Dalla crosta terrestre alle sorgenti delle acque minerali

Liscia, gassata o…? Alcune acque minerali sono “effervescenti naturali”, perché? Da dove arriva l’anidride carbonica che dona le bollicine così apprezzate da molti? 
Non è un caso che la maggior parte delle fonti di acque effervescenti naturali si trovi in centro Italia, una delle zone più sismiche e geologicamente più dinamiche d’Europa. In queste zone, i gas che si formano durante i diversi processi geologici nelle profondità della crosta terrestre trovano una via di fuga non solo durante le eruzioni vulcaniche o nelle fumarole, ma anche nelle sorgenti di acque minerali. Qui l’anidride carbonica va prima in soluzione, per poi concentrarsi sotto forma di bollicine, donando l’effervescenza naturale. Queste acque di fatto funzionano da vettori, “mezzi di trasporto” per i gas, in particolare l’anidride carbonica, intrappolati nella crosta terrestre e che, per un processo chiamato “degassazione” tendono a risalire dalle profondità per trovare una via d’uscita verso l’esterno.

Qual è l’origine di questa anidride carbonica?
All’origine dell’anidride carbonica stoccata nella crosta terrestre c’è il fenomeno della decarbonatazione (ossia la perdita di anidride carbonica dalle rocce). Se ci sono delle faglie (discontinuità nelle rocce interessate da movimento) in rocce carbonatiche, questo processo può essere innescato dal riscaldamento che si genera a causa dell’attrito tra le superfici rocciose. Il calore libera la CO₂ presente nei minerali che costituiscono le rocce e questo avviene spesso durante i terremoti. Nel nostro Appennino centrale la causa va ricercata invece nella geodinamica stessa della Penisola. La placca adriatica va in subduzione: scorre cioè verso ovest sotto al Mar Tirreno (a livello del mantello litosferico, a circa 30 Km di profondità). Andando incontro a temperature alte, le rocce carbonatiche subiscono trasformazioni, come la perdita della CO₂ che migra verso l'alto fino a raggiungere vie di fuga, come le sorgenti (G.Chiodini, 2013).

Un serbatoio di CO₂ nel nostro Appennino
Gli scienziati hanno capito che esiste un vero e proprio serbatoio di CO₂ nella crosta terrestre a 10-15 km di profondità nella zona di L'Aquila. Un’area di stoccaggio alimentata da fluidi provenienti dal sottostante mantello, collocata al di sotto di gran parte della falda acquifera del Velino, area di studio dei sismologi dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia e dell’Università di Perugia che hanno pubblicato i loro risultati su Science Advance nell’agosto 2020 

I sismologi studiano la CO₂ per capire meglio i terremoti
Il team di ricerca ha studiato il fenomeno in un’area del centro Italia, la valle del Velino (Lazio) (G. Chiodini, 2020) per dieci anni, dal 2009 al 2018, analizzando campioni di acque provenienti da quattro grandi sorgenti per misurare la concentrazione di anidride carbonica disciolta. Cosa racconta la CO₂ contenuta in queste acque dunque? La continuazione di una storia di scienza e ricerca iniziata negli ’70, quando è stata appurata la correlazione tra alte concentrazioni di CO₂ nelle acque e intensità dei fenomeni sismici. Una correlazione spaziale dunque, ma lo studio del 2020 dimostra che esiste anche una relazione temporale tra aumento della concentrazione di anidride carbonica nelle acque e arrivo di un terremoto. Nell’Appennino centrale hanno riscontrato che all’aumentare del numero e dell’intensità dei terremoti (i terremoti dell’Aquila, di Amatrice e Norcia per esempio), aumenta anche la concentrazione di CO₂ disciolta nelle acque. Allo stesso modo, al calare dell’attività sismica la sua concentrazione diminuisce.
Le emissioni profonde di CO₂ caratterizzano molte regioni sismicamente attive in tutto il mondo e il coinvolgimento di questo gas nei fenomeni sismici è ora riconosciuto. Tuttavia questa relazione temporale è ancora enigmatica: siamo dunque vicini a poter prevedere i terremoti grazie alla misurazione delle concentrazioni di CO₂? Purtroppo non è così, ma la scienza ha preso la strada giusta per comprendere meglio i fenomeni sismici e i prossimi passi punteranno alla costruzione di un modello sempre più vicino alla realtà.

Riferimenti
G. Chiodini, C. C. (2020, Agosto 26). Correlation between tectonic CO2 Earth degassing and seismicity is revealed by a 10-year record in the Apennines, Italy. Science Advances, 6.
G.Chiodini, C. S. (2013). Advective heat transport associated withregional Earth degassing incentral Apennine (Italy). Earth Planet. Sci. Lett, 373, 65–74.