Lo strano caso del terreno in sollevamento a Staufen (Germania) e la necessità di fare attenzione agli acquiferi

Staufen è una cittadina nella parte meridionale del Baden-Wuttemberg, nell'alta Selva Nera, vicino a Friburgo e quindi nell'angolo sudoccidentale della Germania. Lì sta succedendo una cosa piuttosto strana, evidenziata da una serie di fenomeni, come fessurazioni anche piuttosto importanti negli edifici. Risultano danneggiati il municipio, una chiesa due scuole e diverse decine di case private.

Siamo lungo il graben del Reno, un'area che ha avuto una importante attività tettonica negli ultimi 30 milioni di anni. Si è formato fra l'Eocene medio e il Miocene inferiore, durante una stasi dell'accorciamento crostale che ha generato l'arco alpino. La formazione della fossa ha provocato il contemporaneo innalzamento della Foresta Nera e dei Vosgi (Illies e Greiner, 1978). Questa parziale spaccatura della crosta europea è stata accompagnata dalla risalita del mantello sottostante e dai conseguenti fenomeni vulcanici, protrattisi fino al quaternario. Tutta la zona è sede di bassissima attività tettonica, ma sempre maggiore rispetto alla media dell'Europa Centrale: comunque, scosse di M maggiore di 3 sono rarissime.
Vicino a Staufen c'è un'area termale, con fluidi caldi che qualche anno fa erano stati indagati per un eventuale uso a fini energetici

I giornali del 2008 hanno parlato del fenomeno come un abbassamento del terreno: Der Spiegel scrive: “il problema è che la città sta affondando nel sottosuolo”. La cittadina è molto antica per gli standar tedeschi: attrestata già ben prima del 1000 ha un municipio del 1435 e mai si sono avuti problemi del genere. Si ipotizza proprio che la colpa di questo fenomeno sia del municipio, o, meglio, di alcuni lavori che sono stati fatti: la municipalità infatti, conoscendo la presenza di fluidi geotermici sotto la città, ha pensato di sfruttarli per il riscaldamento degli edifici, a cominciare dal palazzo municipale. Pertanto si è pensato che il sondaggio per carpire i fluidi abbia liberato una falda acquifera in pressione che, cominciando a svuotarsi, abbia perso pressione e provocato quindi l'abbassamento del terreno.


Dare la colpa a modificazioni della falda acquifera è normale, in quanto le fessurazioni degli edifici sono spesso dovute a questo. Ma i conti non tornano, come dimostra il satellite tedesco TerraSar-X: esaminando 2 foto prese a 10 mesi di distanza l'una dall'altra della zona di Staufen è stato dimostrato l'esatto contrario: secondo le misure satellitari l'area si sta sollevando (3 centimetri da gennaio a ottobre 2008). Forse chi ha ipotizzato l'abbassamento è stato tratto in inganno da un caso avvenuto a Kamen, vicino a Dortmund (e quindi non lontanissimo da lì), dove c'è stato un collasso del suolo dovuto proprio a una perforazione per una pompa di calore geotermica.

La spiegazione del fenomeno quindi deve essere ricercata in qualcos'altro. Vediamo: nel sottosuolo di Staufen è presente l'anidrite, un solfato di calcio anidro. Le anidriti sono rocce evaporitiche che si formano quando la salinità dell'acqua è troppo elevata per consentire loro di restare sciolte nell'acqua. Molto spesso troviamo rocce evaporitiche alla base dei cicli sedimentari. Le evaporiti terziarie nell'area sono ben conosciute: un bacino evaporitico molto sviluppato è leggermente più a sud, nell'Alsazia.
Le anidriti non contengono acqua al loro interno, ma ove ne vengano in contatto si gonfiano in maniera notevole (anche di più del 50%!)
Questa è la causa più probabile del sollevamento del suolo a Staufen.

Resta solo da capire se è davvero conseguenza della perforazione oppure l'acqua è finita a contatto con l'anidrite per cause naturali, per esempio lungo una delle tante faglie normali del sistema del graben del Reno.
Se fosse vera, come è probabile, la prima ipotesi, dispiace vedere come la buona volontà per la ricerca di soluzioni energetiche che diminuiscono le emisisoni di CO2 abbiano a volte esiti negativi. Questo si potrebbe evitare se solo si conoscesse meglio il sottosuolo. Non è che è impossibile usare nel caso in questione delle sonde geotermiche, ma nel loro posizionamento vanno tenuti di conto gli effetti sulla circolazione delle acque, predisponendo le necessarie precauzioni volte ad inmpedirlo: troppe volte i geologi sono chiamati a lavorare su problemi a costruzioni innescati da variazioni delle falde acquifere che per la stragrande maggioranza hanno cause antropiche.
Nella più che auspicabile implementazione anche in Italia della cosiddetta “geotermia a bassa entalpia” ad uso principalmente di riscaldamento e condizionamento domestico bisognerà tenerne molto di conto.

Nuova ipotesi sull'estinzione di massa della fine del Permiano

Nella storia della Terra ci sono dei periodi in cui per motivazioni ancora non chiare si verificano delle estinzioni di massa.

Come ho scritto precedentemente, fino ad oggi fra le tante ipotesi più o meno fantasiose, due sono quelle da prendere in maggiore considerazione: l'impatto di un meteorite o una serie di massicce eruzioni vulcaniche che in poco tempo producono una quantità enorme di lave basaltiche
Personalmente ritengo più realistico il quadro delle eruzioni vulcaniche. Ne ho parlato a più riprese, sia a proposito dell'estinzione della fine del Permiano sia a proposito della fine dell'era mesozoica, ricordando come i trappi siberiani sono contemporanei alla prima e che quelli del Deccan lo sono per la seconda. Una coincidenza temporale fra eruzioni ed estinzioni che mi sembra troppo improbabile per essere casuale.
Registro oggi una nuova ipotesi che si applica all'evento della fine del Permiano: un gruppo internazionale nei Proceedings of the Russian Academy of Sciences sostiene che a causare il disastro siano stati dei gas clorurati provenienti dal mare di Zechstein, uno specchio d'acqua di circa 600.000 kilometri quadrati che occupava all'epoca una buona parte dell'Europa Settentrionale.
Tanto per confronto, l'attuale Mar Caspio ha un'estensione di 370.000 kilometri quadrati.
Il mare dello Zechstein si trovava immediatamente a nord della catena ercinica, una sorta di Alpi paleozoiche di cui rimangono importanti spezzoni a nord e ad ovest della catena alpino – appenninica: Sardegna e Toscana marittima, parti della Spagna Centro-Occidentale, Massiccio Centale e Vosgi in Francia, Foresta nera in Germania, fino al Massiccio Boemo.
Il mare dello Zechstein si estendeva dalla Groenlandia alla Polonia (attenzione: l'Oceano Atlantico non si era ancora aperto!), passando per Inghilterra, Mare del Nord e Germania Settentrionale.
Le condizioni climatiche erano severe, molto calde e molto secche. Per cui il bacino, poco profondo, si comportava come una immensa salina
E questo secondo il Dr. Ludwig Weissflog, dell' Helmholtz-Center for Environmental Research di Lipsia, è stato il fattore scatenante dell'estinzione di massa della fine del Permiano: questa enorme massa di evaporiti avrebbe prodotto ingenti quantità di cloroformio, tricloroetilene e tetracloroetilene dovuti all'attività di batteri come quelli che si trovano adesso in alcuni laghi salini della Russia e del Sudafrica.
Estrapolando i dati sulle quantità emesse di questi gas a causa dell'attività microbica in questi ambienti attuali, climaticamente abbastanza simili a quello dello Zachstein, i ricercatori hanno calcolato un volume di gas semplicemente enorme: almeno 1.3 milioni di tonnellate all'anno di tricloroetilene e di tetracloroetilene, mentre il cloroformio si limitava al milione di tonnellate annue. Solo per confronto, cinque volte le emissioni annue antropiche attuali per tricloroetilene e tetracloroetilene e addirittura 20 volte in più per il cloroformio. Quantitativi, quindi, di assoluto rispetto che se veri, oltre a modificare la composizione dell'atmosfera, avranno sicuramente insidiato lo strato di ozono. Inoltre avrebbero ulteriormente incrementato le condizioni siccitose e prvocato una intensa desertificazione di una vasta parte della Pangea, il supercontinente che vedeva saldate fra loro quasi tutte le croste continentali dell'epoca.
La cosa mi lascia un po' perplesso, soprattutto per una questione di “ripetitività”: sia le eruzioni di trappi che gli impatti di corpi celesti sono eventi che si sono ripetuti nella storia della Terra, come le estinzioni di massa. Di trappi ce ne sono molti e tutti coincidenti con momenti di difficoltà della vita sul nostro pianeta. In quanto alle cadute di asteroidi, il fatto che attualmente si possa solo vedere il cratere dello Yucatan (e l'asteroide è sicuramente caduto almeno in prossimità della fine del Cretaceo) può essere spiegato facilmente con la maggior superficie terrestre coperta dagli oceani e ricordando che attualmente non esiste più sui fondi marini crosta oceanica di età superiore ai 200 milioni di anni (perchè è stata tutta subdotta nelle fosse oceaniche). Quindi le tracce di antichi impatti possono essere per sempre scomparse sotto la crosta terrestre.
Invece ci sono altri bacini evaporitici importanti, per esempio quello del Mediterraneo alla fine del Miocene o quello adesso diviso fra Brasile e Africa occidentale che si formò nell'Aptiano durante l'apertura dell'Atlantico che non hanno corrispondenze con estinzioni di massa
E' comunque almeno curioso che le Evaporiti di Elk Point siano quantomeno vicine all'estinzione di massa del tardo Givetiano (Devoniano medio/superiore) e il bacino paleozoico di Elk Point ha dimensioni simili a quelle dello Zechstein.
C'è da dire inoltre che nell'ipotesi “trappi” le evaporiti hanno un certo ruolo: come ho già scritto i trappi si sono messi in posto in aree in cui si trovavano di già delle evaporiti ed è stato già indicato che i gas derivati dal contatto fra le rocce fuse e le evaporiti possano aver avuto un ruolo non indifferente in cambiamenti del chimismo dell'atmosfera alla base delle estinzioni di massa.