Valutazione dell'influenza di cavità sotterranee e campi di fratturazione sulle concentrazioni di Radon e Thoron nel suolo in aree idrotermali e perivulcaniche della regione Lazio

Abstract

L’obiettivo principale di questa ricerca è stato quello di indagare le dinamiche che entrano in gioco dal momento della generazione del radon nel suolo, al tipo di trasporto (diffusivo o avvettivo) durante la risalita in superficie, in aree caratterizzate dalla presenza di cavità sotterranee e sistemi di faglie o fratture presenti all’interno della Regione Lazio. La prospezione dei gas presenti in un suolo (in questo caso radon, thoron, CO2 e H2S), accoppiata dalla determinazione della sua permeabilità intrinseca, rappresenta un potente strumento per investigare le caratteristiche geologiche e strutturali del basamento. La presenza di fratture, faglie e cavità sotterranee poco profonde condiziona fortemente i valori del soil gas e in particolare il rapporto tra i due isotopi principali del radon, il 222Rn (detto semplicemente radon) e il 220Rn (noto anche come thoron), in virtù dei diversi tempi di dimezzamento dei due nuclidi: 3,8 giorni circa per il radon e solo 55 secondi per il thoron. Questo determina un decadimento rapido del thoron che si riduce molto nelle aree limitrofe al punto in cui viene generato, al contrario di quanto avviene per il radon. La presenza però di elementi strutturali e vuoti nel suolo, favorisce la risalita dei gas da zone profonde aumentando il rapporto isotopico 222Rn/220Rn che può superare anche il rapporto di attività dei nuclidi genitori (226Ra/232Th). In questo senso l’arricchimento relativo del radon è un segnale della presenza di sistemi di fatturazione e faglie o cavità sotterranee. In tali condizioni, generalmente caratterizzate da permeabilità intrinseca dei siti elevata e presenza di notevoli concentrazioni di CO2, che agisce come gas carrier, il tipo di trasporto che presenta il radon è prevalentemente avvettivo, cioè legato a gradienti di pressione e temperatura. L’aspetto interessante di questo progetto di ricerca è quindi senz’altro rappresentato dall’attenzione particolare che è stata rivolta all’analisi dell’isotopo thoron, che viene invece trascurata in molti lavori sulla determinazione delle concentrazioni di radon per indagini geologiche. Le aree individuate per valutare come la misura congiunta dei parametri menzionati possa dare indicazioni efficaci per lo studio del sottosuolo, si trovano all’interno della regione Lazio e sono caratterizzate da differenti condizioni geologiche e idrogeologiche al contorno. Le aree indagate per il presente progetto di ricerca sono: 1) la Valle della Caffarella-Tenuta di Tor Marancia (Roma), dove affiorano i prodotti vulcanici emessi dai Colli Albani e localmente sono presenti cavità artificiali; 2) le Terme della Ficoncella e zone limitrofe (Civitavecchia), dove è presente una sorgente termale e alcuni sistemi di discontinuità; 3) l’area di Vigna fiorita (Ciampino), area perivulcanica di alto strutturale, caratterizzata da intenso degasamento e alcune faglie; 4) la zona di Fiumicino (Roma), dove si è creato un vulcanetto di fango, in seguito ad una perforazione che ha attraversato i livelli impermeabili che confinano i gas presenti nel sottosuolo.