STAZIONI GEODETICHE DELL’UNIVERSITÀ DI TRIESTE
II Dipartimento di Matematica e Geoscienze dell’Università di Trieste cura da molti anni una rete di monitoraggio geodetico in tre cavità del Nord-Est d’Italia: Bus de la Genziana (Pian Cansiglio – Treviso), Grotta Nuova di Villanova (Tarcento – Udine) e Grotta Gigante (Trieste). In tutte è comune l’installazione di una coppia di pendoli Ma-russi tipo Zòllner. Servono per osservare i movimenti lenti della crosta terrestre come le maree terrestri, i terremoti, i trend tettonici, ma anche le deformazioni indotte dal carico idraulico delle piene del sistema carsico (Timavo nel caso di Trieste) e, ancor più affascinante, dal peso della neve sulle Alpi. Le maree terrestri si hanno per lo stesso motivo delle maree marine, ma invece di spostarsi il mare si sposta tutta la parte emersa continentale anche di 20 cm ogni giorno. La grotta è un luogo ottimale per lo studio di questi fenomeni naturali, perché le variabili ambientali di temperatura, pressione atmosferica e umidità sono pressoché costanti e il dato di marea ne esce già “puro”, non serve filtrare. Il primo a scoprire le maree terrestri fu il Prof. Marussi che in Grotta Gigante le sperimentò negli anni ’60 con due lunghi fili di acciaio ancorati sul tetto della grotta e sul fondo tuttora presenti perché coperti dai teli in PVC (sono i due tubi in mezzo alla caverna). Nella casetta installata sul fondo della grotta stanno le barre orizzontali lunghe alcuni metri ciascuna che, con uno strumento ottico, misurano la deformazione della grotta. La misura è data dal “movimento torsio-nale” dovuto alla differenza di posizione tra la volta della cavità e la sua base. Il Prof. Marussi riprodusse in piccolo questo principio meccanico creando delle campane in ghisa alte mezzo metro e del peso di 40 kg, che, poggiate per terra su tre piedini metallici, in luoghi ipogei idonei, rappresentano la sala della Grotta Gigante. Grazie a questi modelli in scala ridotta il Dipartimento ha potuto realizzare una rete di monitoraggio che fino agli anni ’90 contava una dozzina di stazioni geodetiche distribuita in tutto il F.V.G. con stazioni permanenti o semipermanenti. Di questa rete ora rimangono solo la Grotta Gigante (Trieste), la Grotta Nuova di Villanova (Tarcento) e il Bus della Genziana (Cansiglio) che rappresentano una triangolazione geodetica molto interessante. In pratica si studia l’inclinazione delle montagne misurata in microradianti, cioè si osserva da che parte si muovono. La parola clinometro o pendolo sono sinonimi. Nelle stazioni di Villanova e Genziana i pendoli consistono quindi in una coppia di clinometri tradizionali con un filo ciascuno interno ancorati sulla testa della campana e sulla base. A fianco si trovano gli strumenti di acquisizione dei dati, sostenuti da una piccola struttura metallica. Sono orizzontali perché il filo è attaccato a un braccio orizzontale a cui sono attaccate delle ferriti. Queste, muovendosi dentro una bobina, provocano una variazione del campo magnetico che viene trasformata in segnale digitale. In pratica quando la roccia si muove la campana, che ha tre piedini, si muove con essa e il filo interno registra l’inclinazione. Negli anni ci si era accorti che non si registravano solo movimenti lenti della crosta terrestre, ma anche segnali che testimoniavano l’influenza del carico idraulico sulla grotta. In oltre 40 anni di misura sul Carso Triestino si è ben visto come le piene del Timavo possano deformare il Carso lungo direzioni preferenziali che corrispondono al suo deflusso. Si riesce quindi a discriminare quello che è il segnale tettonico da quello che è il segnale idrologico. In questa zona la rete di monitoraggio idrogeologico con sonde multiparametriche nelle acque di fondo delle grotte, curata sempre dall’Università di Trieste, è estesa e ben conosciuta da più di 20 anni. Quando le acque di fondo si alzano di 120 metri, riempiendo quasi un terzo del Carso, i pendoli lo dimostrano indirettamente, anche se con movimenti mille volte inferiori alle altre stazioni !
Nella zona del Cansiglio invece la stazione geofisica in Genziana è attiva dal 2005 alla profondità di 25 m, mentre il monitoraggio idrogeologico tramite l’installazione di una sonda multiparametrica è attivo dal 2013 sul fondo della grotta a circa 550 m di profondità, grazie alla collaborazione degli speleologi locali. Anche qui si sono registrati da subito segnali “particolari” riconducibili al carico idraulico e ai movimenti delle piene del Livenza, fiume che nasce alle pendici friulane della montagna. Per capirne le dinamiche si sono confrontati i dati dei pendoli in grotta con quelli di una rete di GPS esterna (a cura dell’I.N.G.V. e O.G.S.) constatando la contemporanea registrazione dei flussi di acqua nell’intricato sistema ipogeo di pozzi e condotte. È dimostrato che tutta la montagna si può spostare durante un alluvione anche di 1,5 cm verso la fascia delle sorgenti per poi tornare al suo posto! Le parti più basse del Bus de la Genziana sono caratterizzate da ambienti epifreatici, che possono allagarsi anche completamente e presentano condotte a sifone, dove è sempre presente l’acqua. Il sifone che ospita la sonda è uno dei tre della grotta e ha un carattere tendenzialmente pensile. Il livello delle acque ha raggiunto più volte i 50 metri sopra il livello della sonda a seguito di precipitazioni abbondanti della durata di alcuni giorni. Il record si è registrato però in aprile 2019 con 90 metri di altezza!! Vi è una relazione diretta tra i segnali impulsivi registrati dai pendoli geodetici e gli innalzamenti di acqua nel sifone. Il pendolo registra anche un segnale di deriva più lento, che correla con il livello di falda, cioè la curva di deflusso della piena del Livenza ha lo stesso andamento di quella dei pendoli e GPS. Un modello possibile della causa della deformazione è l’effetto della sovra-pressione che si instaura nel canali idrici sotterranei, un effetto dimostrato per il Carso Classico nella stazione geodetica della Grotta Gigante. Possiamo approssimare il comportamento del Cansiglio ad un modello elastico di una rete di canali di drenaggio dominanti con direzioni preferenziali, in pratica tutto il sistema Cansiglio è una idrostruttura che respira…
Nella Grotta Nuova di Villanova invece, che ospita un articolato laboratorio geofisico sotterraneo dall’anno dopo del terremoto del Friuli del 1976, per provare le stesse osservazioni sul carico idraulico si è riusciti ad installare una sonda multiparametrica sul fondo solo nel luglio 2019 grazie alla preziosa collaborazione di Paolo Moro. La grotta infatti precedentemente era chiusa per lavori. Per la prima volta si è potuto confermare quello che si vedeva già dai segni delle piene: la sonda ha registrato livelli di acqua prossimi ai 18 m!! La possibilità di poterlo misurare è una informazione scientifica molto importante oltre che una testimonianza dell’idrodinamica della grotta. I segnali diretti di piene sono ben noti da sempre ai fruitori della grotta, ma l’installazione permanente della sonda porta un valore aggiunto interessante. Sarebbe auspicabile che questo suscitasse l’interesse dei gruppi speleologici per poter instaurare una collaborazione e svelare insieme aspetti magari ancora sconosciuti.
Avendo a disposizione fondi, le ricerche nelle tre zone potrebbero continuare senza affannare come sta accadendo. Una sonda può aiutare a conoscere meglio la grotta e le sue influenze con la tettonica e geodesia locali, perché quello che rimane da capire è come e se questi continui movimenti da carico idraulico possano influenzare l’accumulo di energie elastica, cioè terremoti. Gran parte di questo lavoro viene portato avanti adesso per passione e volontariato, soprattutto per le stazioni in Villanova e Genziana. Non aspettiamo un terremoto serio per avere i fondi per continuare, facciamo prevenzione e interessiamoci prima.
Barbara Grillo
(Univ. di Trieste – Dipartimento di Matematica e Geoscienze)