학술논문

Hydrogeology and geochemistry of the sulfur karst springs at Santa Cesarea Terme (Apulia, southern Italy)
Document Type
Original Paper
Source
Hydrogeology Journal: Official Journal of the International Association of Hydrogeologists. 29(1):481-498
Subject
Hypogene
Sulfuric acid speleogenesis
Marine influence
Karst
Italy
Language
English
ISSN
1431-2174
1435-0157
Abstract
Résumé: Ce travail décrit les caractéristiques géochimiques et hydrogéologiques des thermes de Santa Cesarea, un système actif spéléogénétique sulfurique acide situé le long de la côte adriatique (Pouilles, Sud de l’Italie). Il représente un site très particulier, où l’eau thermale émergeant et les eaux acides se mélangent à l’eau de la mer créant des solutions sous saturées vis-à-vis du CaCO3, capables de dissoudre et corroder le calcaire et de créer des cavités. Le système des thermes de Santa Cesarea est composé de quatre cavités: Fetida, Sulfurea, Gattula, et Solfatara. Les morphologies hypogènes et les dépôts abondant de soufre natif (spécialement dans la cavité de Gattulla) et de minéraux sulfatés sont présents dans ces cavités. Les cavités de Fetida et Gattulla ont été étudiées en premier car elles sont facilement accessibles tout au long de l’année via des entrées artificielles, les autres cavités étant accessibles seulement depuis la mer. L’analyse géochimique de l’eau, le suivi de l’atmosphère des cavités, et la mesure des isotopes stables de S, O, et H ont permis d’identifier les principaux processus qui prennent place dans ce système complexe de cavités. En particulier, les variations de concentration en Ba2+ et Sr2+ ont permis d’identifier deux principaux domaines d’influence, caractérisés par des eaux marines et des eaux acides ascendantes.
Resumen: En este trabajo se describen las características geoquímicas e hidrogeológicas de Santa Cesarea Terme, un sistema espeleogenético activo basado en el ácido sulfúrico situado a lo largo de la costa adriática (Apulia, Italia meridional). Representa un sitio muy peculiar, donde las aguas termales y ácidas ascendentes se mezclan con el agua de mar creando soluciones subsaturadas con respecto al CaCO3, capaces de disolver y corrosionar la caliza y generar cuevas. El sistema de Santa Cesarea Terme está compuesto por cuatro cuevas: Fétida, Sulfurea, Gattulla y Solfatara. En estas cuevas hay morfologías hipogénicas y abundantes depósitos de azufre nativo (especialmente en la Cueva Gattulla) y minerales de sulfato. Las cuevas de Fétida y Gattulla se investigaron principalmente porque son fácilmente accesibles durante todo el año a través de entradas artificiales, mientras que las otras cuevas sólo son accesibles desde el mar. El análisis geoquímico del agua, la observación de la atmósfera en las cuevas y la medición de los isótopos estables de S, O y H ayudaron a identificar los principales procesos que se producen en este complejo sistema de cuevas. En particular, los cambios en la concentración de Ba2+ y Sr2+ permitieron identificar dos dominios principales de influencia, caracterizados por aguas marinas y aguas ácidas ascendentes.
摘要: 这项工作描述了Santa Cesarea Terme的地球化学和水文地质特征,该处位于Adriatic海岸线(意大利南部Apulia)上的活跃的硫酸造山系统。它代表了一个非常奇特的场所,在这里,不断上升的热水和酸性水与海水混合,产生了CaCO3不饱和的溶液,能够溶解和腐蚀石灰石并形成洞穴。Santa Cesarea Terme系统由四个洞穴组成:Fetida,Sulfurea,Gattulla和Solfatara。这些洞穴存在表观形态和天然硫(尤其是在Gattulla洞穴中)和硫酸盐矿物的大量沉积物。对Fetida和Gattulla洞穴进行了调查,主要是因为它们整年容易通过人工入口进入,而其他洞穴只能从海上进入。对水进行地球化学分析,监测洞穴环境以及测量S,O和H的稳定同位素有助于确定该复杂洞穴系统中发生的主要过程。特别是,Ba2+和Sr2+浓度的变化可以确定两个主要的影响域,其特征是海水和上升的酸性水域。
Riassunto: Il presente lavoro descrive le caratteristiche geochimiche ed. idrogeologiche di Santa Cesarea Terme, un attivo sistema speleogenetico sulfureo ubicato lungo la costa Adriatica (Puglia, Italia meridionale). Esso rappresenta un sito molto interessante, dove le acque risalienti, termali e acide, si mescolano con l’acqua marina, producendo soluzioni sottosature rispetto al CaCO3, e capaci quindi di dissolvere e corrodere la roccia carbonatica creando vere e proprie grotte. Il sistema di Santa Cesarea Terme è composto da quattro grotte: Fetida, Sulfurea, Gattulla e Solfatara. Morfologie ipogeniche e abbondanti depositi di zolfo elementare (specialmente in Grotta Gattulla) e gesso sono presenti all’interno delle cavità. Le grotte Fetida e Gattulla sono state oggetto di dettagliati studi, essenzialmente grazie alla loro accessibilità durante tutto l’anno attraverso ingressi artificiali, mentre le altre cavità sono raggiungibili solo da mare. Le analisi geochimiche delle acque, il monitoraggio dell’atmosfera di grotta, e le misure degli isotopi stabili di S, O e H hanno consentito di identificare i processi principali che avvengono in questo complesso sistema di grotte. In particolare, variazioni nella concentrazione di Ba2+ and Sr2+ hanno consentito di discriminare i due principali domini di influenza, rappresentati da acque marine e da acque di risalita acide.
Resumo: Este trabalho descreve as características geoquímicas e hidrogeológicas da Terma de Santa Cesarea, um sistema espeleogenético de ácido sulfúrico ativo localizado ao longo da costa do Adriático (Apúlia, sul da Itália). Representa um local muito peculiar, onde as águas termais e ácidas ascendentes se misturam com a água do mar criando soluções subsaturadas em relação ao CaCO3, capazes de dissolver e corroer calcário e criar cavernas. O sistema da Terma de Santa Cesarea é composto por quatro cavernas: Fetida, Sulfurea, Gattulla e Solfatara. Morfologias hipogênicas e depósitos abundantes de enxofre nativo (especialmente na Caverna Gattulla) e minerais de sulfato estão presentes nessas cavernas. As cavernas Fetida e Gattulla foram investigadas principalmente porque são facilmente acessíveis durante todo o ano através de entradas artificiais, sendo as outras cavernas acessíveis apenas pelo mar. A análise geoquímica da água, o monitoramento da atmosfera da caverna e a medição dos isótopos estáveis de S, O e H ajudaram a identificar os principais processos que ocorrem neste complexo sistema de cavernas. Em particular, as mudanças na concentração de Ba2+ e Sr2+ permitiram a identificação de dois domínios principais de influência, caracterizados por águas marinhas e águas ácidas ascendentes.