Hydraulic contacts identification in the aquifers of limestone ridges: tracer tests in the Montelago pilot area (Central Apennines)

Abstract

Parole chiave: test con traccianti, DNA, carsismo, acquiferi, Montelago.Keywords: tracer tests, DNA, karst, aquifers, Montelago area. riassunto: L'area in studio, appartenente al dominio carbonatico umbro-marchigiano, è caratterizzata da un assetto geo-strutturale molto complesso e dalla diffusa presenza di fenomeni carsici che rendono complicata la definizione dei rapporti tra le varie idrostrutture e i diversi acquiferi basandosi solamente su rilievi idro-geologici. Per verificare la presenza di determinati circuiti sotterranei tra acquiferi diversi della sequenza idrostratigrafica umbro-marchigiana e di contatti idraulici di origine tettonica tra le differenti idrostrutture, sono state eseguite prove con traccianti artificiali. In particolare, si è dimostrato che Calcare Massiccio e Maiolica sono in connessione idraulica quando esistono determinate condizioni dovute alla tettonica. Le prove di tracciamento sono state eseguite utilizzando sia traccianti fluorescenti tradizionali (fluoresceina e Tinopal CBS-X) sia molecole di DNA a singolo filamento, immessi nell'inghiottitoio di Montelago in diversi periodi dell'anno (compresi tra la ricarica e l'esaurimento del sistema carsico) e rilevati in diversi punti mediante campionamento manuale ed automatico. All'interno di sorgenti, ruscelli e fiumi sono stati inoltre posizionati fluocaptori per una determinazione qualitativa delle direzioni di flusso. Il vantaggio del DNA risiede soprattutto nella sua determinazione anche a concentrazioni molto basse o in presenza di grandi volumi di flusso. I risultati ottenuti hanno evidenziato l'idoneità del DNA come tracciante idrogeologico, utile nella individuazione sia di contatti idraulici tra diversi acquiferi ed idrostrutture sia di circuiti idrici sotterranei caratterizzati da considerevoli volumi di flusso come nei sistemi carsici. Nel contempo, l'uso dei traccianti tradizionali ha da un lato confermato le direzioni di deflusso sotterraneo individuate con il DNA, dall'altro ha permesso una accurata stima dei parametri idrogeologici degli stessi acquiferi.Special Issue AQUA2015 -Paper

Monte Lago polje, a case study regarding the influence of geologic structure and degree of karstfication on groundwater drainage in the Central Apennines (Italy)

“…THE VALLEY OF SAN GIOVANNI The hydrologic monitoring confirms the location of the main emergences for the polje water in the valley of San Giovanni, as also verified with the tracer tests (Deiana et al 1970;Aquilanti et al 2016;Tazioli et al 2016). However, the temporary springs that activate along the valley of San Giovanni in high discharge conditions do not represent an overflow of the main San Giovanni spring and their highly variable characteristics derive from a different draining system.…”

“…12), probably with the contribution of sinking water from the ponor. The tracer tests, in fact, verified that a low percentage of the tracer (5-7%) reached also the San Giovanni spring during the recharge periods, with a moderate flow rate in the ponor Tazioli et al 2016). In those tests, the first arrival of the tracer occurred ~48 hours after the injection, the main peak after ~400 hours.…”

“…A sequence of quantitative tests carried out between the 2011 and 2016 using either fluorescent dye and DNA tracer studied the recharge mechanism and the groundwater flowpath Tazioli et al 2016). The research confirmed the possibility of a fast flow of the water from the ponor towards the spring.…”

Groundwater circulation and earthquake-related changes in hydrogeological karst environments: a case study of the Sibillini Mountains (central Italy) involving artificial tracers

“…Location of the study area. Geological scheme of the Umbria-Marche Apennine with tectonic features, modified after Barchi et al (2012) Tazioli et al (2016), using tracer tests in areas with similar geo-structural and hydrogeological features, revealed hydraulic contacts of tectonic origin among carbonate aquifers of the same or different hydro-structures, which are separated from each other by overthrusts. Springs emerging from specific hydro-structures can be recharged by aquifers of adjacent hydro-structures, and the presence of normal or transtensional faults, which unblock overthrusts, can favour hydraulic continuity.…”