenico. A partire dal Quaternario, in particolare nel Pleistocene inf. medio si assiste ad un ampia e generale emersione della Catena. Questo sollevamento, però, non è avvenuto in maniera uniforme ed ha provocato in alcune zone l affioramento dei terreni del Triassico; in altre zone, precisamente nelle aree più depresse, si osservano solo le sedimentazioni più recenti del Pliocene. Inoltre, i movimenti tettonici a prevalente carattere distensivo hanno provocato la formazione di profonde depressioni ai margini e all interno delle dorsali carbonatiche

8 L attuale assetto tettonico e morfologico della Catena appenninica si è raggiunto solo nel tardo Quaternario. In sintesi, dal Tortoniano sup. al Pleistocene medio sup. la storia della tettogenesi appenninica è schematizzabile in una specie di ciclo tettonico a cui partecipano: il margine tirrenico, la catena, l avanfossa e l avampaese. Figura 1.1.2: Evoluzione Tortoniana Pliocenica dell Appennino (da PATACCA e SCANDONE, 1989) Il Margine tirrenico è stato interessato da grandi movimenti distensivi che hanno ribassato la catena di circa un migliaio di metri verso il Tirreno centrale. Gli effetti di questa distensione tettonica sono rappresentati dalla risalita di masse magmatiche, con alimentazione di un intensa attività vulcanica e la formazione di ampie depressioni successivamente ricolmate

9 La Catena sud appenninica è costituita dalla sovrapposizione di diverse falde tettoniche derivate dalla deformazione di originari bacini di sedimentazione. Le principali unità tettoniche (falde) che costituiscono la Catena sono: la dorsale montuosa calcareo dolomitica, i terreni calcareo silico marnosi lagonegresi e molisani, i complessi terrigeni in facies di flysch, i terreni dei cicli mio pliocenici ed, infine, i depositi continentali delle grandi depressioni intramontane. L Avanfossa bradanica, a sviluppo NW SE, è una profonda depressione che si forma nel corso dell orogenesi tra l Avampaese ed il fronte delle falde che sono già emerse e che avanzano. Essa comprende sia una parte emersa che una parte sommersa. Questa depressione è inizialmente invasa dal mare e successivamente viene colmata da sedimenti che provengono dall erosione della Catena in sollevamento ed in avanzamento. L Avampaese apulo è l elemento tettonico inferiore dell edificio sud appenninico, costituito da una vasta piattaforma carbonatica di età mesozoica, verso cui (e su cui) nel corso della collisione scivolano e si assestano le falde. L Avampaese si sviluppa in aree emerse (Gargano, Murge, Salento) e zone sommerse (fascia occidentale del Mare Adriatico); i bordi di tale struttura sono ribassati a blocchi sia verso l Avanfossa bradanica che verso l Adriatico

10 Figura 1.1.3: Sezione geologica schematica attraverso l Appennino meridionale, l Avanfossa bradanica e l Avampaese apulo (RICHETTI et alii, 1988 mod.) - 9 -

11 1.2)Note di Geologia Regionale. E convinzione ormai consolidata ed accertata che per la ricerca idrogeologica assume particolare importanza la definizione della stratigrafia e dell assetto strutturale delle dorsali carbonatiche, che ospitano la maggior parte delle riserve e delle risorse idriche della Regione in studio. Ed infatti, di minor interesse risulta lo studio geologico del settore centrale, che risulta povero di rocce serbatoio. In conseguenza di queste basilari considerazioni, nel presente lavoro si cercherà, quindi, di fare una sintesi sulle problematiche geologiche relative alle dorsali carbonatiche, trascurando l esame delle zone dominate dai complessi argilloso-arenacei. E soprattutto durante il Mesozoico che nel Mediterraneo si differenziano i diversi ambienti di sedimentazione, dove si depositano le serie carbonatiche che oggi rappresentano l ossatura della catena appenninica. Sopra un substrato dolomitico liassico (~ 200 M.A.), che si estende uniformemente in tutta la regione, si evidenziano ambienti molto differenti quali: - le piattaforme carbonatiche subsidenti, caratterizzate da una serie monotona di calcari e calcari dolomitici privi di rocce siliciche, di arenarie e di argille; - i bacini pelagici, dove si depositano le rocce calcaree con intercalati orizzonti marnosi, silicei e argillosi. Tra questi distinti ambienti si trovano, localmente, i resti di facies di margine, caratterizzati da depositi di scogliera e soprattutto da ampie zone detritiche, risultante dal graduale smantellamento dei depositi accumulati lungo le scarpate di collegamento tra piattaforma e bacini

12 Negli ultimi anni sono stati proposti diversi modelli paleografici atti a spiegare l evoluzione dell Appennino centro-meridionale e del relativo assetto strutturale. Questi modelli, riportati in letteratura, forniscono diverse interpretazioni che differiscono sul numero e sulla dimensione delle piattaforme e dei relativi bacini presenti nell Appennino, e sulla loro disposizione spaziale. Uno tra i primi schemi strutturali è quello proposto da SELLI (1962), il quale ipotizza l esistenza, nell Appennino meridionale, di una sola piattaforma carbonatica definita Catena Appenninica la quale, deprimendosi gradualmente, originerebbe una Avanfossa Appenninica. Successivamente numerosi autori (OGNIBEN 1969, MOSTARDINI e MERLINI 1986, PESCATORE 1988, ZAPPATERRA 1990, D ANDREA et alii 1992, GHISETTI e VEZZANI 1997) hanno proposto un modello strutturale che individua due piattaforme carbonatiche: la Piattaforma Appenninica (corrispondente alla Piattaforma Laziale- Abruzzese-Campana) e la Piattaforma Apula. Un interpretazione diversa in merito al numero di piattaforme carbonatiche è sostenuta dai geologi della scuola di Napoli (D ARGENIO et alii 1973, e SGROSSO 1986), i quali individuano tre piattaforme carbonatiche, che sono rappresentate rispettivamente dalla Piattaforma Campano-Lucana (o interna), dalla Piattaforma Abruzzese-Campana (intermedia) e dalla Piattaforma Apulo-Garganica (esterna) separate da due bacini: il Bacino Lagonegrese ed il Bacino Molisano. Tra le varie ipotesi avanzate sulla struttura dell appennino nello stadio pre orogenetico, un contributo significativo è offerto dal modello paleografico proposto da MOSTARDINI e MERLINI (1986). I dati utilizzati, sui quali è stato possibile ipotizzare questo schema strutturale, derivano dalla geologia superficiale, dai profili sismici e dalle perforazioni profonde effettuate dall AGIP s.p.a

13 Il modello proposto dagli autori prevede, da Ovest verso Est, la presenza di sei domini: 1. Bacino Tirrenico 2. Piattaforma appenninica 3. Bacino Lagonegrese molisano 4. Piattaforma Apula interna 5. Bacino Apulo 6. Piattaforma apula esterna Figura1.2.1: Modello paleogeografico (stadio pre orogenetico) e modello strutturale dell Appennino centro meridionale (da MOSTARDINI e MERLINI, 1986)

14 In particolare: 1. Bacino Tirrenico. Si sviluppa ad occidente della piattaforma appenninica, dove si rinvengono facies di transizione che indicano il passaggio verso ambienti pelagici. In questo bacino si ipotizzano l origine delle serie del Complesso Liguride e del complesso Siculide, avanzati da OGNIBEN (1969). 2. Piattaforma appenninica. Le successioni carbonatiche del Triass-m/s-Miocene inf. affioranti nell area della Catena dell Appennino meridionale, fatta eccezione per la Montagna della Majella e pochi altri casi, sono attribuibili a questa piattaforma, compresa tra il Bacino Tirrenico e quello Lagonegrese Molisano. La tettonizzazione della Piattaforma Appenninica risale alla fase compressiva miocenica, mentre lo stadio distensivo, caratterizzato dal collasso del versante tirrenico della catena, risale al Pliocene medio. 3. Bacino Lagonegrese Molisano. Le serie bacinali note con il nome di facies lagonegresi, facies molisane e Argille scagliose (o varicolori) vengono accorpate dagli autori, nel Bacino Lagonegrese-Molisano, in quanto, il Bacino Molisano è considerato come un prolungamento verso nord del Bacino Lagonogrese. Esso risulta, infatti, interposto tra la Piattaforma Apula interna e quella Appenninica; nei settori occidentali e centrali, però, si presenta sottoposta alla Piattaforma Appenninica

15 4. Piattaforma Apula interna. Ad Est del Bacino Lagonegrese-Molisano si colloca la Piattaforma Apula interna, che si distingue da quella esterna per un diverso assetto tettonico. Il sovrascorrimento pliocenico della Piattaforma Apula interna (estremamente fratturata e strutturata in scaglie tettoniche) su quella esterna (interessate da faglie dirette) ha prodotto un rilassamento del dominio esterno. La piattaforma Apula interna si estende a sud fino all area ionica, e si interrompe a nord con l affioramento della Maiella. 5. Bacino Apulo. Questo bacino è situato tra le due piattaforme apule e compreso tra il fiume Biferno a nord ed il Vulture a sud. Dai dati recenti di sottosuolo emerge che questo bacino si sia impostato nel Giurassico, successivamente al Bacino Lagonegrese Molisano. 6. Piattaforma Apula esterna. La Piattaforma Apula esterna si estende ad oriente del Bacino Lagonegrese Molisano. Questo dominio costituisce l avampaese indeformato, ossia non coinvolto in meccanismi orogenetici, su cui si accavallano le unità Appenniniche e l ossatura del Tavoliere delle Puglie, Murge, Gargano

16 1.3 ) Geologia del Molise. Per la redazione dello studio idrogeologico è stato effettuato l inquadramento geologico generale necessario per ricostruire il quadro stratigrafico strutturale della zona. L area in esame corrisponde alla parte centrale dell Appennino meridionale ed è fortemente condizionata dai rapporti geometrici caratterizzati dall assetto strutturale a falda di ricoprimento con componente traslativa e dalla tettonica recente determinata da movimenti a prevalente componente verticale. Sulla base di dati stratigrafici, strutturali e geofisici, recentemente è stata elaborata un ipotesi di assetto paleogeografico per la regione abruzzesemolisana, che individua cinque domini (S. CORRADO et alii 1998): 1.Unità Sannitica; 2.Unità Laziale-Abruzzese; 3.Unità Apula molisana; 4.Unità M.Greco-M.Genzana 5.Unità Molisana

17 Figura : sezione schematica delle principali unità strutturali dell area molisana (da S.CORRADO et alii, 1998) 1.Unità Sannitica. Questa unità è localizzata verso l interno, rispetto alla Piattaforma Appenninica. In letteratura è interpretata come un thrust sheet a carattere regionale che giace tettonicamente al di sopra dei domini appenninici e molisani La litologia, dal basso verso l alto, risulta costituita da argille pelagiche varicolori, calcilutiti, torbiditi, calcareniti e arenarie, di età compresa tra il tardo Oligocene ed il tardo Miocene. 2.Unità Laziale - Abruzzese. Questo dominio può essere interpretato come un ampia piattaforma (Unità appenninica) con associate facies di scarpata, deformato in una serie di unità strutturali con direzione E W. Tale successione è costituita da carbonati del Triassico sup. Cretaceo sup., ricoperti non uniformemente da calcareniti di rampa (Formazione di Cusano) e marne (Formazione di Longano), che evolvono nel Miocene sup. a depositi flyschoidi (Torbiditi del Flysch del Molise)

18 3.Unità Apule molisane. Sono costituite da depositi carbonatici di piattaforma del tardo Triassico Cretaceo, che localmente gradano a facies di scarpata e di bacino. Depositi flyschoidi silicoclastici, di età compresa tra il tardo Messiniano e il Pliocene inferiore, ricoprono la successione da SW a NE 4.Unità Greco Genzana. È descritta in letteratura come un thrust sheet, con vergenza E NE, collocata tra l unità Laziale Abruzzese e l unità Apula. La successione stratigrafica, tipica dell ambiente pelagico, risulta essere costituita da litotipi calcareo - siliceo marnosi, ricoperti da depositi flyschoidi silicoclastici del tardo Miocene. 5.Unità Molisana. È formata da carbonati di scarpata, o di bacino, di età compresa tra il Giurassico ed il Miocene. Diventano man mano più distali dal Matese andando verso nord dove sono ampiamente affioranti (subunità di Agnone) e risultano ricoperte, nella parte sommatale, da flysch del Messiniano inferiore ( PATACCA et alii, 1992). Questa Unità presenta un andamento strutturale molto variabile: da E W per le zone poste a Sud, a N S per le zone poste a Nord. Le Unità molisane sono distinguibili, dall esterno verso l interno, in quattro unità tettoniche: l unità Daunia, l unità Tufillo, l unità di Agnone e l unità di Frosolone

19 Figura 1.3.2: Schema palinspastico, riferito al Messiniano inferiore, dei domini abruzzesi e molisani compresi tra il fronte Simbruni Matese e l attuale Avanpaese adriatico-apulo (da PATACCA et alii, 1992)

20 1.4) Assetto Strutturale. L assetto Strutturale regionale è stato interpretato adottando evidenti semplificazioni: - Marcato accavallamento della serie di piattaforme carbonatiche su flysh miocenici a seguito di decisi movimenti traslativi verso est, d imprecesata entità; - Affioramento della coltre caotica miocenica, delle sequenze mesocenozoiche e della serie pelagica molisana in corrispondenza delle strutture di Monte Capraio e dei Colli Campanari. - Tipico assetto caotico delle sequenze prevalentemente mioceniche che colmano la grande depressione molisano-sannitica. Questa situazione è tipica dell intero settore centrale ed orientale della regione. - Trasgressione nella fascia costiera delle sequenze prevalentemente argillose plioceniche, debolmente piegate, che sfumano localmente in sedimenti marini sabbiosi e conglomeratici, deposti nella più recente fase regressiva. Quanto esposto evidenza la complessità dell assetto strutturale caratterizzato prevalentemente, da un lato da una tettonica a pieghe più o meno accentuate e regolari (nei depositi terrigeni), dall altro da una tettonica a faglie dirette e inverse (nei depositi competenti: calcari e marne). L evoluzione paleografica va inserita in quella dell Appennino Meridionale. A partire dal Triass sul basamento encinico peneplanizzato si formano i primi sedimenti di origine marina; con la fine del Triass, inizio del Giurassico,

21 avviene una diversificazione tra le piattaforme carbonatiche e i bacini intermedi (piattaforme costituite dai termini carbonatici del Matese e delle Minarde ed i terreni del bacino Molisano); tale diversificazione si conserverà fino al Miocene medio, periodo caratterizzato da movimenti traslativi. Per quanto riguarda l Appennino meridionale, abbiamo nel Cretacico un assetto strutturale sintetizzabile con il seguente schema: Figura 1.4.1: schema strutturale dell Appennino meridionale riferito al Cretacico Per quanto riguarda il bacino Molisano, i depositi sono tipici di una sedimentazione pelagica di ambiente piuttosto profondo (facies distale). Dal Trias al Langhiano avvengono movimenti tettonici di tipo epirogenico; tra il Langhiano ed il Pliocene medio-superiore una serie di fasi tettoniche colpiscono quest area, provocando forti dislocazioni con fenomeni di sovrascorrimento e dando origine ad unità esterne. A partire dal Pliocene medio-superiore e nel Quaternario, si hanno fasi orogeniche che sollevano l Appennino e gli conferiscono la sua fisionomia attuale. Le diverse fasi evolutive delle strutture appenniniche sono state accompagnate anche da rotazioni regionali (dinamica rotazionale). Durante il Miocene, a partire dal Langhiano e Serravalliano il mare trasgredisce estesamente sulla piattaforma, dando luogo a depositi calcarenitici; per il rapido inabissarsi della piattaforma

22 tali depositi neritici evolvono a sedimenti marnosi e flischioidi (formazione di Cusano, Longano, e Pietraroja). In tal modo l area del Bacino Irpino si allarga verso l esterno: ciò comporta, nel Tortoniano, la fusione tra il bacino irpino e quello molisano. Durante il Tortoniano medio-inferiore si verifica un importante fase tettonica di carattere regionale che determina la traslazione della pila di sedimenti e delle coltri verso la piattaforma Apula. La piattaforma viene ribassata determinando la formazione della fossa bradanica. Il fronte della catena, pertanto, è in buona parte accavallato sui termini del Pliocene inferiore-medio ed è ricoperto, in discordanza, dai terreni del Pliocene superiore- Calabriano. Nel Miocene medio-superiore le grandi fasi tettogenetiche con grandi traslazioni verso oriente erano compiute. I movimenti che seguono nel tempo sono di tipo orogenetico in senso stretto, in quanto, tendono al sollevamento della catena già formatasi, mentre nella fossa bradanica continua il rilassamento a gradiente. Riassumendo, le fasi tettoniche hanno determinato la formazione dell attuale assetto dell area, smembrando in blocchi la successione delle falde di ricoprimento mediante sistemi di faglie dirette con rigetti rilevanti. L assetto strutturale è, quindi, caratterizzato da alti strutturali (horst) coincidenti con i rilievi calcareo marnosi, e da aree ribassate (graben) coincidenti con le depressioni, dove affiorano sedimenti prevalentemente terrigeni, dovuti anche allo smantellamento di quelli di copertura dei rilievi carbonatici. L orientamento prevalente della faglie è tipico del sistema Appenninico (NW- SE) ed antiappenninico (NE-SW). Sono, inoltre, presenti in misura minore anche sistemi di faglie con orientamento N-S ed E-W lungo il bordo dell idrostruttura che si estende nella zona di Miranda-Fonte della Noce-Capo Savona. L unità di Frosolone ricopre tettonicamente i termini terrigeni più recenti

23 1.5) Aspetti Geomorfologici. L alimentazione dell acquifero è strettamente connessa alla permeabilità dei terreni affioranti e all andamento morfologico del territorio a vasto raggio; di qui l importanza del suo studio. L acclività e la morfologia dei versanti, inoltre, regolano il ruscellamento e l infiltrazione; questi due fattori dipendono, in generale, dalle caratteristiche strutturali, litologiche e dalle vicende climatiche quaternarie. Il territorio molisano, in accordo con la Carta Neotettonica d Italia (C.N.R. 1987), può essere suddiviso in tre settori: - Settore sud-occidentale, che corrisponde all area oggetto della tesi; - Settore centrale; - Settore settentrionale ) Settore sud-occidentale o appenninico. È una zona prevalentemente costituita da rilievi carbonatici di età mesozoica. Il settore montano della regione è diviso in due parti dalla depressione che ospita la valle del Volturno. A nord-ovest si trovano i monti di Venafro e la dorsale di Cesima; a sud si trova il settore nord orientale del Matese che si prolunga a nord con i monti di Frosolone. I rilievi montuosi fanno parte del grande dominio della piattaforma carbonatica subsidente appenninica, ad eccezione dei monti di Frosolone che sono riferibili, invece, al dominio pelagico del bacino Lagonegrese-Molisano

24 La natura carbonatica dei sedimenti costituenti i rilievi e la tettonica a horst e graben, condizionano la morfologia che risulta essere costituita da materiali lacustri e fluvio-lacustri (piana di Boiano, di Venafro, La Piana c/o Carpinone, La Piana c/o Isernia, di Sessano) ) Settore Centrale. In quest area, che copre la maggior parte del territorio molisano, affiorano i complessi dei flysh argilloso arenacei, sovente in assetto caotico. Nella maggior parte dei casi si tratta di sedimenti di età miocenica, in parte deposti nella depressione molisana ed in parte messi in posto da fenomeni gravitativi di tipo colata. Nella parte centrale, dal lago del Liscione a Campobasso, compaiono serie successive di anticlinali e sinclinali con direzione appenninica, lungo le quali sono impostate le valli degli affluenti dei tre fiumi principali: Trigno, Biferno, Fortore, che tagliano ortogonalmente le strutture con reticoli idrografici in approfondimento, caratteri decisamente giovanili ed in fase di intersa erosione. La Carta Neotettonica indica questo settore come un area interessata da continuo sollevamento, a partire dal Pliocene, interrotto da brevi e locali fenomeni di assestamento (C. LOTTI et alii; Roma, aprile 1991, Regione Molise) ) Settore Settentrionale. Questo settore è caratterizzato da una morfologia tipicamente collinare, movimentata da locali ed isolati rilievi. Affiorano sedimenti argillosi pliocenici, sui quali poggiano sabbie e conglomerati depositatisi nella fase regressiva del ciclo pliocenico marino

25 Questi sedimenti sfumano gradualmente nei depositi alluvionali antichi terrazzati, che lungo l attuale linea di costa sono coperti da sabbie eoliche di duna. Spesso le aste fluviali hanno raggiunto il profilo di equilibrio, anche se non mancano localmente fenomeni di erosione regressiva. La Carta Neotettonica indica che questo settore ha subito un netto processo di abbassamento nel Pliocene Pleistocene inferiore, seguito da una fase di sollevamento che è ancora in atto. La geologia di quest area è nota in dettaglio grazie anche ai numerosissimi studi effettuati per la ricerca di idrocarburi (CRESCENTI, 1966 e 1975; CASNEDI et alii, 1981; IPPOLITO et alii, 1974)

26 Capitolo 2. Inquadramento dell area di studio. 2.1) Inquadramento geologico - strutturale. L area oggetto di studio, situata nella zona centro occidentale del Molise, ricade nel foglio 161 (Isernia) della Carta Geologica d Italia, precisamente nella tavoletta 1:25000 I NE Frosolone, lungo il bordo della piana intramontana nella quale ricade il comune di Sessano del Molise. Quest ultima rappresenta un antico bacino endoreico, posto ad una quota di circa 700 m. slm., delimitata dai rilievi carbonatici del monte Totila. Il rilevamento particolareggiato eseguito nell area di Sessano (che rappresenta la zona oggetto di studio) ha confermato che, a vasto raggio, affiorano sedimenti litoidi (rocce carbonatiche), depositi marnoso-calcarei e depositi fluvio-lacustri continentali, oltre che detriti di falda. La morfologia dell area è legata alle caratteristiche dei litotipi affioranti, per cui si rinvengono versanti ripidi ed acclivi in corrispondenza dei termini rigidi, interessati da una tettonica abbastanza intensa; su questi rilievi, dove l andamento morfologico si addolcisce, è presente una copertura di ampie placche di detrito. Lenti di detrito bordano i rilievi e, insieme alle formazioni marnoso-arenaceo-argillose, raccordano quest ultimi alla sottostante pianura. L intensa tettonica che ha interessato il monte Totila è alla base della genesi della piana di Sessano. Esistono, infatti, nell area due direttrici tettoniche principali: una con andamento N-S e l altra con andamento E-W. Ad esse e ad altre sub-parallele è da attribuire l abbassamento a gradinata della serie carbonatica, man mano che ci allontana dai bordi della stessa, verso il centro della piana

27 Nell area di maggiore interesse la struttura è di tipo monoclinalico con immersione verso Est. La serie stratigrafica, nell area di interesse, è costituita dal basso verso l alto da: - diaspri varicolori con intercalazione di calcari detritici e calcari tipo scaglia e marne (Cd), eteropici, nella parte alta, a calcari detritici biancastri e grigiastri ed a brecce poligeniche, ben stratificati, con arnioni e straterelli di selce e, nella parte basale, a brecce con elementi calcarei e selciosi, a cemento verdastro calcitico o marnoso (Senoniano Albiano); - calcareniti bianche a cemento spatico (PC), ben stratificate, e calcari saccaroidi con frammenti di Rudiste, alternate a brecce poligeniche e conglomerati mono-poligenici a cemento ed elementi calcarei, prevalentemente bianchi (Paleocene Campaniano); - marne verdi e grigie, calcari grigio-verdastri, calcareniti avana grigiastre sottilmente stratificate, con selce, in straterelli e lenti (tipo scaglia cinerea ) (M); a volte, verso l alto, si rinvengono marne leggermente arenacee grigio scure (Aquitaniano Eocene sup.); - marne argillose cineree e giallastre varvate (Fl); sabbie argillose e sabbie giallastre con lenti di ciottoli poligenici, per lo più di copertura (Pleistocene); - detrito di falda (dt) sciolto o debolmente cementato (Olocene)

28 Figura2.1.1: visualizzazione, in pianta, dei litotipi presenti nell area oggetto di studio

29 2.2) Complessi idrogeologici del bacino molisano corrispondenti all idrostruttura di interesse e classi di permeabilità. I terreni del bacino molisano sono caratterizzati da una permeabilità variabile in funzione dei litotipi che li costituiscono. In certe zone, in corrispondenza delle formazioni calcaree e calcareo marnose, caratterizzate da una permeabilità in grande per fessurazione, la fenomenologia carsica è così sviluppata e diffusa da non consentire un significativo deflusso superficiale delle acque. Queste zone costituiscono le aree di infiltrazione e di successiva alimentazione della circolazione sotterranea della zona e delle scaturigini sorgentizie. A differenza del Matese e delle Mainarde, in cui gli acquiferi sono ben delimitati con emergenze sorgentizie lungo contatti ben definibili, nel bacino in oggetto la complessità delle strutture determina sorgenti con caratteristiche non facilmente schematizzabili. Per quanto riguarda la permeabilità delle formazioni rocciose presenti sono state ipotizzate le suddivisioni di seguito riportate, basate sulla determinazione del coefficiente di infiltrazione potenziale (C.I.P.): dove: (C.I.P.) = ( Ip/Dp ) 100 Ip = infiltrazione presunta ( perché i relativi valori non derivano da misure dirette ma vengono ricavati da tabelle elaborate in base alla tipologia dei suoli); Dp = precipitazione efficace ( ottenuta per differenza tra la precipitazione e l evapotraspirazione reale Er )

30 Er = P / (0.9 + P 2 /L 2 ) dove: P è la precipitazione media annua (mm) riferita alla quota media del poligono; L = T T 3 dell atmosfera; rappresenta il potere evapotraspirante T = T (h) è la temperatura media annua corretta in funzione della quota ( C). Rocce a permeabilità medio alta: - Calcari saccaroidi, frequentemente alternati a brecce poligeniche a cemento ed elementi calcarei, prevalentemente bianchi, calcareniti bianche a cemento spatico ben stratificati. Il coefficiente di infiltrazione potenziale (C.I.P.) di tali complessi è pari all 70%. Rocce a permeabilità alta: - Calcari marnosi e calcari, intercalati a marne rosse, rosate e verdoline, ed a rari strati di calcareniti e calciruditi con straterelli e noduli di selce grigia, grigio avana e rosso violacea

31 - Calcareniti biancastri e brecce poligeniche avana alternate, verso il basso, a marne ed argille verdastre e rosate ben stratificate, calcareniti fini di colore avana con selce grigio- avana in liste e noduli (calciruditi e calcareniti). - Diaspri varicolori con intercalazioni di detriti, calcari tipo scaglia e marne, eteropici nella parte alta, a calcari detritici biancastri e grigiastri con straterelli e noduli di selce grigio-cerula. Nella parte basale affiorano brecce ed elementi calcarei e selciosi, a cemento verdastro calcitico o marnoso, con selce varicolori in banchi e strati; livelli discontinui di marne verdognole in grossi blocchi ( Diaspri ). - Complesso composto da dolomie e calcari dolomitici in strati e banchi, con frequenti lamine stomatolitiche, talora con prevalenza di calcari nella parte alta. Si rinvengono, inoltre, calciruditi intraformazionali con cemento dolomitico verde e rosato ( Dolomie e Calcari dolomitici ) Questi complessi presentano un C.I.P. pari all 80%. Rocce a permeabilità media: - complesso costituito da marne grigie, calcari verdastri e calcareniti avana grigiastre, sottilmente stratificate, con selce grigio avana in straterelli e lenti (tipo scaglia cinerea in fase di transizione, nella zona compresa tra Macchiagodena e Frosolone); a volte, verso l alto, si rinvengono marne leggermente arenacee grigio scuro tipo biscaro

32 - complesso costituito da calcari avana e marne verdognole, con rari straterelli di selce grigia alternati a marne argillose grigio verdastre ( Marna calcarea ). Entrambi i complessi presentano un C.I.P. pari al 50%. Rocce a permeabilità bassa: a questo gruppo di rocce appartengono tre termini. - Il primo è identificato con la denominazione di Argilliti, si tratta di argille e argille siltose ed arenacee grigie o varicolori con lenti, spesso di grandi dimensioni, di arenarie micacee ed intercalazioni discontinue di calcari marnosi avana e verdastri, calcareniti grigioavana con patine magnesifere, brecce poligeniche, selce marrone scuro e rari cristalli di gesso. - Il secondo termine è costituito da una porzione marnoso argillosa denominata Marne argillose. - Il terzo ed ultimo termine del complesso è costituito da Argille siltose. Si tratta di marne e argille cineree con frequenti intercalazioni verso l alto di arenarie grigio azzurre e calcareniti avana, contenenti, a volte, lenti anche di notevoli dimensioni di brecce e puddinghe poligeniche. Inoltre si rinvengono, nella formazione, blocchi o pacchi di strati scompaginati costituiti da calcari cretacei della serie carbonatica, calcari silicei tipo palombino, marne e calcari marnosi tipo scaglia, argille scagliate nere e varicolori, sabbioni quarzosi bianchi

33 Costituiscono la formazione di bordo della struttura idrogeologica, sono caratterizzati da una permeabilità estremamente bassa e, di conseguenza, svolgono un azione di tamponamento laterale. Si nota la presenza di limitati affioramenti anche in zone interne dell idrostruttura che ai fini del bilancio, a causa della loro scarsa rilevanza, non sono stati considerati. Rocce a permeabilità variabile: in quest ultimo complesso sono stati inseriti i depositi alluvionali antichi, recenti ed attuali, i detriti di versante e di frana e i depositi fluvio lacustri e lacustri. La caratteristiche idrogeologiche, estremamente variabili, scaturiscono dall eterogeneità litologica spesso presente anche su aree molto limitate e dal particolare contatto giaciturale che si può presentare con altri complessi idrogeologici. In merito alla permeabilità dei detriti di versante e dei depositi lacustri si precisa: quando la roccia madre del detrito di versante è caratterizzata da facies prevalentemente calcarea si ha un alta permeabilità per porosità del detrito, invece, quando la roccia di origine è costituita da facies marnoso argillose, la permeabilità risulta mediamente bassa. Nell area oggetto di studio affiora, in corrispondenza della Piana di Sessano, il complesso fluvio-lacustre, il quale risulta avere un valore del c.i.p. pari all 80%. L unità idrogeologica del monte Totila (fig ) è costituita da un alternanza di litotipi a diversa permeabilità relativa, appartenenti all unità stratigrafico strutturale di Frosolone, derivante dalla deformazione del bacino Molisano

34 Tale unità presenta, prevalentemente, termini carbonatici in affioramento e costituisce, perciò, uno dei principali serbatoi di acque sotterranee del Molise. Le frequenti intercalazioni dei litotipi poco permeabili, in complessi idrogeologici permeabili in grande, determinano trabocchi anche ad alte quote della falda. In particolare, nelle adiacenze della sorgente Murolungo (sita nel comune di Sessano del M.) affiorano i seguenti complessi idrogeologici: - complesso calcareo (c, in fig ); - complesso fluvio lacustre (fl, in fig ); - complesso detritico (dt, in fig ). Sono presenti, a monte della sorgente stessa, litotipi appartenenti al complesso calcareo siliceo marnoso. Quest ultimo, a causa della scarsa permeabilità relativa che lo caratterizza,tampona la falda del complesso calcareo nell area della sorgente Murolungo a monte, costituendone anche il substrato semi permeabile (fig )

35 Figura2.3.1: schema idrogeologico (scala 1: ) (da P. CELICO,1983)

36 Complesso calcareo. Questo complesso, presente nell area sorgentizia di Murolungo e nelle sue immediate adiacenze, è costituito da rocce calcarenitiche e calcaree che presentano un alternanza di strati di diversa potenza. A volta si tratta di una fitta successione di strati di piccolo spessore, tra i quali possono essere presenti straterelli marnosi. La fatturazione che interessa questo complesso è a luoghi molto intensa, mentre nell area interessata dalla sorgente in esame gli strati si presentano più potenti e meno fratturati. La permeabilità relativa di questo complesso, nel suo insieme, risulta elevata anche se la circolazione idrica sotterranea sembra svilupparsi lungo vie preferenziali quali: linee di fratture e/o condotti carsici. Riduzioni locali di permeabilità sono dovute all intercalazione di marne argillose fogliettate, di limitato spessore. A questo complesso idrogeologico è da attribuire la manifestazione sorgentizia di Murolungo, in quanto, tra i litotipi che saranno descritti, questo, meglio di ogni altro, si presta come roccia serbatoio. Complesso fluvio lacustre. Sedimenti di origine fluvio lacustre colmano gran parte della piana di Sessano del M. raggiungendo una potenza massima di un centinaio di metri. Questi sedimenti sono costituiti da sedimenti sottili limoso argillosi, con rare intercalazioni sabbiose o ghiaiose, prevalentemente lentiformi. La loro permeabilità per porosità è molto ridotta, per cui i travasi idrici dai rilievi carbonatici circostanti sono da ritenersi molto bassi, se non del tutto trascurabili

37 Nelle fasce più prossime ai rilievi, tali sedimenti si rinvengono frammisti a detrito di falda che ne riduce la permeabilità. Complesso detritico. Lungo tutta la fascia pedemontana della piana di Sessano, i rilievi sono raccordati alla pianura tramite una coltre, più o meno potente, di depositi detritici di falda con elementi calcarei di pezzatura variabile. La permeabilità relativa del complesso è variabile da media a bassa

38 Capitolo 3. Strumenti ed attività di indagine. Questo capitolo descrive, in maniera sintetica, le attività sperimentali di campo, svolte durante il periodo della tesi, con le quali è stato possibile ricostruire la circolazione idrica sotterranea del Colle Cicchette. Il lavoro è stato suddiviso in due fasi. In una prima fase si sono acquisiti i dati tramite attività di campo della durata di un anno idrologico. In una seconda fase si è passati all informatizzazione ed elaborazione dei dati. 3.1) Monitoraggio delle portate sorgentizie. Le indagini idrogeologiche che hanno permesso di ricostruire la circolazione idrica sotterranea del Colle Cicchette, sono state suddivise in due fasi: una fase di censimento delle sorgenti ed una fase di monitoraggio delle stesse. Con la prima fase si è arrivati a distinguere sette punti d acqua: polla 1+2, polla muro, Fonte del soldato, Pittotta, vecchia sorgente, Piezometro artesiano S1, Murolungo. Oltre ai su citati punti d acqua, per lo studio dell acquifero è stato considerato anche un piezometro ubicato nelle adiacenze della sorgente Murolungo, al quale è stata assegnata la sigla piezometro S2. I punti d acqua individuati all interno del bacino sembrano seguire un allineamento preferenziale dovuto, con molta probabilità, alla minor permeabilità relativa delle marne (che costituiscono il limite dell acquifero) rispetto ai calcari (che costituiscono, invece, la parte più significativa dell acquifero)

39 Successivamente alla fase di censimento si è proceduto alla ricostruzione delle modalità di circolazione idrica sotterranea mediante il monitoraggio delle portate sorgentizie. Il monitoraggio delle portate è stato effettuato con cadenza settimanale, per la durata di un anno idrologico (dal mese di Aprile 04 al mese di Aprile 05). Si è proceduto alla misurazione delle portate attraverso dei contenitori di diversa ampiezza e con l ausilio di un cronometro, mentre solo per la sorgente Murolungo la portata è stata determinata con l ausilio di un mulinello idraulico. Si sono effettuate diverse misurazioni per cercare di ridurre al minimo l errore umano, in particolare si sono effettuate, per ogni sorgente, tre misure di portata. Dette misure sono state effettuate collocando i contenitori sotto la sorgente e, contemporaneamente, azionando il cronometro al fine di individuare la quantità di acqua, entrata nel contenitore, nell unità di tempo. Le portate di Murolungo sono state determinate con l ausilio del mulinello idraulico. Quest ultimo è uno strumento che, immerso in acqua, ne calcola la velocità. Dopo aver determinato la sezione bagnata della sorgente, e dopo aver effettuato le correzioni di velocità, è stato possibile calcolare la portata, moltiplicando l area della sezione bagnata per la velocità dell acqua

40 3.2) Monitoraggio del livello piezometrico. Il monitoraggio del livello piezometrico, relativo al piezometro S2, è stato effettuato con uno strumento di misura diretta: il freatimetro. Questo strumento è costituito da un nastro metrico flessibile alla cui estremità è collocata una sondina elettrica. Quest ultima viene inserita all interno dell imboccatura del pozzo (o, in questo caso, del piezometro) e quando viene a contatto con la superficie freatica emette un segnale sonoro e luminoso. Tale segnale viene avvertito dall operatore e permette la lettura della profondità della falda sul nastro graduato. La profondità esatta della falda si ottiene sottraendo, alla lettura effettuata sul nastro, l altezza del boccapozzo. 3.3) Monitoraggio della temperatura dell acqua. Il monitoraggio della temperatura dell acqua è stato eseguito con l ausilio di un termometro digitale. L analisi della temperatura dell acqua è molto utile perché fornisce preziose indicazioni sulle caratteristiche del circuito idrico sotterraneo

41 Capitolo 4. Analisi ed interpretazione dei risultati. 4.1) Analisi dei gradienti idraulici. Il gradiente idraulico in un acquifero, si identifica con una perdita unitaria di carico dovuta alla dissipazione dell energia per viscosità, per attrito lungo le pareti dei meati intergranulari, per variazioni di sezione dell acquifero. Viene determinato utilizzando la seguente formula: i = h / l dove: h indica la differenza di quota piezometrica tra due punti considerati; l, invece, indica la distanza intercorrente tra i punti stessi. La determinazione del gradiente idraulico ci dà informazioni sul movimento della falda, ossia, ci consente di capire in quale direzione si muove la falda dell acquifero considerato. Per quanto riguarda l acquifero carbonatico di Colle Cicchette (Molise), il gradiente idraulico è stato determinato sia a scala di bacino, considerando la differenza di carico piezometrico tra le varie emergenze sorgive presenti nel bacino ed il recapito ultimo della falda, che corrisponde alla sorgente Murolungo, sia localmente, determinando la perdita di carico concentrato che si ha in prossimità della faglia ubicata tra la sorgente Fonte del Soldato e la sorgente Pittotta (vedi sezione A-B)

42 Con l ausilio di un altra sezione geologica (sezione C-D) è stato possibile determinare il gradiente idraulico esistente tra il piezometro S2, la sorgente Murolungo ed il piezometro artesiano S1. I diversi valori del gradiente idraulico così ottenuti sono riassunti nelle seguenti tabelle: TABELLA 1: valori a scala di bacino del gradiente idraulico. Sorgenti dislivello distanza i i % Polla 1+2-Murolungo 71, ,00 0,016 1,58 Fonte del Soldato - Murolungo 75, ,00 0,017 1,68 Polla Muro - Murolungo 78, ,00 0,017 1,75 Pittotta - Murolungo 69, ,00 0,016 1,65 Vecchia sorgente - Murolungo 68, ,00 0,016 1,62 Piezometro artesiano S1- Murolungo 0,20 20,00 0,010 1,00 TABELLA 2: valori del gradiente idraulico tra la sorgente Fonte del Soldato e la sorgente Pittotta quota Fonte del Soldato quota Pittotta distanza ic ic (%) ,

43 TABELLA 3: valori del gradiente idraulico tra il piezometro S2 e la sorgente Murolungo data Quota piezometro S2 quota Murolungo distanza i i (%) 15/04/04 695,69 694,30 102,50 0,0136 1,36 23/04/04 695,79 694,30 102,50 0,0145 1,45 29/04/04 695,86 694,30 102,50 0,0152 1,52 06/05/04 696,04 694,30 102,50 0,0170 1,70 13/05/04 696,04 694,30 102,50 0,0170 1,70 20/05/04 696,06 694,30 102,50 0,0172 1,72 27/05/04 696,57 694,30 102,50 0,0221 2,21 03/06/04 696,30 694,30 102,50 0,0195 1,95 10/06/04 696,09 694,30 102,50 0,0175 1,75 24/06/04 695,83 694,30 102,50 0,0149 1,49 01/07/04 695,76 694,30 102,50 0,0142 1,42 08/07/04 695,70 694,30 102,50 0,0137 1,37 15/07/04 695,53 694,30 102,50 0,0120 1,20 22/07/04 695,40 694,30 102,50 0,0107 1,07 30/07/04 695,34 694,30 102,50 0,0101 1,01 16/09/04 694,67 694,30 102,50 0,0036 0,36 23/09/04 694,68 694,30 102,50 0,0037 0,37 30/09/04 694,55 694,30 102,50 0,0024 0,24 07/10/04 694,49 694,30 102,50 0,0019 0,19 14/10/04 694,34 694,30 102,50 0,0004 0,04 21/10/04 694,81 694,30 102,50 0,0050 0,50 04/11/04 696,07 694,30 102,50 0,0173 1,73 11/11/04 695,85 694,30 102,50 0,0151 1,51 18/11/04 695,99 694,30 102,50 0,0165 1,

44 25/11/04 696,02 694,30 102,50 0,0168 1,68 02/12/04 696,36 694,30 102,50 0,0201 2,01 09/12/04 696,25 694,30 102,50 0,0190 1,90 16/12/04 696,37 694,30 102,50 0,0202 2,02 23/12/04 696,40 694,30 102,50 0,0205 2,05 13/01/05 696,54 694,30 102,50 0,0219 2,19 20/01/05 696,82 694,30 102,50 0,0246 2,46 27/01/05 696,79 694,30 102,50 0,0243 2,43 03/02/05 696,73 694,30 102,50 0,0237 2,37 10/02/05 696,77 694,30 102,50 0,0241 2,41 17/02/05 696,81 694,30 102,50 0,0245 2,45 24/02/05 696,86 694,30 102,50 0,0250 2,50 03/03/05 696,98 694,30 102,50 0,0261 2,61 10/03/05 697,16 694,30 102,50 0,0279 2,79 17/03/05 697,20 694,30 102,50 0,0283 2,83 24/03/05 697,22 694,30 102,50 0,0285 2,85 31/03/05 697,23 694,30 102,50 0,0286 2,86 07/04/05 697,24 694,30 102,50 0,0287 2,87 TABELLA 4: valori del gradiente idraulico tra il piezometro S1 e la sorgente Murolungo Quota quota piezometro S1 Murolungo distanza i i (%) 694,50 694, ,

45 4.2) Analisi dei regimi delle sorgenti. L analisi dei regimi delle sorgenti è volta all individuazione di differenti tipi di comportamento tra le sorgenti stesse, in termini sia di tempi di risposta dell acquifero che di eventuali variabilità del regime delle sorgenti nei confronti dei volumi d acqua di infiltrazione. L analisi di variabilità del regime delle sorgenti è stata effettuata utilizzando l indice di Meinzer (o indice di variabilità) Rv, calcolato per le sorgenti Fonte del Soldato, Pittotta e Piezometro S1. L indice di Meinzer Rv ci permette di definire la maggiore o minore variabilità del regime delle sorgenti in funzione della distribuzione dei volumi di acqua di alimentazione. Tale indice viene espresso in funzione della portata massima (Q M ), della portata minima (Qm) e della portata media (Qmed) dell intero anno idrologico: Rv = [(Q M Qm)/Qmed] 100 Vengono definite costanti le sorgenti che presentano un Rv < 25%, sub-variabili quelle con un Rv = % e variabili quelle con un Rv > 100% I valori ottenuti per ciascuna sorgente sono schematizzati nella seguente tabella:

46 TABELLA 5: valore dell indice di Meinzer per le sorgenti Fonte del Soldato, Pittotta, PiezometroS1 Fonte del Soldato Pittotta Piezometro S1 Fonte del Soldato Pittotta Piezometro Data (l/s) (l/s) (l/s) (m^3) (m^3) S1 (m^3) 01/04/04 2,64 21,03 0,29 0, , , /04/04 2,24 19,01 0,26 0, , , /04/04 4,88 17,40 0,26 0, ,0174 0, /04/04 5,78 19,10 0,26 0, ,0191 0, /04/04 5,31 20,21 0,29 0, , , /05/04 5,72 20,00 0,29 0, ,02 0, /05/04 6,65 19,84 0,30 0, , , /05/04 6,50 21,00 0,29 0,0065 0,021 0, /05/04 7,90 23,80 0,31 0,0079 0,0238 0, /06/04 8,08 21,44 0,31 0, , , /06/04 6,68 23,08 0,29 0, , , /06/04 4,61 19,84 0,30 0, , , /07/04 4,32 18,89 0,28 0, , , /07/04 3,38 16,34 0,27 0, , , /07/04 2,08 15,13 0,26 0, , , /07/04 1,54 13,49 0,24 0, , , /07/04 1,10 12,16 0,23 0,0011 0, , /09/04 0 1,19 0,04 0 0, , /09/04 0 0,87 0,03 0 0, , /09/04 0 0, , /10/04 0 0, , /10/04 0 0, , /10/04 0 0, , /11/04 0 0,25 0,52 0 0, , /11/04 0 0,19 0,68 0 0, , /11/04 0 0,15 0,82 0 0, , /11/04 0 0,08 0,82 0 0, , /12/04 0 0,40 0,91 0 0,0004 0, /12/04 0 0,41 0,75 0 0, , /12/04 0 0,41 0,81 0 0, , /12/04 0 0,55 0,80 0 0, , /01/05 0,05 5,78 0,92 0, , , /01/05 0,58 8,01 0,90 0, , ,

47 27/01/05 0,52 9,04 0,94 0, , , /02/05 0,35 9,34 0,92 0, , , /02/05 0,25 9,27 0,91 0, , , /02/05 0,24 9,93 0,93 0, , , /02/05 0,26 10,75 0,95 0, , , /03/05 2,01 13,77 1,02 0, , , /03/05 5,69 15,82 0,95 0, , , /03/05 7,35 18,06 0,91 0, , , /03/05 9,36 19,8 0,98 0, ,0198 0, /03/05 10,21 20,83 1,01 0, , , /04/05 12,59 21,08 0,86 0, , ,00086 Q M = sorgente Fonte dl Soldato Qm = Q med = Q M = sorgente Pittotta Qm = Q med = Q M = Piezometro S1 Qm = Q med = Fonte del Soldato Rv = 428,16 sorgente variabile Sorgente Pittotta Rv = 184,77 sorgente variabile Piezometro S1 Rv = 186,77 sorgente variabile

48 In definitiva possiamo affermare, da quanto emerso, che le sorgenti considerate per il calcolo dell indice di Meinzer presentano carattere variabile in quanto il valore dell indice è superiore al 100% Dall analisi del regime delle sorgenti oltre a determinare l indice di Meinzer, possiamo ottenere un altro parametro che ci dà informazioni sulla velocità di ricarica dell acquifero. Questo parametro viene chiamato in idrogeologia tempo di risposta dell acquifero ed esprime il tempo che impiega l acqua di precipitazione per giungere in falda ossia, rappresenta il tempo minimo che intercorre tra l evento piovoso e l aumento di portata della sorgente dovuto alla precipitazione stessa. I tempi di risposta dell acquifero, invece, sono stati determinati integrando ai grafici di portata delle sorgenti Fonte del Soldato, Pittotta e Murolungo, i dati pluviometrici della stazione di Isernia, sita in località Olivella ( m 452 s.l.m.), gestita dalla società COREDIMO con sede a Campobasso, inerenti al periodo della tesi. Da questa analisi sono emersi tempi di risposta simili per le sorgenti considerate. Ciò ha permesso di ipotizzare un tempo di risposta dell acquifero, nel suo complesso, nell ordine dei dieci giorni. Di seguito verranno illustrati i vari grafici utilizzati per la determinazione del tempo di risposta delle sorgenti Fonte del Soldato, Pittotta e Murolungo

49 Sorgente Fonte del Soldato. Fonte del Soldato-precipitazioni 80,00 14,00 70,00 12,00 mm pioggia 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 8,00 6,00 4,00 portata (l/s) 10,00 2,00 0,00 1/4/04 11/4/04 21/4/04 1/5/04 11/5/04 21/5/04 31/5/04 10/6/04 20/6/04 30/6/04 10/7/04 20/7/04 30/7/04 9/8/04 19/8/04 29/8/04 8/9/04 18/9/04 28/9/04 8/10/04 18/10/04 periodo 28/10/04 7/11/04 17/11/04 27/11/04 7/12/04 17/12/04 27/12/04 6/1/05 16/1/05 26/1/05 5/2/05 15/2/05 25/2/05 7/3/05 17/3/05 27/3/05 6/4/05 0,00 pioggia portata Dal seguente grafico sono emersi dei tempi di risposta della sorgente relativamente rapidi, i cui valori, con i relativi periodi di riferimento, sono riportati nella seguente tabella: TABELLA 6: tempi di risposta della sorgente Fonte del Soldato. Sorgente data pioggia data incremento di portata t (giorni) Fonte del Soldato 04/05/04 06/05/ /05/04 27/05/

50 Sorgente Pittotta Pittotta-precipitazioni 80, ,00 60,00 20 mm pioggia 50,00 40,00 30, portata (l/s) 20, ,00 0,00 0 1/4/04 11/4/04 21/4/04 1/5/04 11/5/04 21/5/04 31/5/04 10/6/04 20/6/04 30/6/04 10/7/04 20/7/04 30/7/04 9/8/04 19/8/04 29/8/04 8/9/04 18/9/04 28/9/04 8/10/04 18/10/04 28/10/04 7/11/04 17/11/04 27/11/04 7/12/04 17/12/04 27/12/04 6/1/05 16/1/05 26/1/05 5/2/05 15/2/05 25/2/05 7/3/05 17/3/05 27/3/05 6/4/05 periodo pioggia portata TABELLA 7: tempi di risposta della sorgente Pittotta. data Sorgente pioggia data incremento di portata t (giorni) 10/04/04 23/04/ /05/04 20/05/04 14 Pittotta 23/05/04 27/05/ /06/04 10/06/ /02/05 17/02/

51 Per quanto riguarda la sorgente Pittotta è stato possibile determinare un numero maggiore di tempi di risposta rispetto alla sorgente Fonte del Soldato, in quanto, osservando i grafici, notiamo che il periodo di tempo in cui la sorgente non eroga acqua è nettamente inferiore rispetto a quello della sorgente Fonte del Soldato. In ultima analisi si analizzano i tempi di risposta della sorgente Murolungo. Sorgente Murolungo. Murolungo-precipitazioni 80, , , , mm pioggia 40,00 80 portata (l/s) 30, , , ,00 0 1/4/04 11/4/04 21/4/04 1/5/04 11/5/04 21/5/04 31/5/04 10/6/04 20/6/04 30/6/04 10/7/04 20/7/04 30/7/04 9/8/04 19/8/04 29/8/04 8/9/04 18/9/04 28/9/04 8/10/04 18/10/04 28/10/04 7/11/04 17/11/04 27/11/04 7/12/04 17/12/04 27/12/04 6/1/05 16/1/05 26/1/05 5/2/05 15/2/05 25/2/05 7/3/05 17/3/05 27/3/05 6/4/05 periodo pioggia portata

52 TABELLA 8: tempi di risposta della sorgente Murolungo. sorgente data pioggia data incremento di portata t (giorni) 03/06/04 10/06/04 7 Murolungo 23/02/05 24/02/ /03/05 07/04/05 8 L enorme variabilità del regime delle portate sorgive di Murolungo è da correlarsi alla frequente attivazione, nell arco del periodo di monitoraggio, del campo pozzi dell E.R.I.M. ubicato a monte della sorgente stessa. Questa enorme variabilità delle portate ha consentito di determinare solo tre tempi di risposta per la sorgente in esame i cui valori sono inferiori ai dieci giorni

53 4.3) Calcolo dei coefficienti di esaurimento e loro distribuzione spaziale. Nel corso dell anno idrologico notiamo che i livelli piezometrici o, nel nostro caso, le portate sorgive decrescono pressoché indisturbati per l assenza (o la trascurabilità) della ricarica attiva dovuta ad apporti esterni di acque di precipitazione. Tale periodo in idrogeologia viene chiamato periodo di esaurimento e viene espresso con un coefficiente. Il coefficiente di esaurimento ci dà indicazioni sulle modalità di svuotamento dell acquifero, ovvero, ci dà informazioni su quanto rapidamente si svuota l acquifero. Esistono diversi coefficienti (coeff. di Tison, coeff. di Maillet, coeff. di Drogue) ognuno dei quali si adatta meglio a descrivere l esaurimento dei diversi tipi di acquiferi esistenti in natura. Nel caso dell acquifero carbonatico di Colle Cicchette (in Molise) è stato utilizzato il coefficiente di Maillet perché quest ultimo, più degli altri, descrive meglio le modalità di svuotamento dell acquifero carbonatico in esame. Le sorgenti sulle quali è stato calcolato il suddetto coefficiente sono tre: - sorgente Fonte del Soldato; - sorgente Pittotta; - Piezometro artesiano S

54 Vedremo ora in dettaglio i vari coefficienti calcolati per le rispettive sorgenti. Sorgente Fonte del Soldato. Fonte del Soldato 14,00 12,00 10,00 α = 3.56E-02 portata (l/s) 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 15/04/ /04/ /05/ /05/ /06/ /06/ /07/ /07/ /08/ /08/ /09/ /09/ /09/ /10/ /10/ /11/ /11/ /12/ /12/ /01/ /01/ /02/ /02/ /03/ /03/ /03/2005 periodo Fonte del Soldato Per quanto riguarda la sorgente Fonte del Soldato, posta ad una quota di 773m s.l.m., l esaurimento della fase estiva autunnale è rappresentato da un solo α, dovuto al prosciugamento della sorgente nel periodo compreso dal 16/09/04 al 10/03/05. L esaurimento nel periodo estivo, che va dal03/06/04 al 30/07/04, ha fornito un α il cui valore è pari a 3.56E-02. Tale sorgente mostra modalità di esaurimento simili nell arco di un anno idrologico

55 Sorgente Pittotta. Pittotta 25,00 α 1 = 1.31E-02 20,00 portata (l/s) 15,00 10,00 α 2 = 3.86E-02 5,00 0,00 15/04/ /04/ /05/ /05/ /06/ /06/ /07/ /07/ /08/ /08/ /09/ /09/ /09/ /10/ /10/ /11/ /11/ /12/ /12/ /01/ /01/ /02/ /02/ /03/ /03/ /03/2005 periodo Pittotta La sorgente Pittotta, invece, posta ad una quota di 764 m s.l.m., presenta una fase di esaurimento composita, individuabile dalla spezzata presente nel diagramma delle portate. In tale diagramma notiamo un primo esaurimento che va dal 10/06/04 al 30/07/04 ed un secondo esaurimento che, invece, inizia il 16/09/04 e termina il 25/11/04. L esaurimento complessivo, quindi, si esprime con due α i cui valori sono 1.31E-02, per la fase estiva, e 3.86E-02, per la fase autunnale. Le due fasi di esaurimento sono poco dissimili, in quanto i valori assoluti dei coefficienti di esaurimento sono simili. Tuttavia è possibile notare come la fase di esaurimento finale, avvenuta nel periodo autunnale, sia più rapida di quella iniziale che, invece, è avvenuta nel periodo estivo

56 Analizzando, ora, le due sorgenti contemporaneamente notiamo che i coefficienti di esaurimento (α) sono simili e racchiusi in mezzo ordine di grandezza, elevati in valore assoluto. Confrontando le sorgenti nel periodo in comune, corrispondente al periodo estivo, notiamo che l esaurimento verificatosi per la sorgente Fonte del Soldato, nel suo complesso, è più rapido di quello che avviene per la sorgente Pittotta. I diversi valori dell esaurimento derivano dal fatto che la sorgente Fonte del Soldato risulta essere posta ad una quota topografica più elevata rispetto alla sorgente Pittotta. Piezometro S1. piezometro S1 1,20 1,00 0,80 portata (l/s) 0,60 α =7.59E-03 0,40 α =9.90E-02 0,20 0,00 15/04/ /04/ /05/ /05/ /06/ /06/ /07/ /07/ /08/ /08/ /09/ /09/ /09/ /10/ /10/ /11/ /11/ /12/ /12/ /01/ /01/ /02/ /02/ /03/ /03/ /03/2005 periodo piezometro S1-55 -

57 Il piezometro artesiano S1, invece, posto ad una quota di m s.l.m., rappresenta l emergenza sorgiva posta a quota topografica più bassa rispetto alle altre. Anche per questa sorgente, come per la sorgente Pittotta, l esaurimento complessivo si esprime con due α i cui valori sono rispettivamente di 7.59E-03, per la fase estiva, e 9.90E-02, per quanto riguarda la fase autunnale. Per tale sorgente notiamo che il coefficiente di esaurimento della fase estiva, considerato a partire dal 24/06/04 fino al 30/07/04, è quello più basso in assoluto ed ha un valore pari a 7.59E-03. La progressiva riduzione del valore del coefficiente di esaurimento al diminuire della quota topografica, ci permette di ipotizzare che la distribuzione frammentata delle emergenze sorgive, legate sia all assetto geologico strutturale a scala di bacino, che all andamento plano altimetrico della cintura impermeabile, costituisce, nel suo complesso, un unico bacino con recapito finale coincidente con la sorgente Murolungo

58 Sorgente Fonte del Soldato ( α =3.56E-02 ) Sorgente Pittotta ( α = 1.31E-02 ) Piezometro S2 Piezometro artesiano S1 ( α = 7.59E-03 ) Allegato I: ubicazione dei punti d acqua monitorati e dei relativi coefficienti di esaurimento

59 I dati discussi nel presente capitolo sono stati elaborati al fine di evidenziare l esistenza di una correlazione spaziale che lega, tra loro, le diverse sorgenti monitorate durante il periodo della tesi (della durata di un anno idrologico e precisamente, dal 01/04/2004 al 07/04/05). Per raggiungere tale scopo, a causa delle diverse quote di sfioro delle sorgenti Fonte del Soldato, Pittotta e piezometro S1 (che sono rispettivamente di 694.5, 764 e 773 m s.l.m.), la prima operazione effettuata è stata il calcolo del gradiente idraulico (i) tra le sorgenti stesse. È stato effettuato un calcolo del gradiente idraulico sia a scala di bacino che a scala locale. I valori ottenuti dal calcolo del gradiente idraulico a scala di bacino hanno messo in evidenza una diminuzione del gradiente stesso, dalle sorgenti poste a quota topograficamente più elevata (sorgente Fonte del Soldato, sorgente Pittotta aventi un valore di i pari a circa il 2%), a quelle poste a quota topografica più bassa come il piezometro S1 (che, invece, presenta un valore di i pari circa all 1%). I valori risultanti dal calcolo del gradiente idraulico a scala locale, sono stati utilizzati per la determinazione del gradiente idraulico nelle zone di faglia comprese tra le sorgenti Fonte del Soldato Pittotta (sezione A-B) ed i piezometri S1 (artesiano) S2 (sezione C-D). L analisi dei valori del gradiente idraulico tra le sorgenti Fonte del Soldato e Pittotta, ha messo in evidenza una perdita di carico idraulico concentrata nei pressi della faglia, dovuta alla presenza di una fascia cataclastica. Tale perdita di carico determina un valore del gradiente idraulico pari al 60%

60 L analisi del gradiente idraulico tra i piezometri S1-S2 (sezione C-D) ha messo in risalto l esistenza di due valori del gradiente stesso (uno per il gradiente esistente tra il piezometro artesiano S1 e la sorgente Murolungo, l altro per quello esistente tra il piezometro S2 e la sorgente stessa). I risultati di quest analisi forniscono un valore del gradiente idraulico esistente tra il piezometro artesiano S1 e la sorgente Murolungo, pari all 1%, mentre, per il gradiente esistente tra il piezometro S2 e la sorgente Murolungo, risulta un valore medio del gradiente stesso (i med), pari a circa l 1%. Le due analisi del gradiente idraulico (sia a scala di bacino che a scala locale) evidenziano valori simili del gradiente stesso

61 Conclusioni. Concludendo, da quanto fin qui esposto e dai dati analizzati, si può affermare: che le diverse emergenze sorgive monitorate fanno parte di un unico bacino, avente come recapito finale la sorgente Murolungo; che la frammentazione dei recapiti sorgivi è generata dall esistenza di faglie che fungono da ostacolo alla circolazione idrica sotterranea; che i tempi di percolazione delle acque di infiltrazione efficace nell acquifero calcareo sono molto bassi (nell ordine di pochi giorni), in linea con l elevata permeabilità dell acquifero stesso

62 Bibliografia. CELICO P. (1983): Schema idrogeologico dell idrostruttura del Monte Totila. CELICO P. (1986): Prospezioni Idrogeologiche ; Liguori, Napoli. CORNIELLO A, DUCCI D, CALCATERRA D: Appunti di geologia dell Appennino Meridionale con riferimenti ai rischi ed alle risorse del territorio Istituto di Geologia applicata, Università di Napoli Federico II, pubblicazione n 332, pag CORNIELLO A, DUCCI D, IACCARINO G, 1998: Idrogeologia del settore NW del Matese Mem. Soc. Geol. It., 41, pag CORRADO S., NASO G., DI BUCCI D., FACCENNA C., 1998: Influence of Paleography on thrust system geometries: an analogue modelling approach For Abruzzi Molise (Italy) Tectonophysics, 296, pag CORRADO S., DI BUCCI D., NASO G., LESCHIUTTA L., TRIGARI A., 1997: La tettonica quaternaria della piana di Isernia nell evoluzione strutturale del Settore molisano Il Quaternario, Italian Journal of Quaternary Sciences, 10(2) pag D ARGENIO B., PESCATORE T.S., SCANDONE P., 1973: Schema geologico dell Appennino meridionale (Campania e Lucania) Atti Acc. Naz. Lincei, Quad. 183, Roma

63 DI BUCCI D., CORRADO S.., NASO G., PAROTTO M., PRATURLON A., 1999: Evoluzione tettonica neogenico-quaternaria dell area molisana Boll. Soc. Geol. It, 118, pag DI BUCCI D., TOZZI M., 1992: La linea Ortona-Roccamonfina : revisione dei dati esistenti e nuovi contributi per il settore settentrionale (media valle del Sangro) Studi Geologici Camerti, volume speciale (1991/2) CROP 11, pag ENI: Acque dolci sotterranee ; Inventario dei dati raccolti dall A.G.I.P. s.p.a. durante la ricerca di idrocarburi in Italia. HYPPOLYTE J., ANGELIER, BARRIER, 1995: Compressional and extensional tectonics in an arc system: example of the Soutern appennines Journal of Structural Geology, vol. 17 n 12 pag LOTTI C. et alii, Roma, Settembre (1990): Disponibilità idriche: risorse sotterranee molisane; Aggiornamento e integrazione del piano di utilizzazione delle risorse idriche per lo sviluppo della Regione Molise I SAL. LOTTI C. et alii, Roma (Aprile 1991): Disponibilità idriche: risorse sotterranee molisane; Aggiornamento e integrazione del piano di utilizzazione delle risorse idriche per lo sviluppo della Regione Molise

64 MOSTARDINI F., MERLINI S., 1986: Appennino Centro Meridionale. Sezioni geologiche e proposta di modello strutturale Mem. Soc. Geol. It, 35 pag OGNIBEN L., 1969: Schema introduttivo alla geologia del confine calabro-lucano Mem. Soc. Geol. It, 8. PATACCA E., SCANDONE P., 1989: Post-Tortonian mountain building in the Appennines. The role of the passive sinking of a relic lithospheric slab. In the Lithosphere in Italy Atti Conv. Lincei, 80, pag PATACCA E., SCANDONE P., BELLETELLA M., PERILLI N., SANTINI U., (1992 a): La zona di giunzione tra l arco appenninico settentrionale e l arco appenninico meridionale nell Abruzzo e nel Molise Studi Geologici Camerti volume speciale (1991/2), CROP 11, pag PATACCA E., SCANDONE P., BELLETELLA M., PERILLI N., SANTINI U.,(1992 b): The Numidian-sand event in the Southern Appennines Mem. Soc. Geol. 43, pag PICCIANO V. et alii, L Aquila ( Dicembre 1999): Risorse idriche sotterranee in un area del Molise: Montagna di Frosolone. SCROCCA D., TOZZI M., PAROTTO M., (1995 b): Assetto strutturale del settore compreso tra il Matese, le Mainarde e l Unità di Frosolone. Implicazioni per l evoluzione neogenica del sistema di sovrascorrimenti nell Appennino centro-meridionale Studi Geologici Camerti, volume speciale 1995/2, pag

65 SCROCCA D., TOZZI M., 1999: Tettogenesi mio-pliocenica dell Appennino molisano Boll. Soc. Geol. It, 118, pag SELLI R., 1962: Il Paleogene nel quadro della geologia dell Italia centro-meridionale Mem. Soc. Geol. It, 3, Roma. SERVIZIO GEOLOGICO D ITALIA (1971): Carta geologica d Italia, Foglio 161-ISERNIA- (scala 1: ). SERVIZIO GEOLOGICO D ITALIA (1971): Note illustrative della Carta geologica d Italia, Foglio 161-ISERNIA- (scala 1: ). SGROSSO I., 1983: Alcuni dati sulla possibile presenza di una quarta Piattaforma carbonatica nell Appennino centro-meridiomale Rend. Soc. Geol. It., 1, Roma. SPERANZA F., MATTEI M., NASO G., DI BUCCI D., CORRADO S., 1998: Neogene-quaternary evolution of the central Appendine orogenic system (Italy): a structural and palaeomagnetic approach in the Molise region Tectonophysics, 299, pag