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Sotto Narni scorrono tredici metri cubi d’acqua al secondo. Nessuno ha mai trovato da dove entrano

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Sotto la Montagna di Santa Croce e sotto Narni scorrono tredici metri cubi d’acqua al secondo — ogni secondo. È più di quanto molti fiumi trasportino in superficie. Eppure l’entrata di questo fiume sotterraneo non è mai stata trovata. Qualcuno ci prova da quarant’anni.

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La Montagna di Santa Croce e le Gole del Nera: contesto geografico tra Stifone, Montoro e San Casciano

La Montagna di Santa Croce è un rilievo calcareo di 454 metri s.l.m. che si affaccia sull’abitato di Narni, nel settore meridionale dell’Umbria (provincia di Terni). Si trova a nord del fiume Nera, esattamente nel punto in cui il fiume ha inciso le sue celebri Gole: un canyon calcareo lungo circa sei chilometri tra le frazioni di Stifone, Montoro, San Casciano e Casa Nera.utecnarni.altervista

Il rilievo fa parte della Dorsale Narnese-Amerina, una catena carbonatica di circa 45 km orientata NW-SE che costituisce l’ultimo baluardo occidentale dell’Appennino, oltre il quale si aprono le distese collinari plioceniche del Lazio.utecnarni.altervista

Sul fondo delle gole, a quota circa 75–90 m s.l.m., il fiume Nera scorre alimentato da decine di emergenze sorgentizie diffuse lungo le sponde rocciose. Quelle acque conferiscono all’acqua il caratteristico colore azzurro-cobalto e rendono le Gole del Nera uno dei paesaggi naturalistici più riconoscibili dell’Umbria meridionale.instagram+1

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Calcari massicci e fratture: perché la Montagna di Santa Croce è così poco carsificabile

La Montagna di Santa Croce è costruita sul Calcare Massiccio del Lias inferiore (Hettangiano-Sinemuriano), la formazione carbonatica più antica e massiccia dell’Appennino umbro-marchigiano. Questa roccia si è depositata in un ambiente di piattaforma carbonatica tropicale circa 200 milioni di anni fa. La sua struttura omogenea e priva di stratificazione continua è considerata, in teoria, la più carsificabile nell’intera serie sedimentaria appenninica.sgi.isprambiente+1

Sul versante di Stifone si riconosce una sezione di almeno 250 metri di calcare massiccio continuo. Eppure la montagna mostra uno sviluppo speleologico praticamente insignificante rispetto ai grandi massicci carbonatici italiani — alpini, appenninici meridionali e sardi. Il motivo risiede nella tettonica.scintilena

Le faglie dirette quaternarie hanno prodotto una fratturazione fittissima ma disordinata. Il flusso idrico si disperde in mille percorsi capillari invece di concentrarsi in condotti unici. Il carsismo risultante è di tipo “disperso”: dissoluzione diffusa attraverso la matrice fratturata, senza erosione concentrata capace di aprire grotte percorribili.scintilena+1

La montagna non assomiglia al Gran Sasso, al Matese, agli altopiani dolomitici o all’acquifero carsico pugliese. Non ci sono ampi pianori dove l’acqua si raccoglie e penetra con forza nel sottosuolo. Il rilievo è morfologicamente modesto e fortemente inciso dalle valli. Le 17 grotte censite dall’UTEC — molte di ridottissimo sviluppo — testimoniano un carsismo che lavora in profondità, non in superficie.scintilena

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Sorgenti carsiche di Stifone con portata record: 13.420 litri al secondo

Nell’alveo del fiume Nera, tra le frazioni di Stifone e Nera Montoro, l’acquifero carsico della Dorsale Narnese-Amerina emerge attraverso un sistema di sorgenti localizzate e lineari. Insieme erogano una portata totale non inferiore a 13,0–13,5 m³/s (13.000–13.500 litri al secondo), confermando le sorgenti di Stifone tra le maggiori sorgenti carsiche d’Italia per portata volumetrica.scintilena+2

Il primo studio idrologico sistematico dell’area risale a Zoppi (1892), che attraverso la misura delle portate dei mulini lungo la gola del Nera stimò una portata superiore ai 10 m³/s. Studi del 2000 (Boni) hanno aggiornato il dato a 13,5 m³/s.idrogeologiaquantitativa

La sorgente principale è la Sorgente della Morica, che emerge direttamente nell’alveo del Nera a circa 10 metri di profondità. La corrente che sale dal fondo è così potente che i sommozzatori riescono a penetrarvi con difficoltà.scintilena

Le acque presentano caratteristiche idrogeochimiche del tutto peculiari: sono classificate come solfato-alcalino-terrose e cloruro-alcaline, con una mineralizzazione elevata (conducibilità da 2.900 a oltre 3.500 µS/cm). Questo dato è incompatibile con una semplice dissoluzione superficiale del Calcare Massiccio locale. La composizione chimica è la firma di un percorso sotterraneo lunghissimo, attraverso formazioni evaporitiche profonde e in presenza di fluidi crostali. Le acque non sono idonee per uso idropotabile a causa dell’eccessiva salinità.scintilena+1

Nel maggio 2023, esplorazioni biologiche nelle sorgenti della Gola del Nera hanno portato alla scoperta di una nuova specie di Niphargus — un gamberetto troglobio privo di pigmentazione — mai osservata prima in Umbria. La sua presenza è un eccellente tracciante biologico per identificare connessioni tra acquiferi distanti.scintilena

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L’acquifero regionale carsico dell’Umbria meridionale: il bacino idrogeologico da 1.000 km²

Nel 1987, Ugo Chiocchini, Maurizio Chiocchini e Fedele Manna pubblicano uno studio idrogeologico fondamentale su Geologia Applicata e Idrogeologia (vol. 22, pp. 103–140). Lo studio ricostruisce la circolazione idrica sotterranea della Dorsale Narnese-Amerina in occasione della progettazione della galleria ferroviaria Santa Croce sulla linea Orte-Falconara.isprambiente+1

La conclusione è di quelle che non si dimenticano: i soli Monti di Amelia — la struttura carbonatica principale della dorsale — contribuiscono per non più del 15% alla portata totale del sistema sorgentizio. Per giustificare le portate osservate, il bacino di alimentazione deve avere un’estensione non inferiore a 1.000 km².rosa.uniroma1+2

In pratica, l’acquifero che alimenta Stifone attraversa in profondità una parte sostanziale dell’Umbria meridionale, raccogliendo le precipitazioni da strutture carbonatiche lontane decine di chilometri — Monti di Narni, Dorsale Martana, Dorsale Sabina — e trasportandole lungo faglie, fratture e condotti profondi fino alle emergenze nell’alveo del Nera.idrogeologiaquantitativa+1

Studi successivi dell’Università di Perugia (Di Matteo, Dragoni e Valigi, 2008) hanno aggiornato il modello idrogeologico senza modificarne le conclusioni di fondo. La circolazione è di scala appenninica regionale, non locale.rosa.uniroma1

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Idrogeologia delle Gole del Nera: la galleria ferroviaria Santa Croce come finestra sul sottosuolo umbro

Le perforazioni eseguite da Ferrovie dello Stato durante la fase di progettazione della galleria Santa Croce evidenziarono la presenza di abbondante acqua a profondità significative nella fascia esaminata. Questa scoperta portò a uno spostamento del tracciato verso nord rispetto a quello inizialmente previsto, per evitare l’intersezione con i principali acquiferi e le zone di massima piezometria.scintilena

La galleria ferroviaria costituisce dunque, indirettamente, una conferma dell’esistenza di un reticolo di fratture significativo nel sottosuolo della Montagna di Santa Croce. In alcuni settori studi successivi hanno mostrato che la galleria ha completamente alterato il flusso sotterraneo, intercettando acque di acquiferi profondi che altrimenti emergerebbero naturalmente a Stifone.academia+1

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Speleologi UTEC Narni alla ricerca del collegamento tra grotte alte e basse nel sistema carsico di Santa Croce

Durante il 2025, il Gruppo Speleologico UTEC Narni ha condotto una ricerca sistematica sulle cavità della Montagna di Santa Croce, costituendo un apposito gruppo di lavoro dedicato alle dinamiche dell’aria sotterranea. L’obiettivo principale è individuare possibili collegamenti tra ingressi situati a quote diverse: in pratica, dimostrare l’esistenza di grandi vuoti sotterranei che connettono il versante alto (quote 350–450 m) con le uscite basse nell’alveo del Nera (quota 75–90 m).corrieredellumbria+1

Tra gli ingressi alti — Grotta dello Svizzero, Grotta dei Veli, Grotta Celeste — e quelli bassi — Grotta Perduta, Miniera del Fosso del Fondo dei Frati, “Punto Freddo” — esiste un dislivello di circa 250–300 metri su una distanza planimetrica massima di 500 metri nel settore di Montoro. Questa configurazione genera importanti differenze di densità dell’aria interna ed esterna, producendo un comportamento “a polmone”: in inverno gli ingressi bassi aspirano aria fredda esterna mentre quelli alti soffiano aria calda (fino a 19°C alla Grotta dello Svizzero). In estate si invertono i ruoli.corrieredellumbria+1

Questo comportamento è considerato un indicatore di grandi volumi sotterranei e circuiti carsici complessi. L’aria misurata a 9°C in estate alla Grotta Perduta è sensibilmente più fredda della temperatura media attesa per quella fascia altimetrica, e suggerisce scambi termici su volumi ipogei molto estesi.scintilena

Per trasformare queste osservazioni in dati strumentali, il Gruppo UTEC ha adottato il metodo del tracciamento aereo con sensori NASO (Novel Aereal Sensing Observer), dispositivi open-source basati su microcontroller Arduino capaci di rilevare concentrazioni di gas tracciante a livello di parti per milione. Nel corso del 2025 sono state effettuate diverse campagne con immissioni di gas tracciante (butano) agli ingressi alti e sensori posizionati agli ingressi bassi. Le campagne di giugno, agosto e dicembre 2025 non hanno prodotto risultati strumentali conclusivi. Come sottolineano gli stessi ricercatori, questa situazione non è rara nei progetti di tracciamento dell’aria in ambienti carsici, dove tempi di transito lunghi o circuiti multipli possono mascherare i percorsi reali.scintilena+1

Parallelamente, proseguono scavi alla Grotta degli Archi e alla Grotta Sasha, e l’uso sistematico della scansione aerea LiDAR per riconoscere potenziali ingressi mascherati dalla vegetazione. Per il 2026 sono previsti monitoraggi termo-igrometrici e barometrici continuativi e la ricerca attiva di nuove cavità — tra cui la Grotta Tagliata e la Grotta dei Cocci Superiore — come potenziali accessi al sistema profondo.scintilena

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La domanda che guida la ricerca resta la stessa da quarant’anni: dove scende, nella montagna, l’acqua che riemerge a Stifone? La risposta potrebbe aprire uno dei sistemi carsici più inattesi dell’Italia centrale.

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Non la grotta spettacolare che non c’è, ma l’acquifero regionale che sfida qualsiasi modello “locale”.

Geologia — Il Calcare Massiccio hettangiano-sinemuriano (?250 m sul versante di Stifone) è teoricamente la formazione più carsificabile dell’Appennino, ma una tettonica multifase con thrust e faglie dirette quaternarie ha prodotto una fratturazione così pervasiva e disordinata da generare carsismo “disperso” — acqua che scorre in mille piccole fratture invece di scavare grotte percorribili.

Il paradosso idrogeologico — I Monti di Amelia (la dorsale principale) contribuiscono per non più del 15% alla portata totale di Stifone. Per i 13,0–13,5 m³/s totali serve un bacino di ricarica ?1.000 km², che va cercato nei Monti di Narni, nelle Dorsali Martana e Sabina e probabilmente in strutture umbro-orientali ancora non identificate con certezza.

La chimica “sporca” — Acque solfato-alcalino-terrose con conducibilità fino a 3.500 µS/cm e tracce di fluidi profondi: non potabili, nonostante emergano da calcare puro. La firma geochimica denuncia percorsi sotterranei lunghissimi attraverso evaporiti e probabili apporti da faglie attive.

La galleria Santa Croce (1987) — Lo studio Chiocchini et al. commissionato per la linea Orte-Falconara è ancora oggi la pietra miliare dell’idrogeologia regionale. Il tracciato fu spostato a nord per evitare gli acquiferi principali.

UTEC 2025 — Tracciamento dell’aria con sensori NASO, LiDAR aereo, scavi e meteorologia ipogea su 350 m di dislivello. Nessun collegamento diretto dimostrato finora, ma anomalie termiche molto significative (aria a 9°C in estate) che indicano grandi vuoti profondi.

La Montagna che Respira: il Sistema Carsico di Santa Croce Nasconde il Mistero di un Grande Acquifero dell’Italia Centrale

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“Sotto la Montagna di Santa Croce e sotto Narni scorrono tredici metri cubi d’acqua al secondo — ogni secondo. È più di quanto molti fiumi trasportino in superficie. Eppure l’entrata di questo fiume sotterraneo non è mai stata trovata. Qualcuno ci prova da quarant’anni.”

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Cos’è la Montagna di Santa Croce e Dove si Trova

La Montagna di Santa Croce è un rilievo calcareo di 454 metri s.l.m. che si affaccia come un gendarme silenzioso sull’abitato di Narni, nel settore meridionale dell’Umbria (provincia di Terni). Si trova a nord del fiume Nera, esattamente nel punto in cui il fiume ha inciso le sue celebri Gole, un canyon calcareo lungo circa sei chilometri fra le frazioni di Stifone, Montoro, San Casciano e Casa Nera. Il rilievo è parte della Dorsale Narnese-Amerina, una catena carbonatica di circa 45 km orientata NW-SE che costituisce, nelle parole dei geologi, “l’ultimo baluardo occidentale dell’Appennino”, oltre il quale si aprono le distese collinari plioceniche del Lazio.[1][2]

Le Gole del Nera si trovano tra il Monte Maggiore — su cui sorge Narni — e il Monte Santa Rosa, offrendo uno dei paesaggi naturalistici più sorprendenti dell’Umbria meridionale. Sul fondo delle gole, a quota circa 75–90 m s.l.m., il fiume Nera scorre alimentato non solo dalla propria portata superficiale ma soprattutto da decine di emergenze sorgentizie diffuse lungo le sponde rocciose, che conferiscono all’acqua il caratteristico colore azzurro-cobalto. Il borgo di Stifone, con i resti del porto romano e dei cantieri navali augustei, si trova proprio al centro di questo sistema sorgentizio.[3][4]

La dorsale è delimitata a ovest dai bacini plio-pleistocenici del Paglia e del Tevere e a est dal complesso sistema montuoso dell’Appennino umbro-marchigiano-sabino, con i Monti Martani in primo piano. La massima elevazione dell’intera catena è Monte Cosce (1114 m), all’estremità meridionale, mentre a nord del Nera le quote scendono progressivamente fino ai 454 m di Monte Santa Croce.[5][2]

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Geologia del Massiccio: Calcare Massiccio, Tettonica e Fratturazione

La Successione Stratigrafica

La Montagna di Santa Croce è costruita essenzialmente su Calcare Massiccio del Lias inferiore (Hettangiano-Sinemuriano), la formazione carbonatica più antica e massiccia dell’Appennino umbro-marchigiano. Questa roccia si è depositata in un ambiente di piattaforma carbonatica tropicale di acqua bassa — paragonabile alle attuali Bahamas — circa 200 milioni di anni fa, con barre oolitiche, associazioni di tipo clorozoan, alghe verdi e coralli. Il suo aspetto massivo, privo di stratificazione continua e con struttura omogenea a banconi, è all’origine del nome.[6][7]

Gli spessori affioranti del Calcare Massiccio nell’Appennino umbro-marchigiano variano fino a un massimo di 600 metri, ma sul versante SW di Monte Santa Croce — quello che guarda verso Stifone — si riconosce una sezione di almeno 250 metri di calcare massiccio continuo, considerata dal punto di vista teorico la formazione più carsificabile in assoluto nell’ambito della serie sedimentaria appenninica.[8]

Al Calcare Massiccio si sovrappongono, nella successione umbro-marchigiana, calcari diasprini e selciferi giurassici, poi marne, scisti argillosi e flysch miocenico. La struttura complessiva della Dorsale Narnese-Amerina include rocce meso-cenozoiche della Successione Umbro-Marchigiana, della Successione Umbro-Romagnola e delle Unità Toscane. Il tutto è impostato su depositi triassico-miocenici che poggiano su sedimenti plio-pleistocenici di origine fluvio-lacustre.[9][10]

Una recente carta geologica in scala 1:12.500 della parte centrale della Dorsale Narni-Amelia (ISPRA, 2019) ha rivelato calcareniti a grana fine di materiale neritico inaspettatamente incastrate nei depositi giurassici superiori del Pliensbachiano-Bajociano, dopo l’annegamento della piattaforma carbonatica del Calcare Massiccio, e ha documentato una fase distensiva del Cretacico inferiore nella parte meridionale della dorsale, dove le Marne a Fucoidi (Aptiano-Albiano) riposano in modo inconforme sui carbonati hettangiani.[10]

La Tettonica: Accavallamenti, Faglie e Conseguenze Idrogeologiche

L’assetto tettonico della dorsale è complesso e multifase. La struttura presenta un sistema di accavallamenti (thrust faults) eredità dell’orogenesi appenninica (Miocene-Pliocene) e una fitta rete di faglie dirette quaternarie che si sovrappongono alle strutture compressive. Studi strutturali degli anni ’90 (Bigi et al., 1997, 2000; Boncio et al., 1995) hanno documentato in dettaglio la cinematica del settore, riconoscendo un sovrascorrimento principale (il Sovrascorrimento di Narni, Calamita et al. 1995) e numerose faglie parallele e fratture perpendicolari.[11][12][9]

Le ricerche del Gruppo Speleologico UTEC Narni hanno permesso di osservare direttamente che diverse cavità importanti — inclusa la Grotta dello Svizzero — sono collocate lungo una faglia diretta significativa, probabilmente la stessa che convoglia e drena le acque che confluiscono dall’Umbria meridionale verso Stifone. Questa faglia funziona come corridoio preferenziale per la circolazione idrica profonda, dirigendo i flussi verso le emergenze sorgentizie nell’alveo del Nera.[8]

La tettonica distensiva ha sconvolto anche la fascia tra Amelia e Guardea (Dorsale Narnese-Amerina), con faglie parallele e fratture perpendicolari che solcano gli strati geologici per circa 5 km in direzione N-S, creando le condizioni per la formazione di doline di enormi dimensioni — voragini profonde fino a 80 metri e diametrali fino a 70 metri nei “Cannetti” di Cesa Fumetto e dello Spiego.[11]

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Perché i Calcari Massicci di Santa Croce Sono Poco Carsificabili

Il Paradosso della “Roccia Più Carsificabile”

Il Calcare Massiccio è nominalmente la formazione carbonatica teoricamente più carsificabile dell’Appennino: purezza elevata, struttura massiva priva di intercalazioni marnose che fungerebbero da diaframmi impermeabili, grande spessore. Eppure, la Montagna di Santa Croce presenta uno sviluppo speleologico praticamente insignificante rispetto ai grandi massicci carbonatici italiani.[8]

La ragione va cercata in una combinazione di fattori strutturali e morfologici che si oppongono all’apertura di grandi condotti percorribili:

1. Fratturazione pervasiva ma non ordinata. Le faglie dirette quaternarie hanno prodotto una fittissima rete di fratture di piccole dimensioni, orientate in modo disordinato, che disperdono il flusso idrico in mille percorsi capillari invece di concentrarlo in condotti unici. Il carsismo risultante è di tipo “disperso”, caratterizzato da dissoluzione diffusa attraverso la matrice fratturata piuttosto che da erosione concentrata. Le doline carsiche di superficie, presenti e documentate, testimoniano l’intensa dissoluzione in profondità, ma le cavità risultanti restano spesso anguste, farcite di sedimenti fini e inaccessibili.[1]

2. Assenza di zone di ricarica concentrate. A differenza dei grandi massicci appenninici come il Gran Sasso (~1.000 km²) o il Matese, oppure dei vasti altopiani carsici dell’Appennino meridionale e della Sardegna, la Montagna di Santa Croce offre una superficie di affioramento carbonatico molto limitata. Il rilievo è morfologicamente modesto (454 m s.l.m.) e fortemente inciso dalle valli, senza ampi pianori dove l’acqua possa raccogliersi e penetrare con forza nei condotti carsici.

3. Bassa acclività e sedimenti di copertura. La scarsa pendenza dei versanti setentrionali favorisce l’accumulo di suolo e residui di alterazione, che rallentano e diffondono la ricarica idrica impedendo la formazione di inghiottitoi di grandi dimensioni.[9]

4. Posizione strutturale “esposta”. Il massiccio è fortemente inciso dal Nera, che ha abbassato rapidamente il livello di base durante il Quaternario, “decapitando” i condotti carsici più antichi prima che potessero svilupparsi in grandi sistemi percorribili. Le cavità nate in condizioni di saturazione profonda sono rimaste sotto il livello freatico o colmate di depositi alluvionali.

Il Confronto con i Grandi Massicci

Questo contrasto con i massicci carbonatici alpini, appenninici meridionali e sardi non potrebbe essere più netto. La Piattaforma Carbonatica Apula in Puglia ospita calcari e dolomie del Cretacico spessi fino a 3.000 metri con un acquifero carsico di strategia nazionale. Il Carso Classico del Friuli-Venezia Giulia conta oltre 3.200 cavità nel solo tratto italiano con spessore carsificato fino a 500 m. L’Altopiano dei Sette Comuni in Veneto assorbe l’80-90% delle precipitazioni nelle grotte di Oliero. Il Gran Sasso sviluppa condotti carsici a scala decametrica e alimenta sorgenti potabili di decine di m³/s.[13][14]

La Montagna di Santa Croce, con le sue poche decine di grotte minori (17 censite dall’UTEC, molte di ridottissimo sviluppo), è invece una montagna che “non mostra” il suo carsismo in superficie: l’acqua scorre, ma in profondità, attraverso un reticolo fratturale non percorribile dall’uomo.[8]

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13.000 Litri al Secondo: il Mistero delle Sorgenti di Stifone-Montoro

Una delle Maggiori Sorgenti d’Italia

Nell’alveo del fiume Nera, tra le frazioni di Stifone e Nera Montoro, l’acquifero carsico della Dorsale Narnese-Amerina emerge nell’incisione fluviale attraverso un sistema di sorgenti localizzate e lineari che insieme erogano una portata totale non inferiore a 13,0–13,5 m³/s (13.000–13.500 litri al secondo). Il primo studio idrologico sistematico dell’area risale a Zoppi (1892), che attraverso la misura delle portate dei mulini lungo la gola del Nera stimò una portata superiore ai 10 m³/s. Studi del 2000 (Boni) hanno confermato i 13,5 m³/s.[15][16][9]

Il gruppo sorgentizio rappresenta una delle maggiori emergenze carsiche d’Italia per portata volumetrica. A titolo di confronto, il fiume Nera a Terni ha una portata media annua di circa 60–80 m³/s: le sorgenti di Stifone-Montoro contribuiscono dunque con una quota significativa alla portata del corso d’acqua a valle.

La sorgente principale è la Sorgente della Morica, che emerge direttamente nell’alveo del Nera a circa 10 metri di profondità, con una corrente talmente potente che i sommozzatori riescono a penetrarvi con difficoltà. A monte della diga di Recentino sono presenti altre sorgenti in alveo con una portata media misurata di circa 1,0–1,5 m³/s. L’acqua captata alla diga de La Morica viene turbinata alla centrale idroelettrica di Nera Montoro.[17][15]

La Chimica delle Acque: Un’Impronta di Profondità

Le acque del sistema sorgentizio di Stifone-Nera Montoro presentano caratteristiche idrogeochimiche del tutto peculiari: sono classificate come solfato-alcalino-terrose e cloruro-alcaline, con una mineralizzazione elevata (conducibilità da 2.900 a oltre 3.500 µS/cm) assolutamente incompatibile con una semplice dissoluzione superficiale del Calcare Massiccio locale. Queste acque presentano anche un lieve termalismo (circa 16–17°C) e un’elevata pressione parziale di CO?, attribuita all’apporto di fluidi profondi risalenti lungo le faglie.[18]

La composizione chimica è la firma di un percorso sotterraneo lunghissimo, probabilmente attraverso formazioni evaporitiche profonde (gessi, anidriti) e in presenza di fluidi crostali. In ogni caso, sono non idonee per uso idropotabile a causa dell’eccessiva salinità. Questo è un fatto tanto paradossale quanto eclatante: la più grande sorgente carsica dell’Umbria produce acqua non potabile.[12][9]

Nel maggio 2023, esplorazioni biologiche nelle sorgenti della Gola del Nera hanno portato alla scoperta di una nuova specie di Niphargus (gamberetto troglobio), mai osservata prima in Umbria. Il Niphargus, organismo adattato all’ambiente sotterraneo e privo di pigmentazione, costituisce un eccellente tracciante biologico per identificare la connessione tra acquiferi: trovarlo in altri acquiferi e analizzarne il DNA potrebbe rivelare quali strutture contribuiscono all’alimentazione di Stifone.[18]

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Il Bacino Idrogeologico “Impossibile”: Perché l’Acqua di Mezza Umbria Esce a Stifone

Il Bilancio Idrogeologico di Chiocchini (1987) e Suoi Sviluppi

Nel 1987, Ugo Chiocchini, Maurizio Chiocchini e Fedele Manna pubblicano sulla rivista Geologia Applicata e Idrogeologia (vol. 22, pp. 103–140) uno studio idrogeologico fondamentale condotto in occasione della progettazione della galleria Santa Croce della linea ferroviaria Orte-Falconara. Lo studio ricostruisce in dettaglio la circolazione idrica sotterranea della Dorsale Narnese-Amerina e giunge a una conclusione di straordinaria importanza: il bacino di alimentazione calcolato per le sorgenti di Stifone-Nera Montoro risulta insufficiente rispetto alle portate osservate.[19][20][12]

I calcoli del bilancio idrogeologico medio annuo mostrano che i soli Monti di Amelia — la struttura carbonatica principale della dorsale — contribuiscono per non più del 15% alla portata totale del gruppo sorgentizio. I pozzi e i piezometri perforati nella zona settentrionale dei Monti di Amelia indicano un flusso verso est con gradienti idraulici compresi tra 0,004 e 0,009, valori di una circolazione lenta e diffusa.[15][12][9]

La conclusione è lapidaria: per giustificare le portate osservate, il bacino di alimentazione deve avere un’estensione non inferiore a 1.000 km². Questa stima è confermata da studi successivi dell’Università di Perugia (Di Matteo, Dragoni e Valigi, 2008) che aggiornano il modello idrogeologico senza modificarne le conclusioni di fondo.[12][9][15]

Da Dove Arriva l’Acqua?

Le zone di ricarica supplementari — quelle che “mancano” al bilancio locale — vanno ricercate in un arco di strutture carbonatiche assai ampio:[15][12]

• Monti di Narni: la dorsale immediatamente a est e a sud
• Dorsale Martana: struttura carbonatica giurassica a est della Valle del Nera
• Dorsale Sabina: struttura laziale a sud-est
• Zone meridionali dei Monti della Valnerina
• Flusso regionale dalle strutture carbonatiche dell’Umbria nord-orientale (possibile contributo)
• Monte Peglia: il contributo di questa struttura alle sorgenti di base di Stifone (portata max 0,5 m³/s) rimane ancora da chiarire[9][15]

In pratica, l’acquifero che alimenta Stifone attraversa in profondità una parte sostanziale dell’Umbria meridionale, raccogliendo le precipitazioni da strutture carbonatiche lontane decine di chilometri e trasportandole — lungo faglie, fratture e condotti profondi — fino alle emergenze nell’alveo del Nera. La circolazione è di scala appenninica regionale, non locale.

La chimica delle acque (solfati elevati, salinità anomala, CO? profonda) è coerente con questo modello: le acque hanno tempi di residenza lunghissimi nel sottosuolo e percorrono formazioni evaporitiche profonde, arricchendosi in ioni che non potrebbero mai derivare dalla sola dissoluzione superficiale del Calcare Massiccio locale.[21][18]

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La Galleria Ferroviaria Santa Croce: una “Finestra” sul Sottosuolo Umbro

L’Opera e il Suo Contesto Idrogeologico

La linea ferroviaria Orte-Falconara — collegamento diretto tra Roma e la costa adriatica — attraversa la Dorsale Narnese-Amerina tramite la galleria Santa Croce, scavata proprio nel sottosuolo della montagna oggetto di questo studio. La costruzione di quest’opera ha costituito l’occasione per lo studio idrogeologico più sistematico mai realizzato sul sistema acquifero narnese-amerino: lo studio Chiocchini, Chiocchini e Manna del 1987 è stato direttamente commissionato per supportare la progettazione del tracciato.[22][1]

Le perforazioni eseguite da Ferrovie dello Stato durante la fase di progettazione evidenziarono la presenza di abbondante acqua a profondità significative nella fascia esaminata. Questa scoperta portò a uno spostamento del tracciato verso nord rispetto a quello inizialmente previsto, per evitare l’intersezione con i principali acquiferi e le zone di massima piezometria. La galleria costituisce dunque, indirettamente, una conferma dell’esistenza di un reticolo di fratture e cavità significativo nel sottosuolo della Montagna di Santa Croce.[1]

Impatti e Misure di Protezione

Lo studio del 1987 ha avuto un ruolo cruciale nel definire le misure di protezione dell’acquifero durante e dopo lo scavo. Tra le soluzioni adottate: drenaggi controllati per reindirizzare le acque intercettate verso il Nera senza alterare i percorsi naturali, sistemi di impermeabilizzazione nei tratti critici, e monitoraggio piezometrico continuo per verificare che i livelli di falda non subissero variazioni significative in prossimità delle sorgenti.[1]

Studi successivi (documentati in letteratura) hanno mostrato che in alcune situazioni la galleria ha comunque alterato il flusso sotterraneo regionale, con “percorsi di flusso che intersecano i crinali naturali, dimostrando che la galleria ha completamente alterato il flusso sotterraneo in alcuni settori”. Questo fenomeno rende la galleria stessa una sorta di “finestra permanente” sul sottosuolo umbro, intercettando acque di acquiferi profondi che altrimenti emergerebbero a Stifone.[23]

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Cosa Cercano gli Speleologi UTEC nel Ventre della Montagna

Il Progetto 2025: Tracciamento dell’Aria e Meteorologia Ipogea

Durante tutto il 2025, il Gruppo Speleologico UTEC Narni ha condotto una ricerca sistematica e metodica sulle cavità della Montagna di Santa Croce, costituendo un apposito Gruppo di Lavoro dedicato alle dinamiche dell’aria sotterranea. L’obiettivo principale è studiare la meteorologia ipogea del massiccio e individuare possibili collegamenti tra ingressi situati a quote diverse — in pratica, dimostrare l’esistenza di grandi vuoti sotterranei che connettono il versante alto (quote 350–450 m) con le uscite basse nell’alveo del Nera (quota 75–90 m).[24][1]

La geometria del problema è ben definita: tra gli ingressi alti (Grotta dello Svizzero, Grotta dei Veli, Grotta Celeste) e quelli bassi (Grotta Perduta, Miniera del Fosso del Fondo dei Frati, “Punto Freddo”) esiste un dislivello di circa 250–300 metri con una distanza planimetrica massima di circa 500 metri nel settore di Montoro. Questa configurazione genera importanti differenze di densità dell’aria interna ed esterna, producendo un comportamento “a polmone”:[24][1]

Stagione	Ingressi bassi	Ingressi alti
Inverno	Aspirano aria fredda esterna (T est. ~4°C)	Soffiano aria calda (fino a 19°C alla Grotta Domine Svizzero)
Estate	Efflusso aria fredda (9–11°C)	Aspirano aria calda esterna

Il comportamento “a polmone” è considerato un indicatore di grandi volumi sotterranei e circuiti carsici complessi. Valori di temperatura dell’aria uscente straordinariamente bassi — 9°C in estate alla Grotta Perduta — risultano sensibilmente inferiori sia alla temperatura media annua attesa per quella fascia altimetrica sia alla temperatura dell’acqua delle sorgenti del Nera (16–17°C). Questo raffreddamento anomalo è interpretabile come effetto combinato di evaporazione e scambio termico su volumi ipogei molto estesi.[24][1]

Il Metodo NASO: Gas Traccianti per Seguire il Vento

Per trasformare queste osservazioni qualitative in dati strumentali, il Gruppo UTEC ha adottato il metodo del tracciamento aereo con sensori NASO (Novel Aereal Sensing Observer), dispositivi open-source basati su microcontroller Arduino e sensori catalitici di gas, in grado di rilevare concentrazioni di butano e propano a livelli di parti per milione. I sensori, autocostruiti da Giulio Foschi per l’UTEC seguendo il progetto open-source di Alessandro Vernassa di Genova, registrano su datalogger i dati di concentrazione di gas ogni pochi secondi.[25][1]

Nel corso del 2025 sono state effettuate diverse campagne di tracciamento: immissioni di gas tracciante (bombolette spray contenenti butano) agli ingressi alti (Grotta dello Svizzero in giugno e agosto) con sensori posizionati agli ingressi bassi ipotizzati (Grotta Perduta, Miniera di Montoro, Punto Freddo). Le campagne di giugno, agosto e dicembre 2025 non hanno prodotto risultati strumentali conclusivi sui collegamenti diretti. Come sottolineano gli stessi ricercatori, “questa situazione non è rara nei progetti di tracciamento dell’aria in ambienti carsici”, dove tempi di transito lunghi, dispersione in volumi enormi o circuiti multipli possono mascherare i percorsi reali.[1]

LiDAR, Scavi e il Catasto delle Grotte

Parallelamente al monitoraggio dell’aria, durante il 2025 sono proseguiti esplorazioni e scavi: lavori alla Grotta degli Archi, scavi alla Grotta Sasha, e soprattutto l’uso sistematico della scansione aerea LiDAR per riconoscere potenziali ingressi mascherati dalla vegetazione e verificare le cavità già note. Il modello digitale del terreno LiDAR ha rivelato morfologie di superficie (doline, depressioni lineari, scarpate) coerenti con la presenza di vuoti sepolti.[1]

Ad oggi sono state censite e accatastate al Catasto Grotte dell’Umbria oltre 17 grotte nella sola Montagna di Santa Croce (oltre ad altre 10 non catastale). La ricerca è attiva e sistematica, e per il 2026 prevede: ricerca della Grotta Tagliata e della Grotta dei Cocci Superiore, verifica delle correnti d’aria in Grotta di Piero, Grotta di Sisto, Grotta della Topa e Grotta Sini, e pianificazione di monitoraggi termo-igrometrici e barometrici continuativi.[8][1]

Nelle grotte di Montoro è presente anche una traccia biologica inattesa: nelle esplorazioni subacquee della Sorgente della Morica sono state rinvenute ossa animali incastrate nelle rocce del condotto sotterraneo, a profondità di 10 metri. La corrente è talmente forte da rendere impossibile che un animale sia entrato dal basso: le ossa devono provenire dall’interno della montagna, trascinate dalla corrente idrica da qualche punto di ingresso ancora sconosciuto più a monte. Una prova indiretta, ma potente, dell’esistenza di vie d’accesso al sistema sotterraneo ancora da scoprire.[17]

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Il Quadro d’Insieme: Acquifero Regionale e Sistema Idrogeologico

Un Acquifero che “Beve” dall’Umbria e “Beve” dai Fluidi Profondi

Il sistema idrogeologico delle sorgenti di Stifone-Nera Montoro non è spiegabile con la sola circolazione superficiale nell’acquifero della Dorsale Narnese-Amerina. I dati convergono verso un modello a doppio contributo:

1. Acquifero regionale carbonatico (circolazione fredda superficiale): raccoglie le precipitazioni da un’area ?1.000 km² di affioramenti carbonatici (Monti di Narni, Dorsale Martana, Dorsale Sabina, possibili contributi dall’Umbria nord-orientale) e le trasporta in profondità verso il livello di base regionale nell’alveo del Nera. I Monti di Amelia contribuiscono al massimo per il 15%.[12]

2. Contributo di fluidi profondi (circolazione calda-salata): la presenza di solfati elevati, CO? profonda, lieve termalismo e la salinità anomala nelle acque di Stifone suggerisce un apporto di fluidi profondi risalenti lungo le faglie attive dell’Appennino centrale. Un’autostrada di acque calde e salate, simile a quella documentata per l’Appennino meridionale, potrebbe attraversare il sottosuolo umbro mescolando la propria firma geochimica alle acque di circolazione più superficiale.[21]

Questo doppio contributo spiegherebbe sia le portate eccezionali (impossibili con la sola ricarica meteoritica locale) sia la chimica “sporca” delle acque, che le rende non potabili pur provenendo da rocce carbonatiche teoricamente pulite.[9]

Un Paradosso Idrogeologico

Il sistema di Stifone rappresenta dunque un paradosso idrogeologico di primissimo ordine: una delle maggiori sorgenti d’Italia per portata volumetrica, ubicata in una montagna geologicamente modesta, alimentata da un bacino di ricarica enormemente più grande dell’area che si vede in superficie, con acque non potabili per via di una chimica profonda. E l’entrata di tutto questo fiume sotterraneo — il punto dove l’acqua scende nell’acquifero prima di emergere a Stifone — non è mai stata identificata con certezza.

La questione è ancora aperta dopo oltre 130 anni di osservazioni (dal rilievo di Zoppi del 1892) e 40 anni di studi sistematici (da Chiocchini et al. del 1987). Gli speleologi dell’UTEC, con i loro sensori NASO, i voli LiDAR e le campagne di scavo, continuano a cercare quella “buca dei sogni” nel versante SW di Monte Santa Croce, certi che — da qualche parte — i 200 e più metri di calcare massiccio possano essere penetrati e che le gallerie sotterranee che portano alle potenti falde di Stifone attendano ancora il loro primo esploratore umano.[8]

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Domande Aperte e Linee di Ricerca Future

Le questioni scientifiche irrisolte intorno al sistema carsico di Santa Croce sono molteplici:

• Il bacino di ricarica esatto: quali strutture carbonatiche contribuiscono alle sorgenti di Stifone e in quale percentuale? Il ruolo del Monte Peglia e dell’Umbria nord-orientale rimane da chiarire.[15][9]
• L’origine della mineralizzazione: la firma solfatica è dovuta a circolazione in evaporiti profonde, a risalita di fluidi endogeni lungo faglie attive, o a entrambi? La ricerca biochimica sul Niphargus potrebbe fornire indicazioni indirette.[18]
• Il collegamento tra ingressi alti e bassi: i tracciamenti NASO del 2025 non hanno dato risultati; il 2026 prevede monitoraggi più estesi e continuativi.[1]
• La “Grotta Tagliata” e la Grotta dei Cocci Superiore: due cavità cercate attivamente dagli speleologi UTEC come potenziali accessi al sistema profondo.[1]
• L’impatto della galleria ferroviaria: in che misura la galleria Santa Croce ha modificato la piezometria regionale e quale effetto ha avuto sulle portate delle sorgenti?[23]

La risposta a queste domande non è solo un esercizio accademico: la gestione sostenibile delle risorse idriche dell’Umbria meridionale dipende dalla comprensione di un acquifero che, pur non essendo potabile, è parte integrante dell’equilibrio idrologico regionale e alimenta una centrale idroelettrica.[15]

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Fonti principali: Chiocchini U., Chiocchini M. & Manna F. (1987), Geologia Applicata e Idrogeologia 22:103–140; Di Matteo L., Dragoni W. & Valigi D. (2008), Università di Perugia; Boni C. (2000), Hydrogeologie; Gruppo Speleologico UTEC Narni, campagne 2024–2025; Boni C., Bono P. & Capelli G. (1986), Schema Idrogeologico dell’Italia Centrale.

Fonti consultate

• Chiocchini U., Chiocchini M. & Manna F. (1987) — Geologia Applicata e Idrogeologia 22:103–140. Studio idrogeologico della Dorsale Narnese-Amerina. Disponibile in parte su: https://www.isprambiente.gov.it/it/pubblicazioni/periodici-tecnici/memorie-descrittive-della-carta-geologica-ditaliaisprambiente
• Di Matteo L., Dragoni W. & Valigi D. (2008) — Aggiornamento delle conoscenze sulle risorse idriche dei Monti di Amelia, Università di Perugia. Disponibile su: https://www.idrogeologiaquantitativa.it/wordpress/wp-content/uploads/2009/04/Pubbl-2009-AGGIORNAMENTO-DELLE-CONOSCENZE-SULLE-RIS…idrogeologiaquantitativa
• Di Matteo L., Dragoni W. & Valigi D. — Aggiornamento conoscenze risorse idriche Monti di Amelia (versione UNIPG). Disponibile su: https://rosa.uniroma1.it/rosa02/engineering_geology_environment/article/download/934/802/2962rosa.uniroma1
• Boni C. (2000) — Risorse idriche sotterranee dei massicci carbonatici umbri. Disponibile su: https://www.idrogeologiaquantitativa.it/wordpress/wp-content/uploads/2009/11/Pubb_1991_Risorse_Idriche_Umbria.pdfidrogeologiaquantitativa
• Boni C., Bono P. & Capelli G. (1986) — Schema Idrogeologico dell’Italia Centrale. Disponibile su: https://www.idrogeologiaquantitativa.it/wordpress/wp-content/uploads/2009/11/Pubb_1986_Schema_Italia_Centrale.pdfidrogeologiaquantitativa
• Carta Idrogeologica della Regione Umbria 1:100.000 (AIGAA). Disponibile su: https://www.aigaa.org/aiga/public/GGA.2005-02.0-59.0085.pdfaigaa
• ISPRA (2023) — Geological map of the central part of Narni-Amelia Ridge (Central Apennines, Italy). Disponibile su: https://www.isprambiente.gov.it/it/pubblicazioni/periodici-tecnici/geological-field-trips/geological-map-of-the-central-part-of-isprambiente.gov
• SGI-ISPRA — Scheda Calcare Massiccio, Catalogo Formazioni Italiane. Disponibile su: http://sgi.isprambiente.it/catalogo-formazioni-italiane/pdf_pub/7013.pdfsgi.isprambiente
• Scintilena (2026) — Aria sotterranea e vuoti irraggiungibili: il viaggio del vento nella Montagna di Santa Croce. Disponibile su: https://www.scintilena.com/aria-sotterranea-e-vuoti-irraggiungibili-il-viaggio-del-vento-nella-montagna-di-santa-croce/01/06/scintilena
• Scintilena (2024) — Le risorse idriche delle Gole di Stifone. Disponibile su: https://www.scintilena.com/le-risorse-idriche-delle-gole-di-stifone/08/26/scintilena
• Scintilena (2015) — Il Monte Santa Croce, ovvero una Grotta per ogni amico. Disponibile su: https://www.scintilena.com/narni-il-monte-santa-croce-ovvero-una-grotta-per-ogni-amico/04/29/scintilena
• Scintilena (2023) — La scoperta nel cuore delle grotte di Narni: una nuova specie di gamberetto mai vista prima in Umbria. Disponibile su: https://www.scintilena.com/la-scoperta-nel-cuore-delle-grotte-di-narni-una-nuova-specie-di-gamberetto-mai-vista-prima-in-umbria/scintilena
• Scintilena (2008) — Le sorgenti di Stifone, quando leggenda e realtà si toccano. Disponibile su: https://www.scintilena.com/le-sorgenti-di-stifone-quando-leggenda-e-realta-si-toccano/10/20/scintilena
• UTEC Narni — La geografia dei nostri monti. Disponibile su: http://utecnarni.altervista.org/la-geografia-dei-nostri-monti/utecnarni.altervista
• Scintilena (2026) — Tracciamento aereo sotterraneo: tutte le tecniche per seguire l’aria nelle grotte. Disponibile su: https://www.scintilena.com/tracciamento-aereo-sotterraneo-tutte-le-tecniche-per-seguire-laria-nelle-grotte/03/13/scintilena
• Wikipedia — Gole del Nera. Disponibile su: https://it.wikipedia.org/wiki/Gole_del_Nerawikipedia
• Scintilena (2026) — UTEC Narni riapre le porte al mondo sotterraneo. Disponibile su: https://www.scintilena.com/dove-soffia-la-montagna-utec-narni-riapre-le-porte-al-mondo-sotterraneo/01/15/scintilena

L'articolo La Montagna che Respira: il Sistema Carsico di Santa Croce Nasconde il Mistero di un Grande Acquifero dell’Italia Centrale proviene da Scintilena.

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Una ricerca multidisciplinare sulla Grotta di Calixto svela il ruolo delle strutture tettoniche e della variabilità stratigrafica nella formazione di condotti sotterranei profondi

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La Grotta di Calixto e il contesto geologico del Cratone di São Francisco

Nel nord-est del Brasile, nello Stato di Bahia, si trova la Grotta di Calixto (Calixto Cave System, CCS), un sistema carsico tridimensionale lungo 1,4 km e profondo 55 m. Si sviluppa in una sequenza sedimentaria neoproterozoica del Gruppo Una, all’interno del bacino di Una-Utinga, nel Cratone di São Francisco.

Un gruppo internazionale di ricercatori delle Università di Bologna, di Parma, di Genova, della TU Delft e della Università Federale del Rio Grande do Norte (UFRN) ha pubblicato nel 2022 sulla rivista Marine and Petroleum Geology uno studio che analizza in dettaglio come la silicificazione diagenetica, le fratture tettoniche e la variabilità stratigrafica abbiano controllato lo sviluppo di questo sistema di grotte.cris.unibo+1

Il Cratone di São Francisco è la porzione occidentale di un grande blocco crostale segmentato durante la frammentazione della Pangea. La successione sedimentaria del Gruppo Una, di età compresa tra 950 e 600 milioni di anni, sovrasta un basamento archeano e paleoproterozoico di rocce metamorfiche e ignee.cris.unibo

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La stratigrafia della sequenza: unità ad alta e bassa permeabilità

La sequenza sedimentaria esposta nella grotta si articola in cinque unità principali. Le dolomie dell’unità A (piano inferiore) ospitano una rete di condotti ascendenti e morfologie a spugna tipiche dell’ipogenesi. L’unità B1 è la protagonista dello studio: si tratta di dolomie altamente silicificate, con un contenuto di SiO? superiore all’80% in peso, che ospitano circa l’80% dei passaggi totali della grotta.cris.unibo

Le unità B2 e B3, composte da eteroliti silicoclastici e siltiti, presentano al contrario una permeabilità bassa e fungono da sigilli stratigrafici che confinano il flusso laterale. L’unità C, dolomia chertifera apicale, chiude la sequenza con permeabilità ulteriormente ridotta. Questa alternanza di livelli ad alta e bassa permeabilità ha determinato la compartimentazione del sistema di condotti in piani speleogenetici distinti, ciascuno con una propria geometria e morfologia.cris.unibo

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La silicificazione: due fasi distinte di origine e significato diverso

Lo studio riconosce due principali fasi di silicificazione nell’unità B1:onlinelibrary.wiley+1

Prima fase – Silicificazione diagenetica precoce. A poca profondità e a temperature relativamente basse (50–100°C), la dolomite è stata sostituita da quarzo microcristallino (chert), formando noduli e strati che preservano parzialmente la tessitura dolomitica originale. Questa fase ha reso l’unità B1 meccanicamente più fragile rispetto alle dolomie non silicificate, favorendo in seguito una fratturazione più intensa e ravvicinata.

Seconda fase – Dissoluzione e riprecipitazione idrotermale profonda. Successivamente, fluidi idrotermali caldi e alcalini hanno dissolto parte della silice già precipitata, creando porosità vuggy nei noduli di chert. La stessa silice è poi riprecipitata in fratture e pori come mega-quarzo euedrale (Qtz-B) e calcedonio sferulitico (Qtz-C). Le misure su inclusioni fluide intrappolate nei cristalli di quarzo idrotermale indicano temperature minime di omogenizzazione comprese tra 165 e 210°C e salinità elevate, nell’ordine del 17–25% in peso (NaCl + CaCl?).onlinelibrary.wiley

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Il controllo strutturale: fratture verticali e flusso orizzontale

L’analisi strutturale quantitativa ha identificato quattro set principali di fratture. Le zone di frattura (FZ) passanti, orientate NW-SE e N-S, attraversano verticalmente l’intera sequenza e hanno guidato il flusso ascendente dei fluidi idrotermali nel piano inferiore della grotta. I giunti strataobound, presenti nell’unità B1, hanno invece canalizzato il flusso in senso sub-orizzontale, parallelo alla stratificazione.cris.unibo

La combinazione di fratture ravvicinate (spaziatura media 12–53 mm in B1, contro 30–66 mm nell’unità A) e porosità vuggy da dissoluzione della silice ha prodotto in B1 una permeabilità bulk calcolata di circa 1.176 millidarcy, la più alta dell’intera sequenza. Le unità B2/B3 e C, con permeabilità di massa tra 0,003 e 34 millidarcy, hanno bloccato la risalita del flusso, forzandone la distribuzione laterale nell’orizzonte silicificato.cris.unibo

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Morfologie ipogeniche: le impronte del flusso ascendente

La grotta non presenta le caratteristiche morfologiche tipiche del carst epigenico, ovvero assenza di connessione diretta con il drenaggio superficiale, assenza di sedimentazione fluviale e assenza di scallops da flusso unidirezionale. Le morfologie osservate sono invece riconducibili alla speleogenesi ipogena: flusso ascendente confinato di fluidi aggressivi acquisiti in profondità, indipendente dall’infiltrazione meteorica superficiale.karstwaters+1

Nel piano inferiore (unità A) si trovano strutture a spongework, condotti ascendenti e cupole di dissoluzione, localizzati lungo le intersezioni delle zone di frattura. Nel piano intermedio (unità B1) il sistema si organizza come un labirinto di gallerie sub-orizzontali con sezione sub-ellittica, confinate dai sigilli stratigrafici soprastanti.cris.unibo

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Il modello evolutivo in cinque fasi

I ricercatori propongono un modello concettuale articolato in cinque fasi. La silicificazione precoce nel Neoproterozoico ha modificato le proprietà meccaniche e petrofisiche dell’unità B1. L’Orogenesi Brasiliana (600–540 Ma) ha poi prodotto le FZ passanti e i sistemi di frattura che connettono il basamento alla sequenza carbonatica sovrastante. La fase speleogenetica principale è attribuita all’evento tettono-termale Cambriano (~520 Ma): fluidi idrotermali alcalini risalgono lungo le FZ, si distribuiscono lateralmente in B1 e dissolvono sia la silice sia il carbonato, generando i condotti osservati. Una fase supergena tardiva, probabilmente legata all’ossidazione di solfuri nel basamento, ha sovrapposto in parte morfologie acide a quelle ipogeniche originarie.onlinelibrary.wiley+1

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Implicazioni per la ricerca di idrocarburi e la gestione delle risorse idriche

Lo studio propone la Grotta di Calixto come analogo accessibile per la caratterizzazione di serbatoi carbonatici profondi dove la dissoluzione ipogena e la silicificazione hanno generato zone di elevata porosità e permeabilità. Questi condotti di dissoluzione sono spesso al di sotto della risoluzione sismica e quindi difficilmente cartografabili con i metodi geofisici standard.cris.unibo

Processi analoghi sono stati documentati in serbatoi produttivi di rilievo internazionale: i carbonati del Bacino di Tarim in Cina, i serbatoi pre-salt dei Bacini di Santos e Kwanza in Brasile offshore, il Bacino di Campos al largo del Brasile e il Campo Parkland nel Canada occidentale. In tutti questi casi, la silicificazione e il carst ipogenico hanno modificato in modo significativo la qualità del serbatoio.pubs.geoscienceworld+1

Oltre alla ricerca di idrocarburi, i carbonati fratturati e carsificati costituiscono le più importanti riserve mondiali di acqua geotermale e di acqua dolce sotterranea. La comprensione dei meccanismi che controllano la distribuzione della permeabilità in queste formazioni è quindi rilevante anche per la gestione sostenibile delle risorse idriche.cris.unibo

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Il progetto POROCARSTE 3D e il team di ricerca

La ricerca è stata condotta nell’ambito del progetto POROCARSTE 3D (Processos e Propriedades em Reservatórios Carbonáticos Fraturados e Carstificados), finanziato da Shell Brasil e dall’Agenzia Nazionale del Petrolio brasiliana (ANP). Il gruppo di ricerca comprende Luca Pisani, Marco Antonellini, Francisco H.R. Bezerra, Cristina Carbone, Augusto S. Auler, Philippe Audra, Vincenzo La Bruna, Giovanni Bertotti, Fabrizio Balsamo, Cayo C.C. Pontes e Jo De Waele.cris.unibo

La mappa topografica del sistema di grotte utilizzata nello studio era stata realizzata nel 2008 dal Grupo Pierre Martin, a cui gli autori rendono merito per la disponibilità dei dati.cris.unibo

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Sintesi dei temi principali

Lo studio documenta la Grotta di Calixto (Bahia, Brasile), un sistema carsico 3D multistrato lungo 1,4 km e profondo 55 m sviluppato in una sequenza neoproterozoica mista carbonatico-silicoclastica. La ricerca — pubblicata su Marine and Petroleum Geology — dimostra come l’interazione tra tre fattori controlli l’architettura dei condotti sotterranei:

1. Silicificazione: le dolomie dell’unità B1 (SiO? > 80 wt%) ospitano ~80% dei passaggi della grotta, perché la silicificazione genera fratture ravvicinate (12–53 mm), porosità vuggy e permeabilità bulk elevata (~1176 mD)
2. Pattern di fratture: le zone di frattura (FZ) passanti orientate NW-SE e N-S guidano il flusso verticale ascendente nel piano inferiore (unità A), mentre i giunti strataobound in B1 canalizzano il flusso sub-orizzontale laterale
3. Sigilli stratigrafici: le unità B2/B3 (eteroliti silicoclastici, a bassa permeabilità) e C confinano il flusso laterale, compartimentando il sistema in piani speleogenetici distinti

I fluidi idrotermali caldi e alcalini (temperature di omogenizzazione 165–210°C) sono responsabili della dissoluzione della silice seguita da riprecipitazione di calcedonio e mega-quarzo, con un’origine riconducibile all’evento tettono-termale Cambriano (~520 Ma) post-Orogenesi Brasiliana.

Il report include le sezioni: contesto geologico, metodologie, stratigrafia dettagliata, processi di silicificazione, controllo strutturale, modello evolutivo in 5 fasi, implicazioni per i serbatoi carbonatici, definizioni chiave, tabelle comparative e 8 domande di ripasso con risposte.

Silicificazione, Percorsi di Flusso e Dissoluzione Ipogena Profonda in una Sequenza Carbonatico-Silicoclastica (Brasile)

Studio Approfondito – Pisani et al. (2022), Marine and Petroleum Geology, 139, 105611

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1. Panoramica e Importanza dello Studio

Lo studio di Pisani et al. (2022) analizza la Grotta di Calixto (Calixto Cave System, CCS), un sistema carsico 3D multistrato lungo 1,4 km e profondo 55 m, sviluppatosi in una sequenza mista carbonatico-silicoclastica neoproterozoica nel bacino di Una-Utinga, Cratone di São Francisco, Stato di Bahia, Brasile nord-orientale. La ricerca affronta un problema fondamentale per l’industria degli idrocarburi e delle risorse idriche: come la silicificazione diagenetica, la distribuzione delle fratture e la variabilità stratigrafica controllino congiuntamente i percorsi di flusso e la dissoluzione ipogena profonda, generando zone ad alta permeabilità in sequenze carbonatiche.[1][2][3][4]

Il lavoro è pubblicato su Marine and Petroleum Geology (DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2022.105611) ed è stato condotto da un consorzio internazionale di ricercatori di Università di Bologna, UFRN (Brasile), Università di Genova, TU Delft, Università di Parma e altri istituti, nell’ambito del progetto POROCARSTE 3D finanziato da Shell Brasil/ANP.[2]

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2. Contesto Geologico

2.1 Il Cratone di São Francisco e il Bacino di Una-Utinga

Il Cratone di São Francisco è la porzione occidentale di un grande blocco crostale che è stato segmentato durante la frammentazione della Pangea e l’apertura dell’Oceano Atlantico Meridionale. Il bacino di Una-Utinga (Fig. 1 nell’articolo) ospita una successione sedimentaria di età Neoproterozoica (Gruppo Una), che sovrasta il basamento Archeano e Paleoproterozoico composto da rocce metamorfiche e ignee.[3]

• Formazione Bebedouro: diamictiti glaciomarine che costituiscono la base del Gruppo Una
• Formazione Salitre: successione prevalentemente carbonatica con spessore minimo di 500 m, intercalata con livelli silicoclastici o terrigeno-eterolitici
• Età di formazione del bacino: tra 950 e 600 Ma (rifting della supercontinente Rodinia)[3]

2.2 Contesto Tettonico: l’Orogenesi Brasiliana

Tra 740 e 560 Ma, questa regione è stata interessata da intensi eventi geodinamici e tettonici, genericamente raggruppati come Ciclo Pan-Africano/Orogenesi Brasiliana. Questi eventi hanno prodotto:[3]

• Una rete complessa di fasce deformate orientate E-W e NNE-SSW
• Sistemi di fratture, faglie e corridoi di fratturazione localizzati nelle zone di cerniera di pieghe
• Gli eventi deformativi più recenti (540–510 Ma) erano caratterizzati da magmatismo a fessura e flusso di fluidi idrotermali associato lungo faglie e zone di frattura[3]

2.3 Il Sistema di Grotte Ipogeniche nel Cratone di São Francisco

I bacini di Una-Utinga e di Irecê ospitano centinaia di sistemi carsici, alcuni tra i più lunghi del Sud America, con una lunghezza cumulativa combinata di oltre 140 km. Alcune di queste grotte si sono sviluppate in condizioni ipogeniche grazie a fluidi idrotermali ascendenti che migravano verso l’alto attraverso il basamento fratturato. Un evento tettonico-termale Cambriano (~520 Ma) è indicato come uno dei probabili motori della speleogenesi ipogenica nella Formazione Salitre, mentre riattivazioni di faglie e eventi idrotermali durante la frammentazione della Pangea nel Giurassico-Cretaceo sono stati proposti per i sistemi carsici nella parte settentrionale del cratone.[5][3]

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3. Metodologie di Indagine

Lo studio adotta un approccio multidisciplinare integrato che include:

Metodo	Scopo
Analisi morfologica e topografica della grotta (software cSurvey)	Ricostruzione 3D del sistema di condotti; orientazione e distribuzione dei passaggi
Analisi stratigrafica e strutturale (scanlines, stereonet, software DAISY3)	Caratterizzazione delle fratture, intensità P10, apertura meccanica e idraulica
Petrografia (23 sezioni sottili, microscopia ottica)	Identificazione di facies, tessitura, mineralogia diagenetica
Analisi XRF (18 campioni) e XRD	Composizione chimica (SiO?, MgO, CaO, ecc.) e fasi mineralogiche
SEM-EDS (microtessiture di silice)	Morfologia di grani di quarzo, texture di dissoluzione e riprecipitazione
Proprietà petrofisiche (permeametro a gas Coreval 700, 50 plug)	Porosità, permeabilità, densità su campioni orientati paralleli e normali alla stratificazione
Modellazione EPM (Equivalent Porous Media)	Calcolo della permeabilità di massa per ogni unità stratigrafica

La permeabilità idraulica individuale delle fratture è stata calcolata usando il modello a piastra parallela con correzione di apertura idraulica (b = B^2 / JRC^{2.5}), dove (B) è l’apertura meccanica e JRC il coefficiente di rugosità di Barton-Choubey.[3]

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4. Stratigrafia del Sistema di Grotte di Calixto (CCS)

4.1 Sequenza Sedimentaria Esposta

La sequenza sedimentaria esposta nel CCS è suddivisa in cinque unità principali, descritte dal basso verso l’alto:[3]

Unità	Litologia	Caratteristiche chiave	Contenuto SiO?
A	Dolomie con stratificazione incrociata tabulare	Porosità vuggy/moldica; stiloliti; pirite ? ossidi di ferro; tessitura ooidal originale localmente preservata	Basso (~20–40 wt%)
B1	Dolomie altamente silicificate (wackestone/mudstone ooidal)	Quarzo microcristallino (Qtz-A = chert) in noduli; porosità vuggy e fratture riempite da Qtz-B (mega-quarzo euedrale) e Qtz-C (calcedonio); SiO? > 80 wt%	>80 wt% (massimo)
B2	Eteroliti (alternanza limo/argilla/carbonato), dolomie marnose	Bedding ondulato mm; pseudomorfi di pirite; bassa permeabilità	Moderato
B3	Siltiti silicoclastiche (tempestiti graduate)	Strutture HCS, laminazione incrociata con ripple; ruditi carbonatico-silicoclastiche ibride	Moderato-alto
C	Dolomie chertose (dolomicrite + grainstone ooidal/wackestone)	Noduli di chert; stiloliti post-silicificazione; bassa permeabilità	Moderato (più alto in chert)

Le unità B2, B3 e C fungono da sigilli stratigrafici che confinano il flusso laterale nell’unità B1 ad alta permeabilità.[3]

4.2 Organizzazione 3D della Grotta: i Piani Speleogenetici

Il CCS è classificato come sistema di grotte 3D multistrato con quattro unità speleogenetiche principali:[3]

• Piano inferiore (da 55 a 35 m di profondità; unità A): Camere verticali, morfologie a spongework, condotti ascendenti, cupole, passaggi ciechi, “feeder” rift-like localizzati lungo intersezioni di set di fratture, faglie o zone di frattura (FZ). Questi geomorfi sono tipici (ma non esclusivi) delle grotte ipogeniche.[6][3]
• Piano intermedio (da 35 a 31 m; unità B1-B3): La porzione più lunga (~80% dei passaggi della grotta), con un’estesa rete di gallerie sub-orizzontali a labirinto confinate nell’unità B1 altamente silicificata. Passaggi con sezione sub-ellittica o sub-arrotondata.[3]
• Piano superiore (31-0 m; unità C): Passaggi secondari di piccole dimensioni; caratteristiche di corrosione per condensazione comunemente osservate vicino all’entrata.[3]
• Dolina di entrata (crollo recente): Sedimenti rossi superficiali e detriti trasportati nel settore superiore da mudflow efimeri.[3]

La rete di condotti mostra quattro tendenze di orientazione in pianta: NE-SO (N35E-N45E) e NO-SE (N125E-N135E) come tendenze principali, con N-S (N0E-N10E) e E-O (N90E-N100E) come tendenze secondarie.[3]

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5. Silicificazione: Processi, Fasi e Mineralogia

5.1 Fasi di Silicificazione

Sono riconosciute due principali fasi di silicificazione nell’unità B1:[7][3]

Fase 1 – Silicificazione diagenetica precoce (eodiagenestica)

• Sostituzione dei grani di dolomite con quarzo microcristallino Qtz-A (chert) in noduli irregolari e strati
• Avvenuta a basse temperature (ca. 50–100°C) e a scarsa profondità
• Probabilmente associata a mistura di fluidi (acqua di mare neoproterozoica e soluzioni idrotermali provenienti dal basamento mesoproterozoico sottostante)[7]
• Preserva parzialmente la tessitura dolomitica originale (fantasmi di romboedri)

Fase 2 – Dissoluzione e riprecipitazione idrotermale profonda (mesodiagenestica)

• Fluidi idrotermali caldi e alcalini (temperature minime di omogenizzazione di 165–210°C da inclusioni fluide in quarzo mega) causano la dissoluzione della silice (evidenziata da tacche “V”, pitting, vugs nelle microtessiture del Qtz-A)[7]
• Riprecipitazione come:
• Qtz-B: mega-quarzo euedrale a blocchi che riempie fratture e pori di dissoluzione
• Qtz-C: quarzo calcedonio sferulitico che riveste le pareti dei vuoti di dissoluzione
• Inclusioni nei cristalli di quarzo idrotermale: barite, anidrite, K-feldspato, ossidi Fe-Ti, solfuri, apatite[3]

Gli isotopi del silicio e dell’ossigeno (?³?Si–?¹?O) in uno studio correlato confermano che la precipitazione della silice idrotermale avvenne da soluzioni idrotermali alcaline ad alta temperatura, con stime isotopiche di temperatura di 110–200°C. Le analisi microtermorometriche delle inclusioni fluide indicano una salinità di 17–25 wt% (NaCl + CaCl?).[7]

5.2 Ruolo della Silicificazione nella Permeabilità

La silicificazione è paradossalmente sia causa di alta permeabilità che, in una certa misura, di riduzione della stessa. L’effetto netto nell’unità B1 è di elevata permeabilità, per i seguenti motivi:[3]

1. La dolomite è meno resistente meccanicamente del chert ? la silicificazione aumenta la fratturabilità dell’unità
2. La dissoluzione della silice crea porosità vuggy e microkarst nelle noduli di chert
3. Le fratture nelle dolomie silicificate hanno spaziatura molto ravvicinata (12–53 mm in B1 vs. 30–66 mm in A)
4. Le aperture idrauliche risultanti traducono in permeabilità di frattura molto elevate

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6. Controllo Strutturale: Fratture e Zone di Frattura

6.1 Set di Fratture Principali

L’analisi strutturale quantitativa (12 scanlines in 5 transetti) ha identificato quattro set di fratture principali:[3]

Set	Orientazione	Tipo	Unità interessata	Ruolo nel flusso
Set 1	NW-SE	Zone di frattura (FZ) passanti, faglie oblique	Soprattutto A, passanti	Feeder verticali del piano inferiore
Set 2	N-S / NNE-SSW	FZ passanti, faglie oblique	Passanti su tutta la sequenza	Feeder verticali, connettività verticale
Set 3	NE-SW	Giunti e vene strataobound	B1 (chert)	Controllo orientazione gallerie orizzontali
Set 4	E-W	Giunti e vene strataobound	Tutte le unità	Secondario, gallerie minori

Le FZ passanti (non strataobound) nell’unità A consentono il flusso verticale ascendente dei fluidi, mentre i giunti strataobound nell’unità B1 favoriscono il flusso orizzontale parallelo alla stratificazione.[3]

6.2 Proprietà Petrofisiche e Permeabilità

Le misure di permeabilità su 50 plug di roccia e la modellazione EPM rivelano una forte eterogeneità tra le unità:[3]

Unità	Spaziatura media fratture	Porosità media (%)	Permeabilità plug (mD)	EPM K_parallelo (mD)	EPM K_normale (mD)
A	30–66 mm	~6	10?³–10²	~738	~12
B1	12–53 mm	~11	10?²–10³	~1176	~37
B2/B3	23–210 mm	6–29	10?³–10¹	11–34	1–3
C	17–210 mm	1–6	10?³–10¹	~1	0.003–0.7

L’unità B1 (dolomie altamente silicificate) mostra la permeabilità di massa più elevata (EPM K_parallelo ~1176 mD), superiore anche all’unità A (FZ passanti, ~738 mD). Le unità B2, B3 e C fungono da sigilli a bassa permeabilità che confinano il flusso laterale.[3]

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7. Modello Evolutivo di Speleogenesi Ipogena

7.1 Caratteristiche Morfologiche Ipogeniche

Il CCS non presenta le classiche caratteristiche speleogenetiche epigeniche (assenza di sedimentazione superficiale, morfologie vadose, scallops da flusso unidirezionale, connessione con il drenaggio superficiale). Le morfologie osservate sono invece tipiche dell’ipogenesi:[6][3]

• Spongework nel piano inferiore: rete di passaggi anastomizzati sviluppati in condizioni di piena freatica
• Cupole e passaggi ascendenti: morfologie di dissoluzione verso l’alto da fluidi in risalita
• Feeder rift-like: condotti di alimentazione localizzati lungo l’intersezione di FZ, con aloni di sbiancamento reattivo e fronti reattivi centimetrici nelle fratture
• Gallerie a labirinto sub-orizzontale nel piano intermedio: sviluppo preferenziale nell’unità B1 ad alta permeabilità, sotto il sigillo stratigrafico dell’unità B2

I sedimenti tipici della grotta sono autigenici (derivanti da collasso di blocchi o degradazione per corrosione da condensazione), privi di input epigenico.[3]

7.2 Fasi Evolutive del CCS

Il modello concettuale proposto dagli autori prevede le seguenti fasi evolutive:[3]

Fase 1 – Silicificazione diagenetica precoce e seppellimento

• Sostituzione dei granuli di dolomite con Qtz-A (chert) nell’unità B1 a scarsa profondità
• Fratturazione per seppellimento progressivo

Fase 2 – Microkarst nella silice

• Dissoluzione iniziale della silice da fluidi caldo-alcalini; formazione di porosità vuggy nel chert

Fase 3 – Deformazione Brasiliana (600–540 Ma)

• Fratturazione intensa; generazione di FZ passanti che connettono il basamento quarzitico con la sequenza carbonatica sovrastante

Fase 4 – Speleogenesi ipogena principale

• Fluidi idrotermali caldi (165–210°C) e alcalini risalgono lungo le FZ (piano inferiore) ? flusso sub-orizzontale nell’unità B1 ad alta permeabilità
• Dissoluzione sia di silice (microkarst in B1) che di carbonato (gallerie sub-orizzontali)
• Riprecipitazione di Qtz-B e Qtz-C + minerali idrotermali accessori (barite, apatite, K-feldspato, ossidi Fe-Ti)
• Questo evento è probabilmente legato all’evento tettono-termale Cambriano (~520 Ma)[7][3]

Fase 5 – Speleogenesi supergena tardiva e colasso

• Speleogenesi acida solfurica (ossidazione di solfuri nel basamento) in acquiferi superficiali
• Colassi ed entrata di sedimenti clastici

7.3 Schema del Flusso Tridimensionale

Il modello 3D di flusso proposto dagli autori è il seguente:[3]

Flusso ascendente ? Concentrazione lungo FZ passanti (unità A)
                          ?
              Flusso laterale sub-orizzontale in B1
              (alta permeabilità per silicificazione + fratture ravvicinate)
                          ?
              Sigillo stratigrafico B2/B3/C
              (bassa permeabilità = confinamento del flusso)
                          ?
              Breaching delle FZ ? accesso al piano superiore (unità C)

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8. Implicazioni per i Serbatoi Carbonatici

8.1 La Grotta di Calixto come Analogo di Serbatoio

Il CCS è proposto come analogo accessibile per serbatoi carbonatici profondi dove la dissoluzione ipogena e la silicificazione hanno generato zone di elevata porosità/permeabilità difficilmente caratterizzabili tramite sismica (la maggior parte dei vuoti di dissoluzione è al di sotto della risoluzione sismica).[4][3]

Esempi di serbatoi caratterizzati da processi analoghi includono:[8][3]

• Bacino di Tarim (Cina): serbatoi carbonatici con silicificazione idrotermale e carst ipogenico profondo
• Serbatoi pre-salt dei Bacini di Santos e Kwanza (Brasile offshore): carbonati aptiani con silicificazione multistadio[9]
• Bacino di Campos (Brasile offshore): grida di condotti di dissoluzione intercettati durante la perforazione
• Campo Parkland (Canada occidentale): depositi oil-gas ospitati in carbonati con karstificazione ipogenica

8.2 Effetti sulla Qualità del Serbatoio

Le principali implicazioni per la caratterizzazione dei serbatoi:[10][7][3]

1. Zone ad alta permeabilità sono concentrate negli orizzonti carbonatici silicificati (la combinazione di intensa fratturazione + porosità vuggy da dissoluzione della silice genera permeabilità estremamente elevata)
2. Eterogeneità verticale marcata: alternanza di unità reservoir (B1) e sigillo (B2/B3/C) crea una forte anisotropia nel tensore di permeabilità
3. Rischi di perforazione: reti di condotti di dissoluzione profonda possono causare perdita di circolazione del fluido o collasso del foro[3]
4. Geotermia e acquiferi: i carbonati fratturati e carsificati costituiscono le risorse di acqua geotermale più significative a livello mondiale[3]

8.3 Confronto con Sistemi Simili nel Cratone di São Francisco

Sistema carsico	Bacino	Meccanismo principale	Strutture di controllo	Riferimento
Calixto Cave (CCS)	Una-Utinga	Ipogenesi idrotermale + silicificazione B1	FZ NW-SE/N-S + sigilli B2/B3	Pisani et al. (2022)[2]
Toca da Boa Vista / Barriguda	Irecê	Speleogenesi ipogena (fluidi ascendenti)	Anticlinali N-S; giunti subverticali	Klimchouk et al. (2016)[11]
Morro Vermelho Cave	Irecê	Ipogenesi + faglia trascorrente + silicificazione	Faglia trascorrente profonda; struttura anticlinale pop-up	Bertotti et al. (2020)[10][12]
Crystal Cave	Caboclo Fm.	Ipogenesi + silicificazione + corridoi di frattura	Strutture tettoniche profonde; pieghe; orizzonti silicificati	Souza et al. (2021)[3]

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9. Concetti Chiave da Memorizzare

Definizioni Fondamentali

Speleogenesi ipogena (Klimchouk, 2007)
Formazione di cavità da flusso di fluidi ascendenti la cui aggressività è acquisita da sorgenti profonde, indipendente dalla percolazione di acque meteoriche. Il flusso è confinato e ascendente (vs. flusso discendente epigenico).[13][6]

Silicificazione
Sostituzione di minerali carbonatici (calcite, dolomite) con SiO? (quarzo, calcedonio, opale) da fluidi ricchi di silice. Può essere diagenetica precoce (a basse T) o idrotermale tardiva (ad alte T e alta alcalinità).[7][3]

Meccanica stratigrafica (Mechanical Stratigraphy)
Controllo che le variazioni stratigrafiche di litologia, composizione e proprietà meccaniche esercitano sulla distribuzione, spaziatura e lunghezza delle fratture.[3]

Permeabilità di frattura (modello a piastra parallela)
[k_f = \frac{b^2}{12}]
dove (b) è l’apertura idraulica. Il modello EPM integra la permeabilità di frattura con quella della matrice per stimare la permeabilità di massa.[3]

EPM (Equivalent Porous Media)
Modello che tratta un mezzo fratturato come un mezzo poroso equivalente, combinando permeabilità di matrice e permeabilità di frattura per ottenere la permeabilità di massa bulk a scala di outcrop.[3]

Fasi Mineralogiche Chiave della Silicificazione

Fase	Nome	Mineralogia	Origine	Tessitura
Qtz-A	Chert (quarzo microcristallino)	SiO? microcristallino	Diagenetica precoce	Noduli, strati, sostituzione di dolomite
Qtz-B	Mega-quarzo	SiO? euedrale blocky	Idrotermale	Riempimento fratture e pori vugy
Qtz-C	Calcedonio	SiO? sferulitico-fibroso	Idrotermale	Rivestimento pareti di vuoti di dissoluzione

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10. Domande di Approfondimento e Ripasso

Domande Concettuali

1. Qual è la differenza fondamentale tra speleogenesi ipogena ed epigena?
   La speleogenesi ipogena si sviluppa per flusso ascendente confinato di fluidi la cui aggressività è acquisita in profondità (processi termici, reazioni fluido-roccia), indipendente dall’infiltrazione meteorica superficiale. L’epigena dipende invece da acque meteoriche che percolano dall’alto verso il basso.
2. Perché l’unità B1 (dolomie altamente silicificate, SiO? > 80 wt%) ospita circa l’80% dei passaggi della grotta di Calixto?
   Perché la silicificazione ha prodotto: (a) una fratturazione più intensa e ravvicinata (12–53 mm) rispetto alle altre unità; (b) una porosità vuggy elevata per dissoluzione della silice; (c) un’alta permeabilità di massa bulk (~1176 mD), che ha focalizzato il flusso laterale dei fluidi ipogenici in questa unità. I sigilli stratigrafici soprastanti (B2/B3) hanno confinato il flusso, amplificando la dissoluzione.
3. Quale evento tettono-termale è considerato il principale motore della speleogenesi ipogena nel CCS?
   L’evento tettono-termale Cambriano (~520 Ma), associato a magmatismo a fessura e flusso di fluidi idrotermali alcalini ad alta temperatura lungo faglie e FZ generate dall’Orogenesi Brasiliana.
4. Come si distinguono morfologicamente un piano inferiore e uno intermedio della grotta di Calixto?
   Il piano inferiore (unità A) mostra morfologie di spongework, condotti ascendenti, cupole e feeder rift-like localizzati su FZ passanti ? tipico dell’input verticale dei fluidi. Il piano intermedio (unità B1) presenta un labirinto di gallerie sub-orizzontali con sezione sub-ellittica ? tipico del flusso laterale parallelo alla stratificazione in un orizzonte ad alta permeabilità.
5. Qual è il significato applicativo della grotta di Calixto come analogo di serbatoio?
   Permette di comprendere la geometria 3D e l’architettura dei condotti di dissoluzione in serbatoi carbonatici silicificati profondi, che sono al di sotto della risoluzione sismica. I modelli concettuali derivati da grotte accessibili possono guidare la caratterizzazione di serbatoi come i pre-salt brasiliani offshore o il Bacino di Tarim.

Domande Tecniche/Quantitative

6. Come viene calcolata la permeabilità di un sistema fratturato con il modello EPM?
   Si combina la permeabilità della matrice (misurata su plug di roccia) con la permeabilità di frattura stimata dal modello a piastra parallela (k_f = b^2/12), dove b è l’apertura idraulica corretta per la rugosità JRC. Si usa poi il metodo di Freeze e Cherry (1979) per un volume elementare cubico di 1 m di lato.
7. Cosa indicano le temperature di omogenizzazione nelle inclusioni fluide del quarzo idrotermale del CCS?
   Temperature minime di formazione di 165–210°C, indicando fluidi idrotermali profondi e ad alta temperatura. Le stime isotopiche ?³?Si–?¹?O dello studio di follow-up (Pisani et al., 2023) confermano temperature di 110–200°C per la fase idrotermale.
8. Quali depositi minerali idrotermali sono presenti nel CCS e cosa indicano?
   Quarzo (Qtz-B, Qtz-C), calcedonio, barite, anidrite, K-feldspato (microclino), apatite, ossidi Fe-Ti, solfuri. Questi minerali sono tipici di assemblaggi idrotermali a media-alta temperatura e sono anche presenti in depositi di tipo Mississippi Valley (sfaleriite, galena, barite) nei bacini circostanti.

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11. Connessioni con la Letteratura Correlata

Lo studio di Pisani et al. (2022) si inserisce in un crescente corpus di ricerche sulla speleogenesi ipogena nel Cratone di São Francisco e sulle sue implicazioni per i serbatoi carbonatici:[7][3]

• Klimchouk et al. (2016) hanno caratterizzato il sistema ipogenico Toca da Boa Vista/Barriguda come il più lungo del Sud America, evidenziando il controllo dell’Orogenesi Brasiliana e dell’evento termico Cambriano[11][14]
• Bertotti et al. (2020) hanno descritto la Grotta di Morro Vermelho come esempio di carst ipogenico controllato da una faglia trascorrente, con silicificazione in strati stratigrafici confinati[12][10]
• Cazarin et al. (2019) hanno analizzato il sistema conduit-seal nelle Salitre Fm., mostrando come i livelli a bassa permeabilità controllino la distribuzione verticale dei condotti[5]
• Pisani et al. (2023) hanno seguito con uno studio isotopico (?³?Si–?¹?O, inclusioni fluide) sulla stessa sequenza, vincolare quantitativamente le temperature e la composizione dei fluidi[8][7]
• Per i serbatoi offshore brasilei, lo studio EGU25 (2025) sulla Grotta di Morro Vermelho conferma che i risultati del CCS sono rilevanti per comprendere la permeabilità dei serbatoi carbonatici fratturati pre-salt[15]

Fonti consultate:

• Pisani L. et al. (2022) – Silicification, flow pathways, and deep-seated hypogene dissolution controlled by structural and stratigraphic variability in a carbonate-siliciclastic sequence (Brazil) – Marine and Petroleum Geology, 139, 105611. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2022.105611sciencedirect
• Preprint accettato (CRIS UniBO): https://cris.unibo.it/handle/11585/878383cris.unibo
• Pisani L. et al. (2023) – Hydrothermal silicification and hypogene dissolution of an exhumed Neoproterozoic carbonate sequence in Brazil: Insights from fluid inclusion microthermometry and silicon-oxygen isotopes – Basin Research. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/bre.12748onlinelibrary.wiley
• Bertotti G. et al. (2020) – The Morro Vermelho hypogenic karst system (Brazil): Stratigraphy, fractures, and flow in a carbonate strike-slip fault zone with implications for carbonate reservoirs – AAPG Bulletin, 104(10), 2029. https://pubs.geoscienceworld.org/aapgbull/article/104/10/2029/590893pubs.geoscienceworld
• Cazarin C.L. et al. (2019) – The conduit-seal system of hypogene karst in Neoproterozoic carbonates in northeastern Brazil – Marine and Petroleum Geology. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2019MarPG.101…90C/abstractadsabs.harvard
• Klimchouk A. et al. (2016) – Hypogenic origin, geologic controls and functional organization – Geomorphology. https://air.unipr.it/retrieve/e177fbc7-53fb-50b0-e053-d805fe0adaee/Klimchouk_ea_2016_TBV-TBR_speleogenesis_GEOMORPH.pdfair.unipr
• Klimchouk A. (2007) – Hypogene speleogenesis – Karst Waters Institute Monograph. https://digitalcommons.usf.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1012&context=kip_monographsdigitalcommons.usf
• EGU25 Abstract (2025) – Structural control on silicification and hypogenic karst – NASA ADS. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2025EGUGA..2717127P/abstractadsabs.harvard

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Giovedì 30 aprile appuntamento aperto al pubblico sulla geologia del Carso e la formazione delle grotte: come l’acqua trasforma le rocce calcaree in paesaggi sotterranei

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Il Seppenhofer riapre le porte con un nuovo incontro

Torna a Gorizia l’appuntamento fisso con la speleologia e il carsismo. Il Centro Ricerche Carsiche “C. Seppenhofer” ha programmato per giovedì 30 aprile 2026 una nuova serata del ciclo “I Giovedì del Seppenhofer”, dedicata al tema Geologia e Carsismo con il sottotitolo Dalle rocce alle grotte: come l’acqua scolpisce il tempo.[1]

L’incontro si svolge nella sede del Centro, in Via G.I. Ascoli 7 a Gorizia, a partire dalle ore 21:00 e fino alle 23:00. L’ingresso è aperto a tutti: curiosi, studenti, appassionati di natura e chiunque voglia approfondire la conoscenza del territorio carsico.[2][1]

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Geologia e carsismo: il processo chimico che modella la terra

Il carsismo è l’insieme dei processi di dissoluzione chimica che trasformano le rocce carbonatiche — calcari e dolomie — ad opera dell’acqua piovana arricchita di anidride carbonica. L’acqua meteorica assorbe CO? dall’atmosfera e dal suolo, diventando un acido debole capace di sciogliere il carbonato di calcio nelle rocce. Il bicarbonato di calcio così formato viene trasportato dall’acqua in profondità, allargando progressivamente fessure e fratture fino a creare cavità, gallerie e grotte.[3][4][5]

La reazione è reversibile. Quando l’acqua carica di bicarbonato raggiunge le cavità sotterranee e perde anidride carbonica, il carbonato di calcio precipita e si deposita. Da questo meccanismo nascono stalattiti, stalagmiti, colonne e le altre formazioni che caratterizzano gli ambienti ipogei.[6][7]

Il processo è estremamente lento: in condizioni tipiche, occorrono circa mille anni affinché una stalattite raggiunga dieci centimetri di lunghezza. La velocità dipende dalla concentrazione di CO? nell’acqua, dalla temperatura e dalla portata del gocciolamento.[5]

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Il paesaggio carsico: un territorio che scende nel sottosuolo

In superficie, il carsismo genera un paesaggio inconfondibile. Le doline sono depressioni sub-circolari causate dalla dissoluzione progressiva o dal crollo di cavità sotterranee. Gli inghiottitoi sono aperture attraverso cui i corsi d’acqua scompaiono nel sottosuolo, per riemergere a distanza come risorgenze. I karren — campi solcati — sono scanalature parallele incise dalla pioggia sulla superficie rocciosa esposta.[8][5]

Nei paesaggi carsici maturi, i corsi d’acqua superficiali sono quasi assenti: l’acqua tende a infiltrarsi rapidamente verso il basso. Questo spiega la caratteristica apparente “aridità” degli altopiani carsici, a dispetto delle piogge abbondanti.[4]

Il Carso Classico, che si estende tra il Friuli Venezia Giulia e la Slovenia, è la regione che ha dato il nome all’intero fenomeno. È qui che nell’Ottocento i ricercatori hanno descritto per la prima volta in modo sistematico i processi carsici, creando la terminologia scientifica oggi usata in tutto il mondo.[9]

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Le concrezioni come archivi del clima passato

Le stalattiti e le stalagmiti non sono solo bellezze sotterranee. Sono anche archivi naturali del clima. Le laminazioni stagionali e la composizione isotopica dell’ossigeno incorporata nelle concrezioni durante la crescita registrano le condizioni di temperatura e precipitazione dell’ambiente esterno, con una precisione che può raggiungere la risoluzione annuale.[10]

Dall’analisi degli speleotemi sono stati ricostruiti periodi storici come il Minimo di Maunder (1645–1715) e fasi di siccità corrispondenti a crisi di civiltà antiche. La paleoclimatologia delle grotte è una delle frontiere più attive della ricerca scientifica legata alla speleologia.[11]

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Il Carso goriziano e la tradizione del Seppenhofer

Il Centro Ricerche Carsiche “C. Seppenhofer” porta il nome di Carlo Seppenhofer (Gorizia, 1854–1908), bibliotecario civico, alpinista e naturalista considerato il padre della speleologia isontina. Fu tra i fondatori della Sezione Goriziana della Società Alpina delle Giulie e redasse la prima relazione speleologica dell’area goriziana, dedicata alla Grotta di Locavizza.[12]

Il Centro è stato fondato il 25 novembre 1978. Da allora opera su più fronti: esplorazione, ricerca scientifica, formazione e divulgazione. Pubblica la rivista online Sopra e Sotto il Carso e ha portato avanti spedizioni speleologiche in Friuli, Slovenia, Sardegna e Montenegro. Il corso annuale di avvicinamento alla speleologia è arrivato alla 27ª edizione.[13][14][2]

Il ciclo “I Giovedì del Seppenhofer” si inserisce in questa tradizione: ogni giovedì, dalle 21:00 alle 23:00, la sede del Centro è aperta per incontri dedicati alla speleologia e al territorio carsico.[1][2]

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Informazioni pratiche

Evento: I Giovedì del Seppenhofer – Geologia e Carsismo
Data: giovedì 30 aprile 2026
Orario: ore 21:00 – 23:00
Luogo: sede del Centro Ricerche Carsiche “C. Seppenhofer”, Via G.I. Ascoli 7, Gorizia
Ingresso: libero e aperto a tutti

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Fonti consultate

• Centro Ricerche Carsiche “C. Seppenhofer” – Scintilena: https://www.scintilena.com/centro-ricerche-seppenhofer/
• 27° Corso di Speleologia del Seppenhofer – Scintilena: https://www.scintilena.com/il-centro-ricerche-carsiche-seppenhofer-organizza-il-27-corso-di-speleologia-a-gorizia/
• Il ruolo dell’acqua nella formazione delle grotte – Scintilena: https://www.scintilena.com/il-ruolo-dellacqua-nella-formazione-delle-grotte-precipitazione-infiltrazione-e-percolazione/05/27/
• Gli speleotemi rivelano i segreti del clima passato – Scintilena: https://www.scintilena.com/gli-speleotemi-rivelano-i-segreti-del-clima-passato-nuove-frontiere-nella-paleoclimatologia-delle-grotte/
• Seconda spedizione speleologica in Montenegro – Scintilena: https://www.scintilena.com/presentata-a-gorizia-la-seconda-spedizione-speleologica-in-montenegro/
• Carsismo: cos’è e come forma grotte, doline, stalattiti e stalagmiti – Geopop: https://www.geopop.it/carsismo-cose-e-come-riesce-a-formare-grotte-doline-stalattiti-e-stalagmiti/
• Il fenomeno del carsismo: come avviene e cosa forma – IntraGeo: https://www.intrageo.it/geologia/fenomeno-carsismo-come-avviene-cosa-forma/
• Il carsismo – G.M.P.E.: https://www.gmpe.it/geomorfologia/carsismo
• Forme del carsismo classico – IGMI/UniPD: https://ssu.elearning.unipd.it/pluginfile.php/1061906/mod_folder/content/0/www.igmi.org_pubblicazioni_atlante_tipi_geografici_pdf_58.pdf
• Carlo Seppenhofer – Commissione Grotte E. Boegan: https://www.boegan.it/2009/12/carlo-seppenhofer/
• Esplorazione del fenomeno carsico a Taipana – Scintilena: https://www.scintilena.com/esplorazione-del-fenomeno-carsico-a-taipana-un-convegno-per-scoprire-le-meraviglie-sotterranee/12/07/
• Stalattiti e stalagmiti depositarie del clima – UniNa: https://www.unina.it/-/1328161-stalattiti-e-stalagmiti-depositarie-del-clima-che-fu
• Stalattiti e stalagmiti – Enciclopedia Treccani Ragazzi: https://www.treccani.it/enciclopedia/stalattiti-e-stalagmiti_(Enciclopedia-dei-ragazzi)/
• La speleologia isontina: il Carso goriziano – Scintilena: https://www.scintilena.com/la-speleologia-isontina-il-carso-goriziano-e-molto-altro/12/10/
• Sopra e Sotto il Carso – FSRFVG (rivista online del Seppenhofer): https://www.fsrfvg.it/sopraesotto/Sopra-e-sotto-il-Carso-2023-12.pdf
• Vulnerabilità aree carsiche – Scintilena (documento di Space): https://www.scintilena.com

Fonti
[1] Centro ricerche Seppenhofer – Scintilena https://www.scintilena.com/centro-ricerche-seppenhofer/02/03/
[2] Il Centro Ricerche Carsiche Seppenhofer Organizza il 27° Corso di … https://www.scintilena.com/il-centro-ricerche-carsiche-seppenhofer-organizza-il-27-corso-di-speleologia-a-gorizia/08/15/
[3] Il fenomeno del carsismo: come avviene e cosa forma – IntraGeo https://www.intrageo.it/geologia/geomorfologia/fenomeno-carsismo-come-avviene-cosa-forma/
[4] Il carsismo | G.M.P.E. – Gruppo Mineralogico Paleontologico Euganeo https://www.gmpe.it/geomorfologia/carsismo
[5] Carsismo, cos’è e come riesce a formare grotte, doline … https://www.geopop.it/carsismo-cose-e-come-riesce-a-formare-grotte-doline-stalattiti-e-stalagmiti/
[6] Stalattiti e stalagmiti – Enciclopedia https://www.treccani.it/enciclopedia/stalattiti-e-stalagmiti_(Enciclopedia-dei-ragazzi)/
[7] Stalattiti e Stalagmiti: Meraviglie Geologiche delle Grotte https://www.ilperchedellecose.it/perche-si-formano-le-stalattiti-e-le-stalagmiti/
[8] vulnerabilita-aree-carsiche.txt https://ppl-ai-file-upload.s3.amazonaws.com/web/direct-files/collection_aeff132f-4e90-4a57-9599-51b44b46c5c8/7bb85516-a81a-4be5-8e60-ab6ca58753a0/vulnerabilita-aree-carsiche.txt
[9] [PDF] 58. Forme del carsismo classico https://ssu.elearning.unipd.it/pluginfile.php/1061906/mod_folder/content/0/www.igmi.org_pubblicazioni_atlante_tipi_geografici_pdf_58.pdf?forcedownload=1
[10] Gli Speleotemi Rivelano i Segreti del Clima Passato – Scintilena https://www.scintilena.com/gli-speleotemi-rivelano-i-segreti-del-clima-passato-nuove-frontiere-nella-paleoclimatologia-delle-grotte/06/11/
[11] Stalattiti e stalagmiti, depositarie del clima che fu https://www.unina.it/-/1328161-stalattiti-e-stalagmiti-depositarie-del-clima-che-fu
[12] Carlo Seppenhofer – boegan.it https://www.boegan.it/2009/12/carlo-seppenhofer/
[13] Esplorazione del Fenomeno Carsico a Taipana: Un Convegno per … https://www.scintilena.com/esplorazione-del-fenomeno-carsico-a-taipana-un-convegno-per-scoprire-le-meraviglie-sotterranee/12/07/
[14] Presentata a Gorizia la seconda spedizione speleologica in … https://www.scintilena.com/presentata-a-gorizia-la-seconda-spedizione-speleologica-in-montenegro/07/03/
[15] 01-Introduzione-alla-speleologia.ppt.txt https://ppl-ai-file-upload.s3.amazonaws.com/web/direct-files/collection_08c39ce1-fb5a-4696-a8a1-73d261c2e891/86d36e7b-fb33-423c-9ed5-5859bb837351/01-Introduzione-alla-speleologia.ppt.txt
[16] 02-Evoluzione-speleo-italia.ppt.txt https://ppl-ai-file-upload.s3.amazonaws.com/web/direct-files/collection_08c39ce1-fb5a-4696-a8a1-73d261c2e891/35124a74-892b-451f-9c91-aa405245406d/02-Evoluzione-speleo-italia.ppt.txt
[17] 03-Speleologia-e-ricerca-scientifica.ppt.txt https://ppl-ai-file-upload.s3.amazonaws.com/web/direct-files/collection_08c39ce1-fb5a-4696-a8a1-73d261c2e891/2e8b1d27-c01e-4793-9b8a-e405da6de545/03-Speleologia-e-ricerca-scientifica.ppt.txt

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