LA RICERCA SCIENTIFICA

Il carsismo

Caratteri generali
Nella struttura di Frasassi sono poco diffuse forme carsiche di superficie, mentre raggiunge grande sviluppo il carsismo sotterraneo. Le grotte si sviluppano in una fascia altitudinale compresa tra i 200 ed i 500 metri; esse presentano un tipico andamento ramificato, con gallerie prevalentemente orizzontali, anche di grandi dimensioni, impostate sui principali sistemi di fratturazione; le gallerie carsiche sono disposte su almeno 4 livelli principali, la cui evoluzione è collegata alle fasi di approfondimento della rete idrografica superficiale. I livelli inferiori, tra i 200 ed i 300 m di quota, si sono probabilmente originati nel Pleistocene medio e nel Pleistocene superiore, come indicato dalle correlazioni con i depositi alluvionali terrazzati (BOCCHINI & COLTORTI, 1990) e dalle datazioni di speleotemi, con età che rag-giungono i 200.000 anni (TADDEUCCI e Al., 1992). Nella grotta in generale prevalgono morfologie di origine freatica. I maggiori ambienti hanno una distribuzione irregolare, e spesso terminano improvvisamente su strette fessure e cunicoli in cui possono svilupparsi zone a spongework; non mancano tratti labirintici, generalmente impostati su sistemi di fratture (network). I singoli condotti hanno in prevalenza una sezione tubolare, ampia da uno a qualche metro, sono complessivamente orizzontali e presentano frequen-ti anastomosi. In questi ambienti sono assai diffuse strutture a cupola di varia ampiezza, lame e pendenti, docce inverse, boneyards, boxworks, ed in generale morfologie freatiche. Scarseggiano invece forme legate all'azione di acque correnti.

Aspetti della speleogenesi
La circolazione di acque sulfuree all'interno di un massiccio calcareo causa significativi effetti sia nell'ambiente fisico, sia in quello biologico (FORTI et al., 1998). Nelle grotte di Frasassi la più evidente conseguenza è rappresentata dalla formazione di gesso, presente anche in depositi molto potenti, distribuiti nei vari piani carsici. La formazione del gesso non rappresenta solamente un interessante fenomeno mineralogico, ma è intimamente connessa con le reazioni di solubilizzazione del calcare. Lo sviluppo del carsismo profondo è infatti dovuto proprio nelle reazioni di ossido - riduzione che coinvolgono lo zolfo nella parte superficiale della falda freatica (GALDENZI, 1990). Le principali reazioni che intervengono nella corrosione della roccia possono essere schematizzate in:

[1] H2S + 2O2 -> 2H+ + SO42- [2] 2H+ + SO42- + CaCO3 + H2O -> CaSO4 . 2 H2O + CO2 [3] CO2 + CaCO3 + H2O -> Ca2+ + 2 HCO3-

e possono svilupparsi principalmente in prossimità della superficie freatica, dove le acque sulfuree vengono a contatto con l'ossigeno presente nell'atmosfera della grotta o nelle acque percolanti. Il processo è attivo sia nella parte superiore della zona freatica, dove i solfati sono continuamente allontanati in soluzione, sia nella zona vadosa, dove si ha formazione di gesso. L'anidride carbonica liberata nella reazione [2] può generare una addizionale corrosione carsica [3]. Il gesso di neoformazione si presenta principalmente sotto forma di poltiglie bianche, microcristalline, che rivestono le pareti, ma possono aversi anche cristalli, generalmente di dimensioni centimetriche. Prove sperimentali su placchette calcaree (GALDENZI et al., 1997) hanno consentito di verificare che attualmente la corrosione della roccia ad opera delle acque sulfuree procede al ritmo di circa 6 mm / 100 anni; questi valori sono almeno 10 volte superiori a quelli misurati sulla superficie terrestre e relativi alla corrosione carsica operata dalle acque piovane. Allo stato attuale la formazione di gesso avviene principalmente in ambienti ristretti, generalmente alla base di pozzi o gallerie inclinate che raggiungono il livello freatico. Durante la storia evolutiva della grotta tuttavia si sono verificate condizioni più favorevoli alla deposizione di gesso, che negli ambienti fossili è presente anche come grandi accumoli sul pavimento, interpretati come depositi gravitativi delle poltiglie microcristalline dalle pareti (GALDENZI, 1990). L'azione delle acque sulfuree nella speleogenesi consente anche di spiegare l'elevato grado di sviluppo del carsismo raggiunto a Frasassi rispetto alle altre strutture calcaree umbro-marchigiane (GALDENZI, 1996). Infatti nei massicci carsici appenninici la circolazione idrica nella zona freatica è normalmente controllata dai sistemi di fessurazione più che dai canali carsici, con flussi estremamente lenti e tempi di residenza pari anche a parecchie decine di anni.

L'ecosistema ipogeo
La zona di contatto tra acque sulfuree ed atmosfera della grotta costituisce un'interfaccia in cui possono svilupparsi efficacemente i processi di ossido-riduzione che coinvolgono l'idrogeno solforato e l'ossigeno. Alcuni microrganismi autotrofici, in grado cioè di produrre materia organica, possono svilupparsi in queste zone sfruttando l'energia chimica rilasciata dall'ossidazione dello zolfo. In questo processo, detto chemiosintesi, i solfobatteri producono materia organica in situ, garantendo una ricca e costante disponibilità di cibo per le comunità di invertebrati presenti nelle zone sulfuree della grotta. La catena alimentare viene così ad essere indipendente dall'esigenza di apporti alimentari dalla superficie esterna, peraltro poco abbondanti nelle grotte di Frasassi, se si eccettuano le zone frequentate dai pipistrelli. Analisi isotopiche hanno consentito di dimostrare come l'intera comunità vivente presente nei rami sulfurei a Frasassi sia interamente legata alle disponibilità alimentari prodotte in situ dai solfobatteri (SARBU et al., 1998). Ciò permette in queste zone della grotta uno sviluppo di vita animale incomparabilmente superiore a quanto si verifica nel resto della grotta; le comunità animali sono confinate nelle zone in cui sono attivi processi di ossidazione, proprio perché solo lì è presente un costante rifornimento di cibo, costituito dalla materia organica prodotta dai solfobatteri. Queste comunità ovviamente sono fortemente specializzate, e sette specie endemiche sono state finora individuate; sei tra queste specie presentano un areale di distribuzione limitato alle sole zone sulfuree della grotta.

Annelida, Clitellata, Oligochaeta, Lumbriculidae Rhynchelmis n. sp.
Grustacea, Amphipoda, Gammaridae Niphargus ictus
Arachnida, Pseudoscorpiones, Chthoniidae Chthonius n. sp.
Arachnida, Araneae, Linyphiidae Porrhomma n. sp.
Lepthyphantes n. sp.
Insecta, Collembola, Onichiuridae Deuteraphorura n. sp.
Insecta, Coleoptera, Carabidae Duvalius bensai lombardi
Tab. 1 - Specie endemiche segnalate nelle Grotte di Frasassi
(dopo Sarbu et al., 1998)

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