La Buca dell'Inferno...

 

Grotta ipogenica legata alle emanazioni fumaroliche del campo geotermale di Larderello. Sebbene vicina a numerose fumarole e soffioni che fuoriescono dai diaspri, questa grotta si apre su un banco di calcare selcifero ed emette un getto di vapore di circa 1 m3/s ad una temperatura di 40.2 °C. Queste caratteristiche rendono questo l'ingresso carsico più caldo attualmente noto in Italia. La grotta si sviluppa come piccola condotta dalle chiare morfologie MSRF dove tutt'ora agiscono processi di condensazione e corrosione ed appare impostata su un giunto di strato. Esplorata per i primi cinque metri sembra proseguire transitabile. La temperatura estrema rende però molto pericolosa una permanenza superiore ai 10-15 minuti. Per proseguire le esplorazioni sarà quindi necessario l'uso di respiratori autonomi e tute raffreddate. 

Banjšte: la montagna che fuma

 

Una delle due zone interessate dalla presenza di grandi soffioni caldi. Nel raggio di circa metri, si concentrano decine di soffioni e almeno 9 grotte ipogeniche definibili come "smoking shaft", da cui fuoriescono un totale di oltre 20 m3/s di aria calda a circa 32 °C. Un fenomeno più che raro e in Europa può essere paragonato solo alle sorgenti atmotermali di Amarantos in Grecia o ai getti di vapore Avulit a Postenam in Albania.

Bibliografia:

Dubois, C., & al. (2014). The process of ghost-rock karstification and its role in the formation of cave systems. Earth-Science Reviews, 131, 116-148.

Klimchouk, A. (2019). Speleogenesis—Hypogenе. In Encyclopedia of caves (pp. 974-988). Academic Press.

Popovska-Vasilevska, S., & Armenski, S. (2016). Geothermal potential of Macedonia and its utilization. Mineral and Thermal Waters of Southeastern Europe, 131-146.

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Verbovšek, R., & al. (1982). Report from the cave exploration in the vicinity of Banjšte Thermal Spa, Debar (unpublished) DZRJ Ljubljana

Antro dell'Ultimo Respiro

 

Antro dell'Ultimo Respiro by Acheloos Geo Exploring on Sketchfab

Il sale della Terra: grotte nei diapiri salini di Zinga

 Nel contesto delle rocce evaporitiche, l'halite, volgarmente conosciuta come salgemma è una roccia dove i fenomeni carsici si sviluppano con una rapidità di diversi ordini di grandezza superiore a quella a cui siamo abituati. La sua estrema solubilità, (fino a circa 360 grammi per litro di acqua!) rende però questi fenomeni praticamente quasi confinati nei climi aridi. C'è inoltre da considerare che sebbene banchi di halite siano presenti in grandissima quantità nelle crosta terrestre, nella maggior parte dei casi, non affiorano, ma si trovano sepolti anche chilometri sotto la superfice. Tutto questo rende le grotte nel sale un fenomeno abbastanza raro e poco comune. Senza entrare nei dettagli dei meccanismi affascinanti e complessi che regolano l'halokinesis (ovvero il movimento e galleggiamento viscoso delle masse saline nel sottosuolo), basti sapere che per nostra fortuna al sale piace spesso risalire in superfice, principalmente sotto forma di estrusioni: ovvero grandi domi o colonne saline, meglio noti come diapiri salini. Ecco cosi che in giro per il mondo troviamo una discreta quantità di questi diapiri come isole di sale delle dimensioni più varie. Alcuni interessati ancora da una spinta capace di generare delle vere e proprie 'fontane' e ghiacciai di sale che fluiscono lentamente, come i Namakier in Iran, altri oramai immobili. Troviamo grotte di sale in Israele, in Iran, in Algeria, nel deserto cileno di Atacama cosi come in quello del Tagikistan. In alcuni rari casi, grazie ad un pò di fortuna e ad un buon caprock, ovvero uno strato capace di proteggere il sale da una dissoluzione troppo rapida, troviamo fenomeni carsici di questo tipo anche in climi non propriamente desertici. In Europa per esempio troviamo importanti grotte nell'halite nel diapiro di Cardona in Spagna e in diversi affioramenti in Romania, tra cui il più importante noto come il Meledic Plateau. Rispetto al territorio italiano, nell'ambito della crisi di salinità del Messiniano, oltre alla sequenza di banchi gessosi, come ben noto si sono generati anche potenti banchi di halite. Banchi che purtroppo giacciono sepolti in profondità e infatti raggiunti in diversi casi solo dall'attività mineraria. Abbiamo però una fortunata eccezione in Calabria, nel bacino del Crotonese, dove nel contesto della nota serie evaporitica, troviamo diversi piccoli diapiri salini che affiorano in superfice. Principalmente nel territorio del comune di Casabona. La presenza di questi diapiri è nota in bibligrafia almeno dagli anni '60, nonché citata in diversi lavori sul carsismo nei gessi. Di recente alcune ricerche, hanno inoltre affrontato la caratterizzazione delle diverse facies presenti, nonché lo studio delle inclusioni fluide nei cristalli per ricostruirne le condizioni paleoclimatiche di origine. Nel contesto del patrimonio geologico nazionale si tratta di un caso praticamente unico e infatti l'area ha ottenuto negli ultimi anni, una certa visibilità come geosito e meta di turismo geologico. 

Dal punto di vista speleologico al contrario, in bibliografia non risulta documenta l'esistenza di grotte in queste formazioni. Con queste premesse, la scorsa settimana siamo andati a dare un occhiata direttamente sul posto per capire le potenzialità dell'area.

 

La nostra brevissima ricerca si è concentrata sui quattro principali punti dove affiora la matrice salina: in parte protetta da un sottile caprock breccioso e in parte sovrastata da argille. Qui abbiamo documentato l'esistenza di almeno sei grotte tra pozzi, risorgenze e inghiottitoi che si sviluppano nell'halite (in alcuni casi i fenomeni iniziano come grotte e collassi di soffusione nella matrice argillosa e quindi raggiungono lo strato salino) per un totale di circa 200 metri di sviluppo. La più lunga misura circa 70 metri e rappresenta la parte attualmente accessibile di un piccolo traforo idrogeologico saltuariamente attivo.

 Allo stato attuale delle conoscenze, questo risulta sicuramente il fenomeno più importante presente. Localmente noto come Grotte di Mandria Vecchia, dalle testimonianze raccolte è risultato conosciuto dagli abitanti di Zinga da un ingresso all'altro, da almeno 60-70 anni e percorso occasionalmente almeno fino a 15-20 anni fa, quando alcune frane lo hanno reso di difficile accesso.  Nei climi non desertici, le grotte nel sale evolvono molto rapidamente e la presenza dei depositi argillosi modifica facilmente la loro percorribilità. Proprio in questa prospettiva nei vari diapiri, ci sono diverse zone che secondo noi presentano ulteriori potenzialità esplorative. 

La solubilità del sale, rende gli speleotemi di halite, qualcosa di molto effimero e mutevole ma anche affascinante nelle forme e tipologie. Accanto a stalattiti, croste, rim, raft e tante altre forme microcristalline, nelle grotte esplorate, fanno così bella mostra anche diversi speleotemi macrocristallini a base di cristalli cubici di halite tra cui tutta una serie di stalattiti composte da una sequenza di cristalli scheletrici ed euedrali.

Vista l'estensione dei diapiri, dal punto di vista esplorativo è difficile immaginare la presenza di grandi sistemi ipogei. Allo stesso tempo, la documentazione di queste grotte, anche se di limitata estensione, aggiunge senza dubbio valore al contesto e alla sua unicità sul territorio nazionale.

 Si possono inoltre  immaginare anche interessanti ricerche e monitoraggi proprio sull'evoluzione nel tempo di questi fenomeni. Tanto il ciclo degli speleotemi, quanto l'evoluzione morfologica di questi piccoli sistemi, si prestano bene a diventare modelli da studiare.

 Ovviamente torneremo ancora sui diapiri di Zinga, magari anche in compagnia di chi sia interessato a documentare una speleologia sicuramente diversa dall'0rdinario! 

Andrea Benassi, Roberto Pettirossi, Mauro Masci

Bibliografia

Bosák, P., Bruthans, J., Filippi, M., Svoboda, T., & Šmíd, J. (1999). Karst and caves in salt diapirs, SE Zagros Mts.(Iran). Acta Carsologica, 28(2).

CIPRIANI, M. (2020) FACIES ANALYSIS AND FLUID INCLUSION STUDIES OF THE MESSINIAN EVAPORITES, CALABRIA, SOUTHERN ITALY

ITALY. Chabert C. Courbon P. (1997) Atlas des cavites non calcaire du monde

De Waele, J., Picotti, V., Zini, L., Cucchi, F., & Forti, P. A. O. L. O. (2009). KARST PHENOMENA IN THE CORDILLERA DE LA SAL (ATACAMA, CHILE). Geoacta, 113-127.

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Ferrini, G. & A. Moretti A., 2003: Calabria. - In Madonia, G. & P. Forti (eds.), Le aree carsiche gessose d’Italia. Mem. Ist. It. Spel., vol. 14, s. II, 243-252.

Filippi, M., Bruthans, J., Palatinus, L., Zare, M., & Asadi, N. (2011). Secondary halite deposits in the Iranian salt karst: general description and origin. International Journal of Speleology, 40(2), 8.

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Gunn, J. (2004). Encyclopedia of caves and karst science. Routledge.

Parise, M., & Trocino, A. (2005). Gypsum Karst in the CrotoneProvince (Calabria, Southern Italy). Acta carsologica, 34(2).

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Warren, J. K. (2016). Evaporites: A geological compendium. Springer.

Lengarices 2023 – Inseguendo il Respiro del Drago

Lengarices by Acheloos Geo Exploring on Sketchfab

Grotte Vaporose e Smoking Shaft

 

Che nelle grotte circoli aria è cosa nota a tutti. Tra i differenti ingressi si instaura infatti una circolazione convettiva, dove la differenza di temperatura e l’inerzia termica generano la sufficiente spinta pressoria per superare l’attrito e mettere in movimento masse d’aria più o meno grandi. A questa forza si sommano inoltre gli effetti dell’espansione o compressione barometrica dovuta alle onde di pressione atmosferica; generando così complessi e articolati movimenti di flusso. Le grotte infatti più che respirare, parlano, anzi come diceva Giovanni, cantano una propria e peculiare melodia.

Il pennacchio di vapore uscente da una delle cavità scoperte in Grecia. Si tratta di una grotta ipogenica sulfurea, 

con uno sviluppo attuale di circa 400 metri. 

Ma se tutte le grotte, hanno una loro voce, composta dalle vibrazioni generate da invisibili flussi di gas in movimento, alcune si divertono anche a farci vedere questa voce, sotto forma di grandi flussi di vapore. Già ad alcune grotte piace proprio strafare e non è per nulla esagerato dire che fumano, tanto da meritare l’appellativo di Smoking Shaft. Ovviamente quella del fumo è una metafora per dare l’immagine della colonna di vapore che si alza da alcuni ingressi. Vapore che non deriva chiaramente da nessun processo di combustione, bensì è il semplice effetto della condensazione della componente d'acqua presente nel flusso d’aria uscente. L’aria atmosferica e ovviamente anche quella circolante in grotta, contiene sempre una certa quantità di acqua in fase gassosa. Quantità che esprime appunto la sua umidità relativa. Ovviamente sotto forma di percentuale, perché una delle più importanti magie dell’aria è proprio quella di poter trattenere quantità variabili di acqua in funzione della sua temperatura. Se così non fosse, potremmo dire addio a tutto il ciclo dell’acqua e forse anche alla vita. Fortunatamente per noi l’aria ha un carattere mutevole, e basta un po' di freddo per far sbocciare la rugiada e magari far piovere. 

Il flusso di vapore di cica 5 metri cubi al secondo (26°) risale dal P70 in una grande grotta ipogenica sulfurea che abbiamo recentemente scoperto in Albania. Lo sviluppo attuale supera i 500 metri.

Proprio il dew point, ovvero punto di rugiada è la temperatura sotto la quale, una determinata massa d’aria contenente una determinata quantità di acqua, diviene sovrasatura ed è obbligata a cederne una parte che andrà a condensare: su superfici o pulviscolo, generano film, gocce, nebbie e aerosol. Questo è il meccanismo normale di tutte le nebbie da condensazione che sembrano alzarsi nel freddo delle mattine d’inverno da fiumi e laghi. 

E come fanno le grotte a fumare generando colonne di vapore? Come sappiamo bene per cercare nuovi ingressi basta aspettare l'inverno dopo una bella nevicata in alta quota e andare alla ricerca di ingressi meteo alti: ovvero bocche calde, che convogliando un flusso d'aria con una temperatura superiore a quella che ha l’ambiente esterno in quel momento, sciolgono la neve. Ma la colonna d’aria calda che sale, oltre a sciogliere la neve fa dell’altro. L’aria uscente sarà quasi certamente satura di umidità raccolta nel suo percorso sotterraneo ed uscirà quindi con una umidità relativa prossima alla saturazione. L’improvviso abbassamento della sua temperatura man mano che si avvicina all’ingresso, la porterà a dover condensare parte di quest’acqua sulle pareti. Quanta acqua? Questo dipende da molti fattori: metri cubi al secondo di aria, temperatura esterna e soprattutto temperatura del flusso d’aria uscente. Appare evidente infatti che più è calda l'aria che vuole uscire, più acqua potrà avere in sospensione; più sarà fredda l’atmosfera esterna, più ne dovrà cedere all’improvviso generando appunto una colonna di vapore che si rende improvvisamente visibile come una nuvola spuntata dalla terra. In teoria ogni sistema carsico con abbastanza circolazione d’aria può in determinate condizioni produrre grandi colonne di vapore: per esempio nel sistema del Monte Corchia, l’ingresso del Figherà spesso produce grandi pennacchi bianchi. La temperatura relativamente calda del sistema, il grande volume d’aria, il tutto unito alle gelide mattina invernali in Apuane può creare la magia. 

Ma se vogliamo invece trovare grotte capaci di fumare spesso e volentieri? Come facciamo a trovare l’intreccio magico di queste condizioni? Semplice dobbiamo trovare una grotta molto calda che si apre in un posto molto freddo o almeno abbastanza freddo da permettere spesso di avere 20 o anche 30 gradi di differenza tra la temperatura interna e quella esterna.

Schema generale di molteplici fenomeni legati alla speleogenesi ipogenica. Philippe Audra, 2007, 2017

Il modo migliore è cercare grotte ipogeniche caratterizzate da forti anomalie idrotermali ancora attive o quasi. In questo caso la temperatura del sistema sarà data completamente o in parte dalla componente termica apportata dalla risalita dei fluidi profondi. 

La grotta si comporterà come una sorta di grande scambiatore di calore generando anche una grande spinta capace di muovere grandi volumi d’aria. Una circolazione che si può generare sia tra ingressi differenti, ma a volte anche in presenza di un solo ingresso in seguito alle turbolenze generate dalla grande differenza di temperatura. Una grotta di questo genere, sarà quindi caratterizzata dalla circolazione di una grande quantità di aria (molti metri cubi al secondo) capace di trasportare grazie alla sua alta temperatura, grandi quantità di acqua in fase gassosa proveniente dall'evaporazione di fluidi termali. Acqua che in parte arriverà fino all’esterno condensando in grandi nuvole bianche, creando pennacchi alti anche decine di metri. Ovviamente anche in questo caso le mattine fredde d’inverno aiutano l’effetto, ma a differenza delle grotte normali, le smoking shaft, non seguono il normale ciclo di inversione e spesso soffiano durante tutto l’anno proprio grazie al loro gradiente interno ben sopra la temperatura media locale. Si potrebbe dire che in queste grotte, una quantità non trascurabile di acqua, invece di scendere per tornare a giorno come tutte le acque normali, dopo essere risalita dal profondo, decide di continuare e salire direttamente in atmosfera. Viste in questa prospettiva le smoking shaft sono davvero sorgenti di nuvole!

E quante sono le grotte di questo genere in giro? Una domanda semplice a cui non è poi così facile rispondere. Se da un lato scoprire una grotta del genere sembra tanto semplice quanto meraviglioso, in quanto visibile da centinaia di metri quando non chilometri di distanza, il fatto che si tratti di fenomeni legati a zone termali, spesso poste presso zone carsiche minori o addirittura sconosciute, non aiuta.

(Tralascio in queste brevi note di affrontare il complesso problema della composizione chimica dell'atmosfera delle grotte vaporose. La questione mette infatti in alcuni casi in campo non solo l'energia termica come meccanismo per accelerare la circolazione di aria atmosferica, ma anche la presenza di gas, principalmente CO2 di origine profonde, endogena, legata a molteplici processi di degassamento degli strati profondi. Altra cosa infatti sono le mofete e le grandi sorgenti di CO2 che a volte in presenza di faglie profonde possono risalire anche in alcuni sistemi carsici rendendo oltremodo pericolosa l'esplorazione. In questo caso non si tratta di circolazione atmosferica ma risalita di gas sottopressione. Alcune smoking shaft, più uniche che rare, presentano una atmosfera mista, legata anche alla presenza di importanti risalite di CO2 profonda, come la Sima de Vapor e si presentano estremamente interessanti dal punto di vista scientifico. Ovviamente esplorando posti del genere, conviene appurare durante la progressione la natura dell'atmosfera ed il suo evolvere nel corso della cavità. Nel caso delle grotte da noi esplorate in Grecia e Albania, nonostante la presenza di faglie importanti lungo cui è impostata l'attività termale, non abbiamo misurato significative risalite di CO2 profonda. I valori all'interno delle due grotte si attestavano infatti intorno alle 800-1000 ppm. Valori che sebbene più alti di quelli esterni, si pongono ben lontani da quelli presenti in cavità interessate da risalite di gas. La questione sarà comunque approfondita con altre misurazioni nel corso delle prossime esplorazioni.)

Tra le grotte vaporose più famose e note, non possiamo che cominciare con il sistema del Monte Kronio, in Sicilia, composto dalle famose Stufe di S.Calogero e dalla Cucchiara. Con una temperatura compresa tra 36-38° ed un flusso vaporoso medio stimato in 2-4 metri cubi al secondo, le Stufe sono capaci di generare vapori e pennacchi di tutto rispetto. Se cerchiamo ancora in Italia, abbiamo molte grotte ipogeniche sulfuree legate a fluidi profondi e caldi (Le Balze di Cristo, La Grotta di Montecchio, Il sistema di Acquasanta e molte altre) ma nessuna è realmente in grado di generare un flusso di vapore costante tale da manifestarsi all’esterno. Fanno eccezione due grotte piccole e quasi sconosciute presenti nel Lazio: Il pozzo del Fornello, ed in misura minore la Grotta dei Serpenti. O almeno queste sono le mie attuali conoscenze. Se ci spostiamo in Europa, come ci raccontano i lavori di Philippe Audra, ne troviamo almeno due in Spagna: la Sima de Las Fumarolles (29°c) e la Sima del Vapor (41°c), mentre abbiamo un Gouffre de la Vapeur anche in Francia e altre due strutture simili in Austria, nonché una serie di grotte e fratture vaporose anche in Macedonia. 

P.Audra 2007,2017

Sono da considerare a tutti gli effetti Smoking Shaft i due sistemi che abbiamo recentemente trovato in Grecia e Albania: entrambe grotte SAS e direttamente legate a falde sulfuree attive con temperature intorno ai 30° e capaci di muovere flussi d’aria di oltre 5 metri cubi al secondo a temperature superiori ai 25°. Grotte che nel caso di quella scoperta in Albania e ancora in esplorazione, con una profondità di oltre 80 metri ed uno sviluppo attuale di oltre mezzo chilometro, comincia ad assumere dimensioni significative. 

Al contrario non sono ancora grotte ma solo fratture vaporose invece, quelle presenti ad Amarantos sempre in Grecia con temperature in uscita dai 34-38° e flussi di 3-4 metri al secondo, nonché la sorgente di Vapore di Leskovic in Albania con temperature tra i 40-50°. Se poi dovessimo andare a cercare fuori dall’Europa, la faccenda non si fa cosi semplice e le bibliografie non aiutano molto. Abbiamo sicuramente una grotta vaporosa in Tunisia con temperature intorno ai 50° e forse altre attendono di essere identificate sempre in Nord Africa.

Ingresso del grande Smoking Shaft scoperto in Albania. Si nota la traccia nera sulla parete che segna il flusso costante di vapore in uscita.

Nei pressi di Amarantos in Grecia, da alcune grandi fratture risale una grande quantità di vapore a circa 34- 38° 

Sopra alcune delle fratture vaporose di Amarantos, cresce rigoglioso un denso tappeto di muschi. Il colore da lontano appare biancastro, ma se si osserva si scopre che è dato dalla incredibile quantità di gocce d'acqua microscopiche che condensano al passaggio del vapore, fornendo alla piante le condizioni ottimali per vivere. 

Percorrere una galleria vaporosa è come essere immersi in un flusso costante dove aria e acqua si confondono. 

Allo stato attuale non si può certo dire che si tratti di fenomeni comuni e infatti sono pochi gli speleologi che si aspettano di poter andare a caccia di grotte scrutando l’orizzonte come un indiano in cerca di segnali di fumo. Eppure se ci si trova nel posto giusto è decisamente la migliore delle strategie da mettere in campo! 

Le anomalie termiche e le sorgenti termali sono presenti ovunque nel pianeta e sicuramente innumerevoli sono le fratture i pozzi e anche i sistemi carsici anche di grandi dimensioni, ancora ignoti, capaci di generare incredibili flussi di vapore e affascinare come una magia.

Dal punto di vista evolutivo, le grotte vaporose, sono un tassello del complesso mondo del carsismo ipogenico e di questo condividono le molte peculiarità e singolarità. Morfologie, depositi secondari e tanti altri aspetti le rendono un campo meraviglioso di ricerca dove investigare fenomeni spesso più unici che rari. Allo stesso tempo sono un luogo capace di regalare una esperienza speleologica veramente spiazzante. Più del caldo a caratterizzarle dal punto di vista sensoriale è proprio la percezione di essere avvolti da un vero e proprio fiume. L’esperienza della grotta come spazio vuoto da percorrere scompare per lasciare il passo alla percezione di muoversi in un fluido viscoso. La loro voce non è più un qualcosa di astratto da misurare e immaginare, bensì esperienza continua di tutti i sensi. Qualcosa che si vede, si sente come rumore, si percepisce sulla pelle e si può annusare. Eppure allo stesso tempo qualcosa capace di conservare il mistero della sua provenienza. Esplorarle diventa così quasi nuotare come un pesce controcorrente, tra geometrie di aria e acqua tra forme che si percepiscono sulla pelle e si manifestano sulle morfologie delle gallerie, la presenza di gocce d'acqua o sulla posizione delle concrezioni.

Le grotte vaporose sono luoghi strani, luoghi capaci di sorprendere, anche lo speleologo più navigato. Posti difficili da descrivere usando come unità di misura il metro lineare, ma che al contrario si trovano più a loro agio se raccontate usando joule, calorie, gradi, e al limite metri cubi al secondo.

Ma soprattutto sono luoghi capaci di cantare una misteriosa melodia in grado di affascinare e stregare tutto il corpo.

(Andrea Benassi)

Hintereis Ferner

 

Muovendoci verso est di ghiacciaio in ghiacciaio siamo arrivati sull'Hintereis Ferner, il gigante che dal versante orientale della Palla Bianca scorre in Austria. Un corpo glaciale osservato e studiato dalla metà dell'800. Anche qui il fenomeno glaciocarsico si mostra diffuso e di grandi dimensioni. Oltre alla maestosa bocca glaciale, abbiamo iniziato l'esplorazione di due grandi grotte di contatto, di cui una misura attualmente oltre 350 metri di sviluppo e prosegue con grandi gallerie verso il centro del ghiacciaio.