Grotta Giusti Diving L'esperienza unica di immergersi nella grotta termale più grande d'Europa

Speleologia

Per una visione speleologica della grotta abbiamo pensato di trascrivere questo studio portato avanti da Paolo Forti e Franco Utili e pubblicato sulla rivista Speleo nel lontano 1984 dal titolo

LE CONCREZIONI DELLA GROTTA GIUSTI

Qualche volta, se si osserva bene, si può trovare qualcosa di nuovo anche nel posto più frequentato. Su queste pagine si è parlato altre volte della genesi e dell’evoluzione dei depositi minerali nelle grotte. La Grotta Giusti rappresenta un ambiente molto particolare per questi fenomeni e durante il suo studio ci siamo imbattuti in forme di con­crezioni originali di cui val la pena dì parlare ai lettori di Speleo.

Grotta Giusti Diving - Speleo 1984

All’interno della Grotta Giusti il fenomeno del concrezionamento è molto sviluppato, e presenta caratteristiche diverse e nuove rispetto alle altre grotte termali.

Sono praticamente assenti le stalattiti, le cannule, le vele e le cortine, mentre le stalagmiti sono abbondanti e originali, tanto da suggerire anche al visitatore inesperto la loro origine particolare. La grotta si presenta per buona parte ricoperta da più o meno spesse concrezioni le cui forme variano soprattutto in funzione della loro posizione.

Grotta Giusti Diving - Speleo 1984 - fig1

Veduta d’insieme delle concrezioni glutei-formi nel centro della grotta

La quasi totalità del soffitto è ricoperta da grandi concrezioni gluteiformi a cavolfiore, che, soprattutto in prossimità dell’ingresso presentano notevoli morfologie di ridissoluzione. Sempre dal soffitto pendono delle piccole stalattiti tubolari, di chiara origine recente, che sono attualmente attive a differenza delle concrezioni gluteiformi.

Lungo le pareti si hanno ancora concrezioni gluteiformi, anche se più piccole di quelle sul soffitto. Tali concrezioni tendono a diminuire sia per frequenza che per dimensioni passando dal soffitto al pavimento ove sono praticamente assenti.

Le concrezioni delle pareti presentano profondi solchi di corrosione, alla fine dei quali ci sono spesso infiorescenze microcristalline di calcite.
Le pareti strapiombanti, poi, presentano in varie zone un notevolissimo sviluppo di concrezioni a foglie. Le pareti sub-verticali o poco inclinate, invece, presentano crostoni concrezionati dalla superficie liscia e frastagliata simile alla superficie di assestamento di cumuli di materiali incoerenti lungo un pendio.

Grotta Giusti Diving - Speleo 1984 - fig2

Solchi di corrosione e infiorescenze di calcite nella parte della grotta più prossima all’ingresso

Il pavimento è ricoperto da crostoni analoghi.
La cosa più caratteristica, però, è la presenza di un centinaio di stalagmiti di forma pressoché conica con solamente la parte apicale leggermente arrotondata.

Le concrezioni delle pareti presentano profondi solchi di corrosione, alla fine dei quali ci sono spesso infiorescenze microcristalline di calcite.
Le pareti strapiombanti, poi, presentano in varie zone un notevolissimo sviluppo di concrezioni a foglie. Le pareti sub-verticali o poco inclinate, invece, presentano crostoni concrezionati dalla superficie liscia e frastagliata simile alla superficie di assestamento di cumuli di materiali incoerenti lungo un pendio.
Il pavimento è ricoperto da crostoni analoghi.
La cosa più caratteristica, però, è la presenza di un centinaio di stalagmiti di forma pressoché conica con solamente la parte apicale leggermente arrotondata.

Nessuna di queste stalagmiti risulta essere attiva attualmente e se lo stillicidio attuale vi ca­de sopra le corrode.
L’angolo di apertura del cono mostra una notevole costanza di caratteristiche geometriche in tutta la grotta.
Anche le stalagmiti poco affioranti dall’acqua o totalmente sommerse hanno caratteristiche geometriche identiche se si esclude l’arrotondamento apicale che è praticamente assente.
Nel lago e nei sifoni si trovano, assieme a notevoli Forme di corrosione parietale, anche vasti fenomeni di concrezionamento e sedimenta­zione.
Al contatto aria-acqua si osserva la formazione rapidissima di calciti flottanti e nelle zone sommerse non troppo distanti dalla superficie la formazione di piccolissimi cristalli di calcite, indice questo di sovrasaturazione delle acque termali.
Sulle pareti non strapiombanti e sul fondo del lago e dei sifoni, poi, si trovano depositi incoerenti di calciti flottanti e di cristalli di calcite che morfologicamente sono del tutto simili ai crostoni della zona emersa, salvo il differente grado di coerenza. Tali depositi incoerenti sono anche presenti sulla sommità delle stalagmiti completamente sommerse.
Le concrezioni che abbiamo illustrato possono essere suddivise in tre distinte categorie: freatiche, freatico-vadose, vadose.

Grotta Giusti Diving - Speleo 1984 - fig3

Foglie o microgours inversi nella parte della grotta più prossima all’ingresso

Le concrezioni gluteiformi rappresentano la prima generazione dei depositi chimici di questa cavità. Infatti tali concrezioni sono sempre a contatto diretto con la viva roccia e non si trovano mai a ricoprire altri tipi di depositi chimici. Esse possono svilupparsi solamente in ambienti completamente freatici in condizioni di sovrasaturazione.
Nella Grotta Giusti tali condizioni possono essere state raggiunte facilmente quando l’acqua termale occupava totalmente la grotta, grazie al­la notevole fratturazione della roccia e alla vicinanza della superficie .
Il gruppo delle concrezioni freatico-vadose è certo quello che ha maggiormente contribuito alla formazione dei depositi della grotta.
Fanno parte di questa categoria le foglie, i crostoni parietali e del pavimento e le stalagmiti coniche. Per freatico-vadose intendiamo quelle concrezioni che si sono formate al di sotto o al massimo al livello dell’acqua quando la cavità ha iniziato a non essere più occupata totalmente dalle acque termali.

Tutte queste concrezioni possono trovarsi im piantate sfa su preesistenti concrezioni glutei­formi sia sulla nuda roccia, indicando così che la condizione freatico-vadosa è successiva a quella freatica. Il meccanismo che porta alla genesi delle foglie è quello della sovrasaturazione alla superficie di un lago che diminuisce continuamente il livello delle sue acque.
In queste condizioni sulle pareti verticali o strapiombanti si formano a pelo d’acqua una serie di concrezioni che tendono a seguire l’ab­bassamento del livello idrico , dato che la parte di loro che si accresce è quella a diretto contatto con la superficie liquida. Qualora poi l’abbassamento del livello sia troppo veloce, l’accrescimento di una foglia si arresta.

Grotta Giusti Diving - Speleo 1984 - fig4

Crostoni parietali con solchi e frastagliature (Foto Forti)

Grotta Giusti Diving - Speleo 1984 - fig5

Alcune stalagtiti coniche (Foto Forti)

Grotta Giusti Diving - Speleo 1984 - fig6

Schema di una stalagtite conica: per ottenere l’angolo di apertura α sono stati misurati h, r1 e r2 er tutto l’insieme delle stalagmiti della grotta

Le altre due forme di concrezionamento freatico-vadoso sono tipiche della Grotta Giusti e la loro genesi viene qui discussa per la prima volta. I crostoni sono presenti sia sul pavimento che sulle pareti subverticali o poco inclinate.
Un meccanismo generico per queste concrezioni può esser cosl schematizzato : una sovrasatura­zione dell’acqua, che è massima a livello dell’ in­terfaccia acqua-aria, provoca la formazione di calciti flottanti che ingrandendosi non possono esser più sostenute dalla tensione superficiale e precipitano accumulandosi sul fondo e lungo le pareti non verticali. Su queste ultime, poi, fe­nomeni di assestamento e di frane subacquee portano alla formazione dei solchi e dei piccoli conoidi che possono esser osservati anche oggi nella parte sommersa della grotta.
L’alta temperatura e l’alta sovrasaturazione fanno poi sì che questo deposito incoerente venga cementato rapidamente e si trasformi in concrezione coerente, quale quella che attualmente osserviamo nelle zone asciutte della cavità.
Proprio alla rapidità della cementazione si deve la possibilità di conservare le caratteristiche morfologiche dell’originario deposito .
Relativamente meno semplice a spiegare è la genesi delle stalagmiti, che comunque dovevano derivare da un processo analogo a quello che ha permesso la formazione dei crostoni. Infatti, all’interno di una di queste stalagmiti, è sta­to possibile osservare una sabbia cristallina che al microscopio elettronico si è rivelata identica alle attuali calciti flottanti.
La struttura perfettamente conica e la costanza dell’angolo di apertura del cono si accordano con l’ipotesi di un deposito di materiale incoerente che per rapidi processi di cementazione e diagenesi si sia trasformato in concrezione. Ma perché si è avuto un accumulo preferenziale dì calciti flottanti in alcuni punti ben precisi, in modo da poter portare alla formazione di queste stalagmiti?

La spiegazione che abbiamo trovato rende il meccanismo genetico di queste- particolari con­ cre oni simile a quello delle normali stalagmiti. E necessaria, infatti, la presenza di una goccia che cade sulla verticale della stalagmite, per permetterne la crescita anche se sotto il livello dell’acqua.
Lo stillicidio tuttavia non agisce direttamente sulla stalagmite, ma causa solamente la precipitazione della calcite flottante perché l’impat­to della goccia annulla in quel punto la tensione superficiale che è la responsabile del galleggiamento.
In questo modo viene giustificato in maniera semplice un accumulo maggiore di materiale in particolari punti del fondo del lago, e quindi la crescita delle stalagmiti gravitazionali coniche. L’ultima categoria delle concrezioni della Grotta Giusti, quelle vadose, comprende solamente piccole e scarse stalattiti, di solito tubo lari ancor oggi attive, e le infiorescenze macro­cristalline al fondo dei canali di corrosione.

Le prime debbono la loro genesi alle infiltrazioni di acqua meteorica che ha potuto raggiungere la grotta una volta che l’acqua termale ave­va iniziato ad abbandonarla.

Le seconde si formano a seguito dell’evapo­razione dell’acqua di condensazione che, essendo inizialmente fortemente aggressiva, dappri­ma  corrode le concrezioni  preesistenti forman­do profondi solchi di corrosione e quindi ride­posita il carbonato di calcio a causa delle forti correnti d’aria causate dal grande squilibrio ter­mico esistente tra le differenti zone deila grotta.

Grotta Giusti Diving - Speleo 1984 - fig7

Grafico riassuntivo dei risultati ottenuti con la misurazione delle stalagmiti della Grotta Giusti: i risultati mostrano una notevole coerenza con oltre il 90% delle misure di α uguali a 22°±8

Grotta Giusti Diving - Speleo 1984 - fig8

Foto di un granulo (0,25 mm)  della polvere trovata nella stalagmite rotta. Formato da calcite purissima i cui cristalli sono disposti in maniera analoga a quelli con un granulo di calcite flottante attuale (Foto Ferrieri)

Grotta Giusti Diving - Speleo 1984 - fig9

Foto al microscopio elettronico di un granulo (0,32 mm) di calcite flottante attuale (Foto Ferrieri)

Grotta Giusti Diving - Speleo 1984 - fig10

Sommità di una stalagmite ancora subacquea si noti come la cima sia più affusolata delle analoghe stalagmiti fuori dall’acqua e inoltre risulti essere ancora parzialmente composta da materiale incoerente o solo debolmente cementato (Foto Belvederi – G.S.B.)

Grotta Giusti Diving - Speleo 1984 - fig11

Depositi di calciti flottanti (bianche) sulle pareti del sifone. Si noti come le forme dovute all’assestamento delle calciti flottanti somiglino a quelle dei crostoni esterni (Foto Belvederi – G.S.B.)

Grotta Giusti Diving - Speleo 1984 - fig12

Apice di una stalagmite gravitazionale che nella sua crescita è venuta in contatto con una foglia prima della cementazione totale della sua sommità, che risulta così parzialmente scivolata (Foto Forti).

Grotta Giusti Diving - Speleo 1984 - fig13

Altro esempio dello stesso fenomeno (Foto Forti)

Questi due tipi di concrezione sono del tutto analoghi a quanto può esser visto normalmente nelle grotte carsiche usuali e quindi non è ne­cessario dilungarsi oltre sulla loro descrizione.

Al termine di questa breve carrellata sulla genesi dei vari tipi di sedimenti chimici presemi nella Grotta Giusti, si può osservare che l’ordi­ne in cui abbiamo trattato le varie concrezioni corrisponde anche all’ordine cronologico con cui esse si sono formate; infatti, dopo che la grotta si era formata io condizioni totalmente freati­che, è iniziato il processo di lento svuotamen­to, a causa dell’abbassarsi del livello delle acque termali, processo che continua tuttora.
Questo ci è confermato dal fatto che sempre le concrezioni vadose sono sovrimposte a quel­le freatico-vadose e queste alle freatiche.

Pos­siamo quindi concludere che nella grotta, una volta cessate le condizioni freatiche, queste non si sono più riinstaurace neppure per un breve periodo.

Grotta Giusti Diving - Speleo 1984 - fig14

Schema dei principali meccanismi che hanno portato in successione alla formazione dei vari tipi di concrezionamento all’interno della grotta di Monsummano