Descrizione morfologica e mineralogica della grotta ipogenica sulfurea di Montecchio (Grosseto, Toscana)

Abstract

La Grotta di Montecchio (254 T/GR, presso Saturnia, provincia di Grosseto) si apre a quota 320 m, in corrispondenza di un limitato affioramento di Calcare Massiccio, prospiciente la valle del Fiume Albegna. Benché nota da tempo, finora non sono stati fatti studi dettagliati di tipo speleogenetico su questa particolarissima cavità. Questa grotta, che si sviluppa per oltre 1700 m, è infatti caratterizzata dalla presenza di una falda di acqua con T poco sopra i 30°C e con un elevato contenuto in solfato, alla profondità di circa 100 metri dall’ingresso: si tratta quindi di una grotta ipogenica attiva. Di particolare interesse è l’abbondanza di gesso, a partire da circa 40 metri di profondità, prodotto dalla reazione tra acido solforico e roccia carbonatica. Tale processo, che è avvenuto in condizioni aeree (ossigenate), ha creato anche una serie di morfologie particolari come le piccole tasche di sostituzione e le bubble trails. La parte inferiore della cavità presenta depositi di calcite flottante di spessore anche superiore a 1 metro che testimoniano lo stazionamento di acque, probabilmente termali, in ambienti con notevole evaporazione legata a correnti d’aria. Undici campioni di prodotti di alterazione della roccia sono stati sottoposti ad analisi diffrattometrica ed esaminati al microscopio elettronico dotato di microsonda per analisi chimiche semiquantitative. Tali analisi hanno evidenziato la presenza di materiali residuali (quarzo, feldspato), alcuni ossidati (ematite, goethite e boehmite), ma soprattutto materiali di alterazione come clorite ed illite. Di particolare interesse sono i prodotti di alterazione acida sia della roccia carbonatica (gesso) sia delle argille (alunite, jarosite e caolinite). Questi minerali sono strettamente legati alle fasi speleogenetiche della grotta, essendo formati dall’interazione della roccia madre con i vapori sulfurei provenienti dalla falda termale.

The Montecchio cave (254 T/GR, close to Saturnia, Grosseto province) opens at 320 m asl, in a small outcrop of Calcare Massiccio, close to the Albegna river. Although known since a long time, there are no speleogenetical studies on this very special cave. This cave, with a development of over 1700 m, is characterised by the presence of the thermal aquifer at a depth of 100 m below the entrance. The water has a temperature of over 30°C and high sulphate content. The cave can thus be considered an active hypogenic system. The cave hosts large gypsum deposits, starting from 40 m below the entrance. This gypsum derives from the reaction between sulphuric acid and the carbonate hostrock. This process, that occurs in the vadose (oxygen rich) environment, has created a set of typical morphologies such as replacement pockets and bubble trails. The lower part of the cave hosts calcite cave raft deposits over 1 m thick, evidence of standing, probably thermal, water pools in strongly evaporative areas related to strong air currents. Eleven samples of weathering products have been sampled and analysed at the X-ray diffractometer and investigated under SEM/EDAX. These mineralogical analyses have identified residual minerals (quartz, feldspar), some oxides and hydroxides (hematite, goethite and boehmite), but especially weathering products such as chlorite and illite. The products of acid weathering are particularly interesting, like those derived from calcite (gypsum) and from clays (alunite, jarosite and caolinite). These minerals are strictly related to the speleogenesis of the cave, having formed by the interaction between the host rock and the sulphuric vapors rising from the thermal aquifer.