Progetto Powerpoint 2009 GROTTEMINIERA E GROTTE DI MINIERA

Progetto Powerpoint 2009 GROTTE-MINIERA E GROTTE DI MINIERA Paolo Forti coordinatore a cura di con la collaborazione di: Jo De Waele Naica, Messico (foto P. Forti)

INTRODUZIONE Molte grotte sono state utilizzate come miniere, soprattutto in passato. Moltissime grotte sono state intersecate da lavori minerari, MA fino a pochi anni addietro nessuno si è dedicato al loro studio sistematico. Musaeum Metallicum, Aldovrandi I pochi lavori disponibili, comunque, ne hanno evidenziato un grande interesse, non solo storico, ma anche, e forse soprattutto, scientifico. Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

GROTTE COME FONTE DI MINERALI Il primo motivo che ha spinto l’uomo a esplorare le grotte è stato il reperimento di sostanze minerali altrimenti non reperibili Grotta del deserto dell’Akakus, Libia (foto P. Forti) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

GROTTE COME FONTE DI MINERALI L’ambiente di grotta era noto sin dall’antichità come ricettacolo di minerali particolari. L’epsomite è stata utilizzata come purgante per oltre quattromila anni. Epsomite, Grotta Pelagalli, Emilia Romagna, Italia (foto P. Forti) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

GROTTA MINIERA DELLA MONACA (CALABRIA) È uno dei più begli esempi di miniera di epoca neolitica in Italia. È stata utilizzata per ricavare minerali di rame. Da Felice La Rocca (a cura di) (2005), La miniera pre-protostorica di Grotta della Monaca (Sant'Agata di Esaro, Cosenza) Centro Regionale di Speleologia "Enzo dei Medici“, pp. 98 Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

LE EVIDENZE MINERARIE Sulle pareti sono ancora visibili le tracce del minerale, spesso con evidenti segni di scavo. Grotta della Monaca, Calabria, Italia (foto F. La Rocca) Una serie di martelli litici utilizzati per l’estrazione del minerale che sono Da Felice La Rocca, 2005 stati ritrovati all’interno della grotta. Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

MINERALI ESTRATTI DALLE GROTTE In epoca storica e fino quasi ai giorni nostri le grotte continuarono a essere importanti siti minerari essenzialmente per: - sostanze pigmentanti; - salnitro; - sostanze fertilizzanti. Pigmenti ricavati dal suolo di una grotta lavica a Rapa Nui, Cile (foto P. Forti) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

LE “MINIERE” DI SOSTANZE PIGMENTANTI Spesso le grotte si trasformano in “trappole di accumulo” per materiali residuali, quali gli ossidi-idrossidi di ferro e manganese. Pianta e sezione della miniera di Fondo Orti (Verona) (da Perna G. (1975), Fenomeni carsici e giacimenti minerari (atti seminario di speleogenesi), Le Grotte d’Italia 4(4), pp. 77 -158 Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

IL SALNITRO E L’INDUSTRIA BELLICA L’interesse strategico del “Salnitro” fece sì che in varie parti d’Europa le grotte divenissero “pertinenza esclusiva” delle Case regnanti. Da Zimmermann G. A. W. (1790), Voyage à la nitrière naturelle qui se trouve à Molfetta. Stortl Jacques ed. , Venezia, pp. 44 Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

LE GROTTE MINIERA NELLA GUERRA D’INDIPENDENZA AMERICANA Senza il “Salnitro” della Mammoth Cave e delle altre grotte-miniere probabilmente gli USA sarebbero rimasti una colonia di sua Maestà britannica. Mammoth Cave, USA (foto P. Forti) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

L’ULTIMA RISORSA DELLE GROTTE MINIERA Miniera di guano a Cuatrociènegas, Messico (foto Arch. La Venta) Fino a pochissimi anni addietro milioni di metri cubi di “guano” sono stati estratti dalle grotte di tutto il mondo. Cueva Rossillo, Cuatrociènegas, Messico (foto G. Badino) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

DALLE MINIERE-GROTTE ALLE GROTTE DI MINIERA Già in epoca protostorica l’uomo ha iniziato a utilizzare vere e proprie miniere per soddisfare la sua necessità di materie prime. Musaeum Metallicum, Aldovrandi Inizialmente si trattava di piccole gallerie che partivano da grotte naturali per seguire la vena del minerale. In un secondo tempo le miniere vennero localizzate indipendentemente e le grotte venivano incontrate casualmente al loro interno. Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

GROTTE DI MINIERA La maggioranza delle miniere antiche coltivavano giacimenti a solfuri misti di tipo Mississippi Valley Type Ore Deposits che si trovavano in aree carsiche. Spesso è difficile comprendere se le loro gallerie sono artificiali o naturali dato che i nostri antenati sfruttavano tutte le grotte di miniera per agevolarsi la progressione. La miniera di Laurion, la più famosa del mondo antico, cantata da Eschilo come «…la stanza del tesoro della Nazione. . . » Laurion, Grecia (foto P. Forti) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

GROTTE DI MINIERA Se la miniera incontrava gallerie naturali suborizzontali di grandi dimensioni, queste venivano utilizzate come “gallerie di carriaggio”, dove passavano i carrelli per trasportare all’esterno il minerale utile. Uno dei migliori esempi di tale utilizzo è fornito dalla galleria principale della Cueva del Soplao in Cantabria, che è stata adattata agli usi minerari per circa 1 chilometro prima degli anni Settanta e fu esplorata e studiata dallo Speleo club de Cantabria a partire dal 1975. Cueva del Soplao, Spagna (foto P. Forti) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

LA GROTTA DI EL SOPLAO Modificato da Colina J. Et al. (2003), El Soplao una cavidad unica. Gobierno de Cantabria Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

MECCANISMI SPELEOGENETICI Grotte des Champignons, Francia (foto P. Y. Bigot) Grotta della Colonna Egiziana, Iglesias, Sardegna, Italia (foto A. Naseddu) Le grotte di miniera possono avere origini molto differenti. In ordine di frequenza decrescente possono essere: - grotte ipogeniche; - grotte meteoriche; - tubi di lava. Grotta Cutrona, Etna, Sicilia, Italia (foto P. Forti) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

LE GROTTE IPOGENICHE Sono cavità naturali che si sviluppano per acque salienti (cfr. lezione sulle Grotte ipogeniche). Sono essenzialmente grotte idrotermali che si sviluppano all’interno dei giacimenti minerari a polisolfuri di tipo Mississippi Valley. Cueva de los Cristales, Naica, Messico (foto Arch. La Venta) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

LE GROTTE IPOGENICHE H-max Naica Cueva de los cristales morte sofferenza Cueva de los Cristales, Naica, Messico (foto Arch. La Venta) La peculiarità del loro ambiente necessita, molto spesso, di un approccio metodologico e strumentale particolare. Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

LE CAVITÀ EPIGENICHE La Cigalère, Francia (foto P. Forti) Sono pure e semplici grotte carsiche nel loro sviluppo hanno intersecato dei giacimenti minerari i cui processi ossidativi hanno poi permesso un loro sviluppo accentuato. La Cigalère, Francia (foto P. Forti) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

LE GROTTE VULCANICHE Possono avere genesi differenti (vedi lezione relativa). Le più comuni sono i tubi di lava. A volte però piccole grotte come quelle fumaroliche possono avere un maggiore interesse come grotte-miniera. Maicingen Cave, Kenia (foto P. Forti) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

LE GROTTE DI MINIERA Le Grotte di miniera erano utilizzate E I LORO “TESORI” per moltissimi scopi, quali: - abitazione definitiva per i condannati “ad metalla”; - stalla per gli animali utilizzati in miniera; - ricovero per gli attrezzi da scavo e deposito alimentare; Reperto di epoca pisana, Miniera San Giovanni, Iglesias, Sardegna, Italia (foto A. Naseddu) - fonte di approvvigionamento idrico. Per tutti questi motivi le Grotte di miniera sono una fonte inesauribile di reperti fondamentali per ricostruire la storia della miniera e delle attività minerarie. Miniera San Giovanni, Iglesias, Italia (foto P. Forti) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

GLI SPELEOTEMI DELLE GROTTE DI MINIERA Grotta di Santa Barbara, Sardegna, Italia (foto J. De Waele) Gli speleotemi sono sicuramente la maggiore attrazione delle Grotte di miniera e anche la cosa scientificamente più rilevante. Grotta Phaff, Sardegna, Italia (foto P. Forti) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

LE GROTTE DI MINIERA E LA MINEROGENESI Da Hill & Forti, 1997 Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

LE GROTTE SULFUREE Le Grotte di miniera all’interno di giacimenti a polisolfuri di tipo MVTOD sono le più interessanti dal punto di vista minerogenetico a causa degli intensi processi di ossidazione che portano alla formazione di molti minerali di grotta. ossidi solfati Ojo de La Reina, Naica, Messico (foto P. Forti) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

IL “CICLO DELLO ZOLFO” Il Ciclo dello zolfo è il più comune tra i meccanismi minerogenetici attivi all’interno delle grotte di miniera. Da Hill & Forti, 1997, modificato Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

MINERALI DEL “CICLO DELLO ZOLFO” La grande quantità di materiale organico prodotta dal “Ciclo dello zolfo” può far sviluppare speleotemi (pseudo-stalattiti) di muco, “mucoliti”, da cui si evolvono varie mineralizzazioni. Perda Niedda, Sardegna, Italia (foto P. Forti) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

MINERALI DEL “CICLO DELLO ZOLFO” La rapida ossidazione delle soluzioni che affiorano nella grotta porta alla deposizione di grandi speleotemi multicolori. Perda Niedda, Sardegna, Italia (foto A. Naseddu) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

SPELEOTEMI DI GESSO Il Gesso è il minerale di grotta più comunemente associato al Ciclo dello zolfo. Cupp Coutun Cave, Turkmenistan (Maltsev - Arch. Forti) La Cigalere, Francia (foto P. Forti) Geode di Pulpì, Spagna (foto P. Forti) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

ALTRI MINERALI LEGATI AL CICLO DELLO ZOLFO Idrozincite, Su Zurfuru, Sardegna, Italia (foto P. Forti) Emimorfite, Grotta Quartziti, Sardegna, Italia (foto P. Forti) Smitsonite, Masua, Sardegna, Italia (foto P. Forti) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

MINEROGENESI NEL CICLO DELLO ZOLFO OSSIDI-IDROSSIDI di Fe e Mn dall’ossidazione dei solfuri; CARBONATI METALLICI dall’ossidazione dei solfuri o dalla mobilizzazione dei solfati in ambiente carbonatico; SOLFATI METALLICI dall’ossidazione dei solfuri in ambiente carbonatico; FOSFATI METALLICI dall’ossidazione dei solfuri in presenza di guano e/o ossa; OPALE e QUARZO dalla deposizione indotta dall’abbassamento del p. H durante l’ossidazione dei solfuri; SOLFURI METALLICI dalla riduzione anaerobica dei solfati; SILICATI dalla deposizione in ambiente fortemente acido indotto dalla ossidazione dei solfuri; CALCITE dalla dissoluzione incongruente dei solfati. Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

IMPORTANZA SCIENTIFICA Molte branche della Scienza utilizzano le grotte come potente strumento di ricerca scientifica. Le Grotte-miniera sono importanti per l’Archeologia, la Storia, l’Archeologia industriale. Musaeum Metallicum, Aldrovandi Le Grotte di miniera sono importanti per gli stessi motivi, ma in più anche per la mineralogia, la giacimentologia, la speleogenesi, la ricostruzione dei paleoambienti. Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

GROTTE DI MINIERA & RICERCA Le Grotte di miniera sono particolarmente idonee per la ricerca scientifica per: - facilità di accesso; - disponibilità di mezzi e/o attrezzature. Grotta di Santa Barbara, Sardegna, Italia (foto G. Pani) Grotta di Santa Barbara 2, Sardegna, Italia (foto G. Pani) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

GROTTE DI MINIERA & RICERCA Le Grotte di miniera danno l’opportunità di studiare in dettaglio la genesi dei giacimenti, il paleoclima e i paleoambienti dell’area in cui si apre la miniera. Le “Oxidation vents” di Santa Barbara 2 sono forme peculiari dovute all’ossidazione dei giacimenti minerari in ambiente freatico. Da De Waele J. & Forti P. (2006), A new hypogean karst form: the oxidation vent. Zeitschrift fur Geomorphologie N. F. , Suppl. 147, pp. 107 -127 Grotta di Santa Barbara 2, Sardegna, Italia (foto P. Forti) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

LO STUDIO DI SANTA BARBARA Barite Datazione U/Th Tessitura, Isotopi, Liminescenza Segni di dissoluzione Coronadite Galena & Cerussite Hydroeterolite Paleomagnetismo Da Forti et al, 2005, in De Waele & Naseddu, 2005 Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

LO STUDIO DI SANTA BARBARA Lo studio multidisciplinare del sistema di Santa Barbara è attualmente uno dei più complessi mai portati avanti in una Grotta di miniera. Pur essendo ancora in corso, ha già permesso di raggiungere risultati importanti, quali la definizione di sei differenti cicli carsici a partire dal Carbonifero. Da Forti et al, 2005, in De Waele & Naseddu, 2005 Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

GROTTE DI MINIERA E TURISMO Pan di Zucchero, Iglesias, Sardegna, Italia (foto P. Forti) Grotta di Santa Barbara, Sardegna, Italia (foto P. Forti) Porto Flavia, Iglesias, Sardegna, Italia (foto P. Forti) Le Grotte di miniera si sono dimostrate un formidabile mezzo per la riconversione turistica di aree minerarie. Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

GESTIONE DELLE GROTTE DI MINIERA Ma la fragilità ambientale di questi ambienti impone norme comportamentali molto rigorose per la loro conservazione. Grotta de los Cristales, Naica, Messico (foto Arch. La Venta) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

LA VARIAZIONE DEI PARAMETRI AMBIENTALI Le Grotte di miniera, una volta intersecate dalle gallerie minerarie, possono subire drammatiche variazioni del loro microclima che in alcuni casi possono portare alla loro rapida distruzione. Variazione nel tempo delle temperature nelle Grotte di Naica I cristalli si stanno praticamente distruggendo! Ojo de la Reina, Naica, Messico (foto P. Forti) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

LA CONDENSAZIONE È uno degli effetti più normali, se la temperatura interna della grotta si abbassa. . . ma i risultati possono essere drammatici! Nella Cueva de los Cristales a Naica il fenomeno della condensazione sta iniziando a distruggere i cristalli. Cueva de los Cristales, Naica, Messico (foto Arch. La Venta) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

IL CONTROLLO DEI PARAMETRI AMBIENTALI Sono di importanza fondamentale per far sopravvivere molte delle grotte di miniera. Cueva de los Cristales, Naica, Messico (foto Arch. La Venta) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

IL MONITORAGGIO DELLA GEODE DI PULPÌ Geode di Pulpì, Spagna (da Calaforra et al, 2005, in De Waele & Naseddu) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

IL MONITORAGGIO DI EL SOPLAO È attualmente il sistema di monitoraggio automatizzato più complesso inserito in una grotta di miniera. Sistema di monitoraggio a El Soplao, Spagna (Calaforra 2008, in stampa) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE Negli ultimi anni le Grotte di miniera e le grotte-miniera si sono dimostrate essere: - archivi fondamentali per lo studio delle tecnologie minerarie; - tra i più interessanti ambienti minerogenetici; - importanti fonti economiche. Grotta-miniera di sale degli Inca, Atacama, Cile (foto F. Cucchi) Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

PER SAPERNE DI PIÙ DE WAELE J. , FORTI P. , NASEDDU A. (1999), Le grotte di miniera: un patrimonio scientifico e risorsa turistica. Conv. Int. Il Paesaggio Minerario, Cagliari, Vol. 1, pp. 17; DE WAELE J. , NASEDDU A. (2005), Le grotte di Miniera. Tra Economia mineraria ed economia turistica. Mem. Ist. It. Spel. II, 15, pp. 200; PERNA G. (1975), Fenomeni carsici e giacimenti minerari. Grotte d’Italia, IV(4), pp. 77 -158. Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009

CREDITI Questa lezione è stata preparata da Paolo Forti con il contributo di Jo De Waele. Per la parte fotografica si ringraziano i fotografi Giovanni Badino, Pierre Yves Bigot, Franco Cucchi, Jo De Waele, Paolo Forti, Felice La Rocca, Angelo Naseddu e l’archivio fotografico di La Venta. I disegni sono stati preparati da Paolo Forti. Si ringraziano per la loro collaborazione e disponibilità i seguenti ed istituzioni: Interventi Geo-Ambientali S. p. A. Iglesias, Cueva de El Soplao © Società Speleologica Italiana Ogni parte di questa presentazione può essere riprodotta sotto la propria responsabilità, purché non se ne stravolgano i contenuti. Si prega di citare la fonte. Grotte-Miniera e Grotte di Miniera – Società Speleologica Italiana 2009