Principali emergenze termali in Toscana

2.2. Processi di alterazione delle rocce e formazione delle acque I processi di alterazione delle rocce liberano composti ed elementi, la maggior parte come ioni, ma anche in forma molecolare, che vanno a costituire la componente disciolta nelle acque superficiali e sotterranee. La composizione di un’acqua sotterranea sarà pertanto funzione delle seguenti variabili: natura della roccia di contatto, tempo di residenza nel sottosuolo, temperatura e pressione entro l’acquifero ed eventuale mescolamento con acque provenienti da differenti circuiti.

Il passaggio dei vari costituenti dalle rocce alle acque può avvenire per semplice dissoluzione chimica congruente, nel caso di minerali molto solubili come salgemma e gesso, o più spesso, considerato che la crosta terrestre è costituita in larga parte da rocce silicatiche, per il processo di idrolisi (dissoluzione incongruente) con l’attacco della struttura cristallina ad opera dell’anidride carbonica di differente origine: disciolta nelle piogge, prodotta dall’attività microbica nella parte superiore del suolo, derivata da processi metamorfici ecc..

L’attacco da parte degli ioni H+ alle strutture cristalline dei silicati primari determina una radicale modificazione dei minerali stessi con deformazione e distruzione dei reticoli cristallini per sostituzione dei diversi cationi che costituiscono queste strutture. Con la distruzione della struttura cristallina e il passaggio in soluzione di vari ioni (principalmente Na+, K+, Mg+2, Ca+2), si liberano anche SiO2 e Al2O3 che possono assumere differenti forme chimiche in relazione a pH, potenziale di ossidoriduzione ed altre variabili del sistema.

Le acque termali calde per la loro temperatura e spesso per presenza di anidride carbonica, talvolta in concentrazione rilevante, hanno una maggiore capacità aggressiva sulle rocce con cui vengono in contatto. Una certa capacità di attacco chimico, comunque molto minore, si riscontra anche da parte delle acque termali di tipo freddo, con formazione, in presenza di rocce poco alterabili, di acque a basso contenuto di solidi disciolti.

L’alterazione delle rocce avviene spesso in ambiente supergenico. In geochimica si definisce ambiente supergenico (o esogeno) un sistema in condizioni di bassa temperatura e pressione, come si verifica in superficie o in ambienti sotterranei dove non sono molto diverse le condizioni termodinamiche rispetto a quelle di superficie; in questo modo viene distinto dalle condizioni che si riscontrano in zone molto profonde del sottosuolo (Dall’Aglio, 2004). Dal punto di vista chimicofisico queste sono definite dalla temperatura poco superiore a 0 °C (convenzionalmente si fa riferimento alla temperatura di 25 °C), pressione totale pari a 1 atmosfera, presenza di acqua allo stato liquido, presenza di ossigeno e anidride carbonica con pressioni parziali uguali a quelle 54