Giovanni Badino, Dipartimento di Fisica Generale dell’Università di Torino, Associazione Culturale La Venta, Società Speleologica Italiana

Negli ultimi decenni le esplorazioni speleologiche hanno rivelato che il mondo sotterraneo è di dimensioni immensamente maggiori di quanto si sospettasse. Viene qui presentato un quadro sintetico delle grotte note, in Italia e nel mondo, da cui emergono inattesi aspetti del fenomeno carsico profondo fra cui un comportamento frattale.

In the last decades speleological explorations have revealed how the underground world is extremely much wider that one could expect. Here a synthetic scheme of known caves, in Italy and worldwide, is presented, that shows a fractal behaviour of caves.

key words: speleological explorations, karst phenomena worldwide, register of natural cavities, fractal

La speleologia esplorativa, in senso moderno nata alla fine del secolo scorso, ha conosciuto negli ultimi trent'anni un enorme sviluppo, connesso, fra le altre cose, con miglioramenti tecnici, diffusione dei mezzi di trasporto privati, aumento di sensibilità nei confronti dell'ambiente e crescita della ricchezza.

Nel primo dopoguerra erano note solo due cavità di profondità maggiore di 500 metri, ma già erano 6 nel '55, 20 nel '65, 44 nel '70, 91 nel '76, 218 nell'85, 389 nel '98 e 396 all'inizio di quest'anno. L'andamento delle esplorazioni di quelle ancora più profonde è ancora più impressionante. La prima di oltre mille metri è stata esplorata nel '56 (il gouffre Berger, in Francia), nel '66 la seconda, erano già 5 nel '78, 22 nell'85, 47 nel '94, 58 nel '97 sino alle attuali 63.

Vediamo quali e dove sono le grotte più profonde e sviluppate nel mondo.

Se esaminiamo le statistiche che illustrano, Paese per Paese, le grotte di profondità fra 500 e 600, fra 600 e 700 e così via, vediamo che la speleologia di profondità è riservata a Spagna, Francia, Italia ed Austria. Staccati seguono Messico e Slovenia. Ma è facile stimare che questo sia soprattutto il risultato del numero di ore di dedizione al territorio spese dagli speleologi, e non un reale squilibrio geologico. E' facile, anzi, prevedere che stati come Slovenia, Turchia, Messico e soprattutto Croazia sono destinate ad entrare abbastanza in fretta fra le prime.

Le grotte lunghe, invece, tendono a concentrarsi in territori vasti e speciali. La lunga tradizione degli speleologi statunitensi (praticamente inetti in tecniche verticali, utilizzate da ben pochi di loro...) e il territorio adatto hanno portato il Paese nord americano ad un'assoluta prevalenza in questo campo, con 5 grotte di oltre cento chilometri di estensione e una che va addirittura a sfiorare i 600 km, la Mammoth Cave (Tabella 2).

Dopo di allora la crescita di sviluppo è esponenziale, come al solito, e come al solito con una tendenza al cedimento nell'ultimo decennio.

Altri territori si sono prestati a generare grotte immense. I pianori ucraini hanno al di sotto sottili e vastissimi strati di gesso carsificati: le grotte che vi sono state esplorate, sviluppate per centinaia di chilometri, sono probabilmente un frammento insignificante di quanto c'è.

Ma nel complesso le grotte più grandi, cioè di grande sviluppo e profondità, capaci di spaziare per intere montagne, sono a nord delle Alpi, in Svizzera. La Holloch, per molti versi, si può considerare la più grande del mondo.

L'informatizzazione della speleologia mondiale, appena agli inizi, sta già permettendo delle analisi statistiche sul fenomeno carsico profondo.

In questo caso abbiamo utilizzato i dati della francese SIS-INRIA, della Fédération Française de Spélélogie, che elenca le grotte di profondità maggiore di 300 metri e di sviluppo superiore ai tre chilometri.

Il grafico corrispondente per le sole grotte italiane, che presenteremo nel seguito, mostra un comportamento analogo con esponente -1.47.

Un comportamento di tal genere mostra che anche per lo sviluppo totale delle cavità vale l'invarianza di scala assai frequente nei fenomeni geologici (cioè non esiste una "lunghezza caratteristica delle grotte"), e mostra pure che la dimensione frattale dell'estensione delle grotte si colloca fra 1.4 e 1.5, un valore simile a quello dello sviluppo delle coste rocciose (Turcotte, 1992). Sono però necessarie ulteriori ricerche ai fini di caratterizzare i vari tipi di carsismo sulla base della loro dimensione frattale.

Fig. 4 - Distribuzione del numero di grotte note di profondità fra H e H+D H (=50 m).

segue cioè (con coefficiente di correlazione 0.999...) una legge del tipo:

Il termine A ha un semplice significato di normalizzazione: si tratta in sostanza delle grotte di grandi dimensioni note sinora.

Molto più interessante, e totalmente da interpretare, è l'andamento di tipo esponenziale: la profondità delle grotte non pare avere comportamento frattale, e dunque invarianza di scala, e difatti nella distribuzione caratteristica compare una "scala di profondità" di 240 m. Una tale distribuzione è bizzarra, come se le grotte venissero approfondite con un'estrazione a sorte: a qualsiasi profondità, in qualsiasi montagna, ci si approfondisce ancora di un metro con probabilità uguale a 1/240...

La concentrazione massima di grandi grotte si ha nelle Alpi Apuane, che dominano in modo assoluto per la profondità ( Tab. 3), ma sono anche prevalenti per quel che riguarda gli sviluppi ( Tab. 4).

Sull'arco alpino la montagna chiave pare essere il Marguareis: le gallerie che drenano il suo versante sud assommano ad oltre sessanta chilometri, ma è anche la montagna su cui sono stati profusi più sforzi esplorativi, e quindi il dato può essere falsato. E' facile prevedere che esplorazioni sistematiche in massicci come il Canin e le Grigne sono destinate a modificare la situazione.

Vediamo dati più dettagliati, desunti dal Catasto Nazionale (Tab. 5).

I dati nelle colonne dati, intervallate da colonne percentuali, sono divisi tipograficamente in due gruppi: quelli in grassetto corsivo sono quelli con dato maggiore della media, in carattere normale minore della media, che si può leggere alle ultime due righe riassuntive di tutto.

In prima colonna vi è il numero di grotte inserite nel Catasto Nazionale.

Si definisce "grotta" ogni cavità con sviluppo maggiore di 5 metri (ci sono anche note accessorie su come misurare gli sviluppi, quali devono essere le dimensioni dell'ingresso e altro, ma qui non ci interessa). In ultima riga si ha che la media di grotte per regione è di circa 1600, un dato però poco significativo.

Si vede come domini incontrastato il Nord Est, con oltre il 30% delle grotte.

Le Grotte Grandi sono quelle con sviluppo maggiore di tre chilometri o con profondità superiore ai 300 metri: sono 214 in Italia, in media 11 per regione.

Vincono Toscana e Friuli, ma anche Piemonte e Lombardia se la cavano: certo è che le quattro regioni si sono arraffate i 2/3 delle grotte importanti in Italia. Quanto è legato all'abilità degli esploratori piuttosto che al territorio? Nessuno lo sa. D'altra parte il Piemonte e la Toscana sono le due regioni maggiormente "colonizzate" da speleologi extra-regionali e quindi i meriti esplorativi vanno distribuiti.

La terza colonna dati dà il numero di gruppi speleologici nella regione. Si tratta di dati di sovrastimati, molti gruppi esistono assolutamente solo sulla carta. E' un dato difficile da interpretare perché è contraddittorio: la presenza di molti gruppi grotte può indicare sia la presenza di molta attività e di molti speleologi, che essere il segno di litigiosità inconcludente.

Dopo la colonna che dà la superficie della regione c'è il numero di grotte a migliaio di kmq, in pratica quanto le grotte sono presenti sul territorio. La disuniformità della distribuzione dei calcari rende il dato indicativo, ma appare chiaro che il Friuli si stacca nettamente. Escono bene Liguria, Trentino, Veneto e Lombardia. Il Piemonte e la Toscana svaniscono, le grotte vi sono disperatamente concentrate e, in fondo, poche rispetto alle dimensioni del territorio.

La penultima colonna dà lo sviluppo totale delle grotte note nella regione, quando noto. Qui i dati divengono abbastanza più uniformi ed escono quattro regioni con circa lo stesso sviluppo totale di trecento chilometri: Sardegna, Veneto, Toscana e Friuli. Il Piemonte pesa la metà (e l'80% di questo sta nel solo Marguareis!), e poi tutte le altre staccate.

E' notevole come invece non ci sia uniformità nello sviluppo medio delle grotte, regione per regione (ultima colonna).

Il dato generale, con stime per le regioni di cui manca il dato, fa stimare in 2250 km lo sviluppo totale delle grotte esplorate in Italia.

Abbiamo visto che gran parte del mondo sotterraneo è stata esplorata in tempi recenti, e in effetti pochi decenni or sono nessuno avrebbe osato pensare che il mondo delle grotte fosse così vasto. La crescita incessante, e sempre più rapida, fa sospettare che quanto è stato sinora esplorato sia comunque una parte minima dell'esistente. Vediamo se possiamo valutare le dimensioni di quanto c'è ancora da scoprire, basandoci sulle montagne nelle quali le esplorazioni sono state più accurate. La tabella 6 ne illustra alcune, di carsismo alpino e no. Le prime tre colonne danno la superficie, la potenza e il volume della roccia in cui vi è la cavità, la quarta lo sviluppo della grotta, e le ultime due la densità di gallerie in rapporto al volume e alla superficie.

Si vede come la densità volumica vari di un fattore cento fra carsismi di diverso tipo, mentre la densità in rapporto alla superficie ha una variabilità molto contenuta, intorno al valor medio di circa 10 km di gallerie ogni chilometro quadrato di superficie carsificata.

L'infiltrazione efficace tipica delle zone carsificate in genere è di 1000 mm/a, cui corrisponde un flusso medio di una trentina di litri al secondo da ogni chilometro quadrato ogni anno: con il dato precedente possiamo valutare che a 10 km di gallerie corrisponda un flusso di qualche decina di litri al secondo e dunque, invertendo il ragionamento, se siamo di fronte ad una sorgente (non risorgenza) con carsismo sviluppato (forti e pronte variazioni di portata a seguito di precipitazioni) e se la piovosità è "normale", possiamo stimare che per ogni litro/s di portata media alle sorgenti esistano alcune centinaia di metri di grotta.

Concludiamo dunque questa rassegna osservando che possiamo stimare in molti milioni di chilometri l'estensione delle grotte esplorabili nelle montagne del pianeta, contro i circa quindicimila esplorati sinora nel mondo: con decenni di impegno di decine di migliaia di persone siamo appena riusciti a sfiorare le Terre della Notte...

• Sito Internet di Sis Section INRIA de Spélélogie, THE LARGEST CAVES OF THE WORLD, Sophia-Antipolis, France, 2000

• C. Chabert, P. Courbon, ATLAS DES GRANDES CAVITES MONDIALES, UIS-FFS, 1986

• C. Chabert, P. Courbon, ATLAS DES CAVITES NON CALCAIRES DU MOND, UIS, 1986

• D. Turcotte, FRACTALS AND CHAOS IN GEOLOGY AND GEOPHYSICS, Cambridge, 1992

• Società Speleologica Italiana, dati del Catasto Nazionale delle Grotte, non pubblicati.