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1 Análisis de los factores ambientales, de los litotipos y productos de alteración en el Cementerio Monumetal de Staglieno (Génova). Universidad de Zaragoza, Trabajo fin de grado Geología Autor: Adrián Yus González Directora: Laura Gaggero Codirectores: Josep Gisbert Aguilar y Simona Scrivano Fecha de entrega: 02/12/2013 2 Índice 1. Abstract ................................................................................................................................ 3 2. Planteamiento ..................................................................................................................... 4 3. Objetivos .............................................................................................................................. 4 4. Metodología ......................................................................................................................... 5 5. Antecedentes, procesos de alteración de las rocas ..................................................... 6 5.1. Factores de la alteración ........................................................................................... 7 6. Contexto geológico y ambiental ....................................................................................... 8 6.1. Análisis de los factores geológicos .......................................................................... 8 6.2. Análisis de los factores hidrogeológicos ................................................................. 9 6.3. Análisis de los factores meteorológicos ................................................................ 10 6.4. Análisis de los factores biológicos ......................................................................... 12 6.5. Análisis de los factores del entorno ....................................................................... 12 7. Análisis constructivo ......................................................................................................... 13 7.1. Estudio del sitio ......................................................................................................... 13 7.2. Génesis, petrografía, composición química y propiedades físico-mecánicas del Verde Polcévera ............................................................................................................. 16 8. Estudio de las formas de alteración .............................................................................. 19 9. Estudio de la alteración mediante SEMEDS y XRPD .............................................. 25 9.1. Descripción de las ocurrencias .............................................................................. 26 9.2. Discusión del SEM-EDS y XRPD .......................................................................... 28 10. Discusión general ........................................................................................................ 30 11. Conclusions ................................................................................................................... 32 12. Anexos ........................................................................................................................... 33 Anexo I ................................................................................................................................... 33 Anexo II .................................................................................................................................. 35 Anexo III ................................................................................................................................. 37 Anexo IV................................................................................................................................. 37 Anexo V .................................................................................................................................. 47 Anexo VI................................................................................................................................. 49 13. Bibliografía ................................................................................................................... 49 3 1. Abstract The object studied in this work is situated in a place of high importance within the ambit of the cultural heritage of Genoa and Italy, the Staglieno Monumental Cemetery (Figure 1). The Staglieno Monumental Cemetery is the largest cemetery of Genoa , inaugurated on 1 February 1851, following the inclusion of the city to the Napoleonic Empire , is considered one of the largest and most important monumental cemeteries in Europe ( Landi 2008). With its 330,000 m2 extention, it is located in the area between Cadariva and Gavette , along the SS45 road, in the part of the town known as Municipio IV -Genoa Media Val Bisagno - in the neighborhood of Staglieno . In particular, it is studied the Pontasso Gallery , a structure of the second half of the nineteenth century consisting of 25 arches, around 150 meters length. This structure is affected by a high degree of moisture, so that it is interesting to study the different intensity of weathering of ornamental stone materials that constitute it. The lithotypes analyzed in detail are the ophicalcite Verde Polcevera, a serpentinite breccia and veins of sparry calcite. The study of the gallery was performed by petrographic analysis, in the scales macro, meso and micro . It has been realized a weathering map, the samples selected have a low physical impact for slabs, and the alteration products were analyzed by SEM-EDS and XRPD. 4 Figura 1. Arriba: mapa geográfico con la situación de Génova. Abajo: Cementerio Monumental de Staglieno a inicios del siglo XX (en la parte derecha de la foto se puede observar la Galería Pontasso). 2. Planteamiento Este estudio se plantea como Trabajo Fin de Grado en Geología de la Universidad de Zaragoza. El trabajo se ha realizado en Génova (Italia) durante mi periodo de Erasmus en el curso académico 2012/13, como continuación del estudio realizado por las estudiantes de restauración Simona Scrivano y Raffaella Landi en el Cementerio de Staglieno. Es un trabajo dirigido en el momento inicial por Laura Gaggero (profesora asociada de la Universidad de estudios de Génova, en el departamento petrografía y petrología) y la propia Simona Scrivano (estudiante de primer año de doctorado en la Universidad de estudios de Génova), pensado para defenderlo en Génova. En un segundo momento, debido a la respuesta negativa por parte de la propia Universidad de Génova a la realización de la defensa, el trabajo ha sido terminado para su defensa en la Universidad de Zaragoza bajo la tutela de Josep Gisbert Aguilar. 3. Objetivos El objetivo de este trabajo es documentar y explicar los diferentes tipos de alteración en las lastras de la oficalcita Verde Polcévera presentes en la Galería Pontasso tras un periodo de exposición de unos 110 años, a escala macroscópica y mesoscópica mediante la 5 realización de una cartografía alterológica y microscópica mediante SEM-EDS. Se quiere explicar esta alteración como consecuencia de la interacción del Verde Polcévera, de acuerdo a sus características composicionales y texturales, con la diferente incidencia e intensidad de las condiciones ambientales (humedad, contaminación, exposición solar, temperatura, precipitaciones…) en base a la situación de las lastras dentro de la misma galería. Además se analiza el contexto constructivo de la misma. 4. Metodología Para obtener una mayor información del lugar se ha realizado un estudio multi-escala con el objetivo de poder analizar los diferentes factores de alteración presentes e individuar a que nivel intervienen. En la primera fase de este estudio se ha consultado bibliografía acerca de los diferentes mecanismos de alteración y documentación sea escrita como fotográfica, perteneciente a la historia de la galería. En una segunda fase se ha analizado el entorno de la galería y sus condiciones ambientales, a través de la cartografía técnica regional y datos de estaciones meteorológicas cercanas a la zona. En la tercera fase, se han realizado varias campañas de campo para primero analizar el contexto constructivo de la galería y segundo obtener información a escala macroscópica de la estructura en cuestión, individuando la distribución de los litotipos presentes en los arcos de la misma y tomando muestras en uno de ellos (Verde Polcévera) para analizar su composición mineralógica mediante XRPD, completando la información de una lámina delgada realizada. A su vez se ha observado la exposición solar en relación a la vegetación arbórea presente delante de la galería. Posteriomente se ha analizado el gradiente de meteorización, en el conjunto de la galería se ha diferenciado la zona central de las laterales, mientras que en el interior de los arcos se ha diferenciado la zona baja de la alta. Con esta información se ha realizado una cartografia altereológica. Para cuantificar la alteración superficial se ha utilizado una técnica inspirada en la prueba de adhesión por arranque (Elcometer), para cuantificar la desagregación superficial de las lastras. En la cuarta fase, en base al modelo de la cartografía realizada se han seleccionado las lastras del Verde Polcévera dónde tomar micromuestras de bajo impacto físico para analizar mediante SEM-EDS, realizando un estudio a la escala microscópica para observar a esta escala cómo afectan los procesos de alteración, observando además la posible presencia de 6 contaminantes atmosféricos, colonización microbiológica y otros productos debido a la actuación antrópica sobre las lastras. Además se han analizado mediante XRPD algunos productos de alteración. En la quinta fase se han analizado todos los datos obtenidos y redactado las conclusiones a la vista de la bibliografía técnica consultada. Los detalles técnicos y las condiciones de medida de las difractometrías y del SEMEDS se encuentran en el apartado de Anexos. Para nombrar las lastras se ha seguido la siguiente metodología: Arco_número de nicho(año) Para nombrar las muestras tomadas para el SEM-EDS: Arco_altura de la muestra(zona geográfica de la galería) Las alturas van de 1 a 7 en correspondencia con los 7 niveles de lastras que hay por arco, 1 es el nivel más bajo y 7 el más alto. Las zonas geográficas de la galería se clasifican como: W zona oeste, CW zona entre central y oeste, C zona central, CE zona entre central y este, E zona este. 5. Antecedentes, procesos de alteración de las rocas Del punto de vista mineralógico-petrográfico las rocas son materiales extremamente amplios y complejos, y es precisamente esta complejidad la que se refleja en su respuesta a los agentes naturales y antrópicos de meteorización. Sin embargo, en el ámbito de estudio y conservación de bienes culturales es esencial entender todos estos factores y variables. Es importante definir la diferencia entre alteración y meteorización, términos utilizados de manera diferente por algunos autores, en el trabajo se utilizan las definiciones de Ordaz y Esbert (1988). Según ellos la alteración es un término general referido a la modificación o cambio en la composición química o mineralógica de un material pétreo, producido por los agentes meteóricos. Mientras que la meteorización está incluida dentro de la alteración y se refiere al conjunto de procesos químicos, físicos y biológicos naturales conducentes a la disgregación mecánica y descomposición química, generalmente a largo plazo, de los materiales rocosos expuestos a los efectos de la intemperie. En el caso de construcciones y monumentos, esta problemática se debe estudiar a todas las escalas para poder modelizar adecuadamente unos procesos complejos. A escala microscópica obtenemos información sobre la estabilidad mineral y la cinéticatermodinámica de los procesos de alteración-disolución. A escalas mayores obtenemos 7 datos sobre el origen de los flujos hídricos, su composición química y los condicionantes de la estructura constructiva del edificio en los procesos de deterioro. 5.1. Factores de la alteración Los factores de la alteración de las rocas pueden clasificarse sustancialmente en dos grupos, que interactúan recíprocamente: factores intrínsecos y factores extrínsecos. Factores intrínsecos Son aquellos debidos a la naturaleza del litotipo, es decir debidos al tipo de material (roca, cerámica, etc.), a sus componentes mineralógicos y texturales, a sus propiedades (físicas, fisicoquímicas,) y a la tecnología de producción y elaboración (localización de la mina, técnica de extracción, stress del material, etc.). Factores extrínsecos Son aquellos referidos a la interacción de los agentes externos sobre la roca, que generalmente se pueden dividir en los relacionados con las condiciones ambientales de su entorno y los relacionados al uso del material. Por condiciones ambientales se entiende en general las características generales del clima, y en particular la distribución e intensidad de sus parámetros principales (temperatura, humedad relativa, pH, viento, precipitaciones atmosféricas y composición, concentración y reactividad de contaminantes gaseosos y aerosoles) y características microclimáticas (orientación y localización de la construcción respecto a los factores macroclimáticos, morfología de la superficie y tipo de reactividad de las precipitaciones atmosféricas). Estas condiciones microclimáticas son la clave para entender los diferentes estados de alteración del mismo material en diferentes contextos incluso pertenecientes a la misma construcción (Stavros et al. 2006). De gran importancia es la meteorización causada por la humedad, dado que el agua actúa como vehículo para mecanismos de meteorización, sean químicos que físicos. El agua tanto en forma líquida como gaseosa (humedad) en contacto con las rocas puede interaccionar por un lado como catalizador de reacciones químicas entre la roca y los agentes contaminantes y como agente oxidante; por el otro favorece la penetración de sales y contaminantes a través de la porosidad de la roca sea por contacto directo que por capilaridad. Además de producir fenómenos de stress por ciclos hielo/deshielo ante temperaturas bajo 0oC. También es relevante el stress producido por la expansión/contracción térmica y expansión diferencial debido a la amplitud térmica diaria. Otro factor importante relacionado es la exposicón solar, contra mayor exposición más ciclos 8 humectación/secado se producen, aumentando considerablemente la velocidad de meteorización por precipitación de sales (Chabas et al. 2006). 6. Contexto geológico y ambiental A continuación se estudian las características geológicas, hidrogeológicas, meteorológicas, biológicas y de entorno; el objetivo es extraer información de la incidencia del territorio (afloramientos rocosos y retículo hidrográfico), evaluando también la acción de los agentes atmosféricos y la presencia de vegetación delante de la galería. 6.1. Análisis de los factores geológicos El substrato sobre el que se apoya el área del Cementerio de Staglieno son depósitos aluviales horizontales recientes en la parte S, están compuestos por conglomerados y arena con intercalaciones de lentejones conglomeráticos, que constituyen la llanura de inundación del río Bisagno (figura 2). En la base de estos depósitos se encuentran materiales carbonáticos margosos fracturados con intercalaciones de arcilla y arenisca (Fm. Antola, 90-55 m.a.), se trata de materiales muy plegados con presencia de drag folds, cuya dirección preferente es 65o N y buzamiento hacía S (A.R.P.A.L. 2013). Mientras que la galería está construida sobre un aterrazamiento artificial, en el segundo de los tres niveles que lo forman a unos 10m de altura sobre los materiales de la llanura de inundación. Estos aterrazamientos están realizados con materiales detríticos de relleno, sostenidos con un muro de contención realizado en hormigón para el primer y segundo nivel, mientras que para el tercero es la propia galería que actúa como muro de contención. 9 Figura 2. Mapa geológico de la zona de Staglieno 1:7000 (A.R.P.A.L.). En verde Fm. Antola, en azul depósitos aluviales cuaternarios (Landi 2008). 6.2. Análisis de los factores hidrogeológicos El cementerio presenta un retículo hidrográfico articulado por dos torrentes efímeros, el Veilino y el Pontasso (en este último se encuentra nuestra área de estudio), que desembocan en el margen derecho del río Bisagno. La galería está localizada sobre materiales detríticos de relleno y depósitos aluviales sedimentados sobre la Fm. Antola. La galería está construida de manera que atraviesa la parte final del torrente Pontasso, que desciende hacía el sur por la ladera este de las colinas de Righi (Fm. Antola) y muere en el margen derecho del río Bisagno, es decir atraviesa el centro de la zona de descarga de las aguas de infiltración del barranco del torrente Pontasso. Este barranco supone una cuenca hidrológica de casi 115.000 m2 (figura 3); si consideramos que la media de precipitación anual es de 1273,1mm/año (A.R.P.A.L.), que la evapotranspiración eficaz es de 475mm/año (Tommaselli et at. 2009) y que la infiltración en relación a la pendiente (23% en el barranco Pontasso) es media-alta, se hipotiza un dato muy aproximativo de entorno a 6000 m3/año de agua que drena el barranco. No existe monitorización de los niveles piezométricos en la zona (Di Ceglia 2013), pero se interpreta atendiendo a la situación de la galería en el barranco, a la topografía de la zona y a que se encuentra a unos 20m de altura de la zona de descarga (Río Bisagno), que el aporte de agua del barranco Potasso hace subir el nivel piezométrico en la zona central de la galería, aumentando la humedad. 16 Figura 8. Esquema derecho, materiales presentes en la galería: Verde Polcevera (blanco), Rosso Levanto (rojo) y Rosso Ammonitico (naranja). Esquema central, localización de las muestras obtenidas en el Verde Polcévera para analizar en el SEM-EDS. Esquema izquierdo, exposición solar en relación a la vegetación arbórea presente delante de la galería: se clasifica en baja, media y alta. 7.2. Génesis, petrografía, composición química y propiedades físico-mecánicas del Verde Polcévera La oficalcita Verde Polcévera es una roca metabásica que se encuentra dentro de la secuencia ofiolítica Ligure di Interne, en el grupo Volti y Sestri-Voltaggio (Allasinaz et al., 1971) en la parte superior de las peridotitas serpentinizadas que forman la base de la secuencia volcánica (figura 9), sin incluirse en la secuencia volcánico-sedimentaria inmediatamente superior, a la que pertenece el Rosso Levanto. Se trata de una brecha tectónica derivada de las peridotitas serpentinizadas (roca ultrabásica) sometidas a intensa fracturación y procesos hidrotermales debido a la actividad asociada a la apertura de la dorsal oceánica relacionada a las primeras fases de apertura del Tetis Alpino en fases previas al Jurásico Superior), pero sin aflorar en el fondo oceánico del Tetis Alpino, a diferencia del Rosso Levanto. De modo que de una originaria lherzolita serpentinizada con filones de gabro se pasa a una oficalcita muy fracturada en la que parte de la serpentina es sustituida por calcita espática en el proceso hidrotérmal rellenando las fracturas en forma de venas. Si después de este proceso hubo un exceso de sílice, ésta pudo precipitar junto al Mg para formar talco en las fracturas más tardías. Finalmente con la evolución del Ciclo Alpino la secuencia ofiolítica es replegada, compuesta por diferentes unidades tectónicas sobrepuestas unas sobre las otras debido a importantes cabalgamientos a causa del cierre del Tetis Alpino en el Mioceno (Allasinaz et al., 1971). Está actividad tectónica produce metamorfismo de baja temperatura, haciendo que la oficalcita pase a ser una roca metabásica. 17 Figura 9. Estratigrafía de la secuencia ofiolítica correspondiente a zona Liguride Interne, con la oficalcita en el techo de las serpentinitas. El resultato de todo este proceso es una serpentinita brechificada con fracturación de espesor milimétrico a decimétrico, paralela y no paralela, rellena por venas de calcita espática y en ocasiones talco, con clastos angulosos serpentiníticos que pueden variar de milimétricos a centimétricos (Gaggero 2007). En la Liguria los afloramientos explotados más importantes de Verde Polcévera secuentran en la provincia de Génova, en las localidades Pietralavezzara, Pegli y Campomorone. Para determinar su composición mineral y textural, se ha realizado una lámina delgada (figura 10) aprovechando un fragmento fracturado de lastra 7_92(/) que se encontraba en posición. De este fragmento se ha cortado una sección tranversal a la lastra, describiendo su mineralógica (Anexo IIa), mientras que para concretar las fases minerales presentes se ha realizado una difractometría de la lastra de Verde Polcévera 12_164(1902) (Anexo IIb). De este modo se ha obtenido que mineralogía del Verde Polcévera está formada por tremolita, lizardita por proceso de serpentinización a baja temperatura de la tremolita (DeFelipe 2012), clinoclorita por alteración hidrotermal de los anfíboles, piroxenos y biotitas (de estos dos últimos no se encuentran restos ya que son más fáciles de serpentinizar que los anfíboles) y calcita, también por alteración hidrotermal. Mientras que el yeso es resultado de los procesos de alteración. En la lámina delgada, en la parte que corresponde con la cara expuesta de la lastra no se observa alteración posiblemente porque la muestra se encuentra en la base de una zona de baja capilaridad, mientras que en la parte que corresponde con la cara no expuesta de la lastra se observan diversas fracturas rellenas de yeso atravesando gran parte del espesor de la lastra, además algunas pequeñas fracturas también rellenas de yeso que terminan en forma de cuña (figura 10 abajo). 18 Figura 10. Mineralogía del Verde Polcévera a) Nicoles paralelos b) Nicoles cruzados.TR Tremolita, SR Serpentino, CL Clinocloro, CA Calcita (teñida), OFe Óxido de hierro, YS Yeso. Las oficalcitas son rocas con una variabilidad composicional y textural ciertamente amplia, de la que además existen pocos datos acerca de su composición química. Se han tomado como modelo los análisis realizados por Pieri (1964)(figura 11) para el Verde Polcévera, según los cuales se trata de una roca hidratada ultrabásica (SiO2 24,4%), muy rica en Mg, Ca y CO2, estos dos últimos incorporados en proceso hidrotermal, y con bajas concentraciones de Al. El hierro se presenta tanto en la forma divalente como trivalente con un porcentaje total del 5,6% que se puede considerar bajo. En cuanto a sus propiedades físico-mecánicas se puede decir que el Verde Polcévera presenta una densidad media, un coeficiente de absorción bajo y un coeficiente de expansión térmica muy bajo. % Verde Polcévera SiO2 24,4 Densidad bulk (KN/m3) 27,30-28,80 Al2O3 1,4 Densidad (gr/cm3) 2,666 Fe2O3 4,2 Coeficiente de absorción (%) 0,415 FeO 2,12 Resistencia a la compresión (MPa) 172 MgO 16,17 Resistencia a la compresión 0ºC (MPa) 137 CaO 23,4 Resistencia a la flesión (MPa) 12,2 CO2 20,05 Resistencia al impacto (cm) 38 H2O7,75 Coeficiente de expansión térmica (mm/m ºC) 0,0061 Totale 99 Coeficiente de abrasión relativo 0,64 Figura 11. Valores de composición química del Verde Polcévera obtenidos por Pieri (1964) y sus valores físico-mecánicos obtenidos a partir de los datos deI Stituto Commercio Estero (I.C.E.) 1982 (Cimmino 2003). 19 8. Estudio de las formas de alteración Después del análisis geológico, ambiental y contexto constructivo de la galería, se ha pasado a catalogar con macrofotografías cada arco para observar los diferentes tipos de alteración (figura 12) en referencia a la Recomendación NORMAL 1/85 publicada por el Consejo Nacional de la Investigación y el Instituto Central para la Restauración ,Roma 1985 (Buggini et al.) según la cual los tipos de alteración se reagrupan en base a cómo afectan al material lapídeo, aplicando la terminología de Ordaz y Esbert 1988. Se observa como la alteración es más intensa en la parte central izquierda de la galería, concretamente se acentúa en los arcos 6, 7, 10, 11, 12, 13 y 14, siendo los mayormente alterados el número 7 y 13. 20 Figura 12. a) Depósito/formación de productos secundarios: costra de yeso, crecimiento de cristales de yeso blanco con importante aumento de tamaño, lastra 7_86(1901) b) Costra de yeso mamelonar en la lastra 13_181(/). c) Colonización biológica: crecimiento de plantas superiores en el contorno de las lastras, lastra 13_189(/), además hueco asociado a las costras de yeso. d) Reducción de la resistencia mecánica, fractura a favor de una vena de calcita en la lastra 13_181(/). e) Perdida de material de la superficie: erosión diferencial debido a subeflorescencias de yeso, lastra 12_164(1902). f) Pérdida de la morfología del material ornamental: disgregación con caída del material en forma de polvo o pequeños fragmentos, lastra 13_175(1907). g) Sin alteración visible/apreciable: depósito superficial, lastra 21_284(/). Para caracterizar correctamente esta alteración se ha realizado la cartografía altereológica de la galería siguiendo criterios que son ya comunes en este tipo de trabajos ( Heinrichs 2010 y Marín 2001). Con esta metodología podemos confrontar la intensidad de las patologías que se presentan en el centro de la galería respecto a los laterales y en base a la posición vertical de las lastras (figura 13). Se ha tomado el arco 13 (perteneciente al sector central) como modelo frente a los laterales 2 y 21. Está cartografía alterológica se ha realizado tanto en las lastras de oficalcita como a la columna central de los arcos (de ladrillo y mortero), ya que esta última aporta información visual de la intensidad de la capilaridad e infiltración que afecta a las lastras. La capilaridad o agua que asciende desde el terreno la indentificamos por la alteración que presentan las columnas en su base y su intensidad, en relación a la intensidad y altura que alcanza dicha alteración. La infiltración o agua que viene desde la parte superior o posterior de la galería, se identifica por la alteración que presentan las columnas en su parte alta y su intensidad, en relación a la intesidad y altura, en este caso hacia abajo, que alcanza dicha alteración. De acuerdo con la cartografía de las columnas se observa como los procesos de capilaridad e infiltración en la parte central son muy importantes, en el caso de la capilaridad llegando a superar 1,5 m de altura en el arco 13. La alta capilaridad nos indica una elevada 21 humedad en el subsuelo, mientras que la infiltración presente indica una elevada humedad en la parte superior del arco. Estas condiciones se encuentran empeoradas a su vez por ser la zona de la galería con una mayor exposición (figura 8 izda.), por lo tanto mayor acción del spray marino (recordamos que la galería tiene orientación E-W, paralela a la linea de costa) y más ciclos de humectación/secado. En los arcos laterales atendiendo también al estado de las columnas podemos confirmar que la capilaridad es menor, siendo ligeramente mayor en el arco 2 respecto al 21, sin superar en ningún caso la altura de 70cm, y por lo tanto la humedad en el subsuelo es menor. Lo mismo sucede con la infiltración, que es practicamente inexistente por lo cual la humedad de las zonas laterales de la galería es considerablemente inferior. En cuanto a la alteración de las lastras, en correspondencia con el caso de las columnas se encuentran siempre mucho más alteradas en la zona central de la galería. En el conjunto de la galería, es el yeso el mineral de alteración con mayor presencia, estando la inmensa mayoría de las venas de calcita de las oficalcitas afectadas por cristalizaciones de yeso. No sucede lo mismo con la matriz silicatada que siempre posee un nivel de afectación inferior al de las venas. Partiendo del hecho de que la intensidad de la meteorización de las lastras es mayor en la zona central de la galería respecto a las zonas laterales, observando las patologías presentes de acuerdo con la posición vertical de las lastras, es posible diferenciar claramente una zona baja (zona que alcanza una mayor altura en la zona central de la galería respecto a las zonas laterales) y una zona alta (zona que también alcanza una mayor altura en la zona central de la galería respecto a las zonas laterales). Entre estas dos zonas existen una zona de transición estando bien diferenciada sólo en el caso del arco 13. La zona baja sería la zona afectada por capilaridad, llegando hasta la altura 3 en el arco 13, hasta la altura 2 en el arco 2 y hasta la altura 1 en el arco 21. En esta zona se observan crecimientos de costras duras de yeso (figura 12a), mucho más desarrolladas a su vez en el arco 13 que en los arcos 2 y 21. Asociado a estas costras, sólo en la altura 2 del arco 13, donde esta patología presenta mayor intensidad en toda la galería, se encuentra una lastra que ha perdido parte de su material, quedando expuesto el mortero (figura 12c). Además sólo en la base de la zona central de la galería existe una fracturación de las lastras a favor de las venas existentes de calcita, debido a que han sido totalmente recristalizadas a yeso (figura 12d). La zona de transición se situaría en el fin de la zona de capilaridad, actuando también la infiltración sólo en el arco 13, actuando conjuntamente las patologías de la zona baja y de la zona alta. Correspondería a la altura 3-4 en el arco 13, a la altura 1-2 en el arco 2 y a la altura 1 en el arco 21. 22 La zona alta correspondería con la zona fuera de la capilaridad, situándose por encima de ella. Se trataría de la altura 5 a 7 en el arco 13, de la altura 2 a la 3 en el arco 2 y de la altura 2 a 3 en el arco 21. En esta zona la pérdida de material superficial de las lastras (figura 12e), debido a la precipitación de yeso en su interior, es la patología que se presenta en los tres arcos estudiados, pero cambiando su intensidad y las alturas en las que se presenta. Su máximo de intenidad absoluta se encuentra en el arco 13, situándose en la altura 6, mientras que en el arco 2 y 21 la máxima intensidad es menor, situándose en la altura 3 en el primer caso y en la altura 2 en el segundo. En el caso de la zona central su mayor intensidad se interpreta como resultado de un mayor aporte de agua por capilaridad e infiltración, pero siendo menor este aporte que la tasa de evaporación superficial. En las zonas laterales el aporte de agua es sólo por capilaridad, siendo además mucho menor que en la zona central, por eso las subeflorescencias son menos intensas y sus máximos se encuentran a menor altura. Además de estas patologías, existe otra cuya causa principal es la contaminación del aire, que provoca corrosión directa de la superficie de las lastras y la formación de depósitos superficiales (Gisbert et al. 2001). Sólo en las zonas medias-altas de los laterales de la galería se presentan estos depósitos bien desarrollados, en las zonas donde las demás patologías no se presentan. Estos depósitos son de tonos grises oscuros, formando películas que se desprenden con facilidad con un espesor que varía desde 1mm para los de menor intensidad, hasta los 3mm que alcanzan los más intensos. Están formados por una fina capa de yeso en la superficie de la lastra, sobre la que se adhieren partículas suspendidas en la atmósfera de polvo, hollín, contaminantes… produciendo el oscurecimiento de la superficie (figura 12g). Figura 13. Leyenda y cartografía alterológica en la que se ha tomado como modelo para la alteración de la zona central al arco 13 y como modelo de la alteración para las zonas laterales a los arcos 2 y 21. 23 24 Para intentar cuantificar la meteorización superficial sobre los mismos arcos en los que se ha realizado la cartografía se ha utilizado un penetrómetro de tierra (figura 14) al que se le ha colocado un film adhesivo, podiendo ejercer siempre la misma presión en cada lastra, en nuestro caso de 2kg. Esto se ha hecho tomando como modelo la prueba de adhesión por arranque (Elcometer). De este modo se ha cuantificado la desagregación de las venas del Verde Polcévera para las alturas 1, 2, 3, 5 y 7, pesando mediante una báscula de precisión modelo Metler AE 163 la cantidad de material adherido en cada adhesivo (Anexo III) se ha obteniendo el porcentaje de material desagregado en cada lastra respecto al total de los tres arcos y el porcentaje de material desagregado en cada uno de los tres arcos (figura 15). Figura 14. Penetrómetro adaptado para tomar muestras por arranque. Figura 15. Porcentajes de material arrancado en las lastras de los arcos 2,13 y 21. Se han tomado 5 muestras por arco, se observa como norma general una mayor desagregación en la tercera muestra de cada arco (correspondiente a una altura de 1-1,5m) y como el arco central en su conjunto presenta una mayor desagregación que los laterales. 25 9. Estudio de la alteración mediante SEMEDS y XRPD Para analizar la meteorización mediante SEM-EDS se ha decido tomar un total de 14 muestras para el conjunto de la galería. Para los arcos 12, 13, 14 se han tomando tres muestras en cada uno de ellos situadas en la altura 3, 5 y 7, además de un total de cuatro muestras en la altura 2 de los arcos laterales 2, 7, 10 y 19, y una en la altura 3 del 23 (figura 8, esquema central). Estas micromuestras están obtenidas con el mínimo deterioro físico posible mediante los portamuestras del SEM-EDS colocándolos sobre las venas de calcita espática del Verde Polcévera como en el caso de la cuantificación de la desagregación. Estos portamuestras están constituidos por una película de “carbon tape” adhesivo, de manera que se queda pegada a él la capa superficial de la vena, siendo su meteorización superficial la que podemos analizar mediante el SEM-EDS. Con la realización de esta toma de muestras se han obtenido a su vez resultados semicuantitativos del grado de desagregación superficial (figura 17) que concuerdan los resultados obtenidos previamente con el penetrómetro. Figura 17. Muestras tomadas para analizar en el SEM-EDS. La numeración corresponde al arco en el que han sido tomadas, se observa como en los arcos centrales la cantidad de material adherido es mayor que en los laterales. Se ha estudiado el conjunto de las 14 muestras tomadas, observando los estados de alteración de la calcita, la morfología de los cristales de yeso, la presencia de sales, contaminantes, organismos microbiológicos y sustancias ajenas a la roca (fichas Anexo IV). Interpretando los resultados en base al modelo de la cartografía alterológica realizado. Además, se ha realizado la difractometría de una eflorescencia presente en los ladrillos de la lastra 9_125(/) (figura 7b, Anexo Va), de la capa de arcilla negra usada como impermeabilizante detrás de las lastras, cogida en la lastra 7_97(1907) (figura 7c, Anexo Vb) y de una costra mamelonar de yeso cogida en la lastra 21_281(/) (Anexo Vc). 32 11. Conclusions  In the area where the gallery is located, the high humidity in relation to hydrogeology is the main factor of weathering, since the capillary from underground is the principal mechanism by which the water is transported to the mortar and slabs.  The tree vegetation planted around 1950 in front of this gallery has caused an increase in the humidity in the air in the whole area of the gallery and has increased the number of cycles of wetting / drying in the last 60 years.  The use of gypsum as mortar behind the slabs is the main contribution of gypsum. This material is also the main and most important causes of weathering of the gallery.  In local areas where the migration rate of the gypsum-laden solution is greater than the rate of surface evaporation, gypsum crusts form. These areas where the precipitation take place correspond to low levels of the gallery and areas where insolation is low. In areas where the migration rate of the gypsum -laden solution is less than the rate of surface evaporation , subeflorescence plaster occure. These structure are located eather in the central part of the gallery at medium to high levels, and in the lateral arcs at low to medium levels. These local areas correspond to where insolation is greatest.  The capillary action is more intense toward the central arcs of the gallery , while infiltration is more intense in the central west and central area. It is the second type in importance of weathering of the gallery.  Salts , halite , thenardite , epsomite, hexaedrita and lodestone found, precipitate and dissolve continually, changing their state of hydration or eather becoming other species, as the humidity condition change. This is the thirst type in importance of the weathering of the gallery.  SO2 present in air is responsible for the formation of the thin layer of plaster on the surface of the slabs , resulting in the development of superficial deposits where are attached airborne particles. It is the fourth type of weathering in importance , affecting mainly the lateral areas of the gallery. 33  The microbiological activity has a very limited influence on the whole gallery. It is the fifth of type of weathering and less important.  In order to better understand the main causes of the high humidity in the subsoil of the gallery, it would be necessary to undertake a more detailled hydrogeologic study in the Pontasso gorge related to the hydrogeologic system of the entire area of the Bisagno valley. 12. Anexos Anexo I a. Datos meteorológicos desde el año 1947 hasta el 2007 (Landi 2008). Anno Temperatura (⁰C) Gelo Precipitazioni mm massima minima media mesi sotto 0 ⁰C n⁰ gg totale pioggia (probabili) piovosi annua 1947 32,8 -6,8 15,8 dic-gen-feb 107,0 1464,8 1948 34,2 -4,0 16,1 dic-feb 99,0 1287,8 1949 37,0 -1,0 16,8 feb 100,0 1247,6 1950 1951 31,4 1,3 15,9 (gen) 117,0 1988,2 1952 37,0 -1,0 15,9 gen-feb-(mar) 98,0 723,0 1953 32,4 -2,0 15,8 (gen)-feb 110,0 1207,8 1954 29,8 -3,6 14,7 gen-feb 98,0 1314,4 1955 31,0 -1,0 15,5 gen-(mar) 89,0 995,2 1956 33,2 -5,8 14,1 dic-gen-feb-mar 91,0 923,0 1957 33,6 0,2 15,6 (gen) 93,0 1316,6 1958 33,0 0,0 15,6 (dic-gen-mar) 92,0 1043,4 1959 28,8 2,2 16,1 108,0 1531,8 1960 29,6 -2,8 15,5 gen-feb-(mar) 121,0 1734,8 1961 33,4 -2,4 16,2 dic-gen 94,0 1508,4 1962 31,2 2,2 15,0 dic-gen-(feb)-mar 94,0 1066,8 1963 32,6 -5,2 14,8 dic-gen-feb-mar 126,0 1809,4 1964 33,6 0,0 16,2 (gen)-(mar) 104,0 1267,2 1965 33,1 -0,2 15,1 (feb)-mar 103,0 1057,0 1966 32,0 -2,0 15,7 gen 117,0 1442,6 1967 32,2 -2,4 16,0 dic-gen-feb 77,0 1012,0 1968 33,5 -1,8 15,5 dic-ge 112,0 1104,6 1969 32,0 -1,0 15,2 dic-(gen)-feb 94,0 921,6 34 1970 32,6 -3,7 15,5 dic-(gen)-(feb)-(mar) 84,0 1625,0 1971 33,5 -5,3 15,6 (nov)-(dic)-gen-(feb)- mar 93,0 1302,6 1972 32,4 -2,8 15,0 dic-gen-(feb)-(mar) 131,0 1876,8 1973 33,7 -0,4 16,0 dic-(gen)-(feb) 82,0 839,4 1974 33,0 3,3 15,8 118,0 1091,2 1975 32,0 3,6 16,0 106,0 1399,0 1976 32,5 0,0 15,7 (dic)-(gen)-(feb)- (mar) 102,0 1308,4 1977 29,6 1,2 15,7 (dic)-(gen) 118,0 2185,6 1978 31,3 -0,3 15,3 (dic)-(feb) 116,0 1316,4 1979 33,0 -3,2 15,5 (dic)-(gen)-(feb)- (mar) 111,0 1977,0 1980 31,2 0,0 14,9 (dic)-(gen) 102,0 1307,2 1981 34,6 -1,6 15,6 dic-gen-(feb) 89,0 1332,8 1982 32,9 0,4 16,1 (gen)-(feb) 102,0 1085,4 1983 35,2 -0,1 15,9 dic-(feb) 84,0 1234,6 1984 30,0 0,0 15,0 (dic)-(gen)-(feb) 102,0 1600,0 1985 31,9 -6,0 15,5 gen-(feb) 94,0 1218,2 1986 32,6 -4,0 15,9 (dic)-gen-feb-(mar) 82,0 1294,4 1987 32,7 -3,6 15,8 gen-(feb)-(mar) 95,0 1647,6 1988 31,5 2,1 16,4 87,0 1154,0 1989 33,3 1,3 16,7 82,0 900,4 1990 34,6 3,1 16,7 98 1512,0 1991 32,6 -5,0 15,8 dic-gen-feb 87,0 1318,4 1992 33,9 0,3 16,5 (dic)-(gen)-(feb) 98,0 1690,0 1993 32,6 -2,2 16,3 (dic)-gen-(feb) 89,0 1159,6 1994 32,7 -1,9 16,5 (gen)-feb 1397,8 1995 33,1 0,4 15,6 (dic)-(gen) 1274,2 1996 31,6 -4,7 15,2 dic-(gen)-feb 1245,2 1997 30,3 -2,5 16,2 (dic)-gen 1385,0 1998 33,5 0,9 15,9 (nov)-(dic)-(gen) 992,2 1999 31,3 0,3 16,1 (dic)-gen-feb 1066,2 2000 30,9 -0,4 16,4 (dic)- gen 1270,0 2001 31,6 -1,3 16,1 dic-gen-feb 916,4 2002 32,2 2,1 16,2 (dic)-(gen) 1623,2 2003 34,8 0,8 16,5 (dic)-(gen)-(feb) 992,4 2004 33,5 1,2 15,8 (feb)-(mar) 697,8 2005 33,6 -2,3 15,4 (nov)-dic-gen-feb-mar 771,8 2006 33,5 -3,0 16,4 gen-(mar) 836,2 2007 32,1 2,4 16,5 570,8 35 b. Datos meteorológicos obtenidos en el sitio web de A.R.P.A.L. para el año 2010. ESTACIÓN GÉNOVA - CENTRO FUNZIONALE (CFUNZ) 30 m.s.l.m. Longitud: 8° 56' 45.276'' Latitud: 44° 24' 1.26'' Año 2010 Temperatura (°C) Precipit. Humedad relativa aire (%) Media máx. Media mín. Media Máxima Mínima Ampl. térmica (mm/año) Máxima Media Enero 8,9 3,9 6,1 13,6 0,3 13,3 68,6 100 66 Febrero 11,4 5,4 8,3 17,4 1,5 15,9 143 100 67 Marzo 14,1 8,5 11,3 19,7 2,1 17,6 51,8 100 68 Abril 19,6 12,5 15,8 26,3 8,7 17,6 29,6 97 63 Mayo 20,7 15 17,9 25,8 11,3 14,5 74 100 74 Junio 25,5 18,5 22 31,2 15 16,2 75,8 100 72 Julio 30,3 23,5 26,9 33,7 19,4 14,3 21,2 100 65 Agosto 27,5 21,1 24,2 32,7 17,9 14,8 95 100 72 Septiembre 25,5 17,6 21,4 29,4 12,7 16,7 169 100 68 Octubre 19,9 13,4 16,2 25,7 9,5 16,2 266,6 100 69 Noviembre 15,7 10,6 12,8 23,1 1,8 21,3 133,4 100 76 Diciembre 10,6 4,6 7,3 17,8 -1,8 19,6 124,8 100 68 Anexo II a. Calcita: cristales de grano muy fino o como cristales subidiomorfos de hasta 0.3mm en posición intergranular, crecen siempre en forma de grandes agregados. Formados durante el proceso hidrotermal. Clinocloro: cristales alotriomorfos con colores de interferencia de 1º orden azulados y extinción ondulante. Producto de alteración de la serpertina por entrada de Al, en una etapa coetanea o posterior a la serpentiniación. Oxidos de hierro: cristales subidiomorfos por oxidación del hierro de los minerales ferromagnesianos primarios. Serpentina: producto de serpentinización de los piroxenos y olivinos preferentemente, mientras que el anfíbol es más resistente a este proceso y en ocasiones se encuentra serpentinizado parcialmente. Se presenta en forma de agregados fibrosos (crisotilo) y como pseudomorfos de hasta 3mm (bastita, variedad de la antigorita). Presenta colores de interferencia de 1º orden. 36 Tremolita: agregados en forma de abanico de cristales tabulares idiomorfos de hasta 0,2mm, también se presenta como cristales criptocristalinos. Con colores de interferencia de 2º orden. Yeso: en forma de agregados aparece rellenando fracturas, en ocasiones con forma de cuña. Presenta una extinción ondulante. b. Análisis del Verde Polcévera mediante XRPD. El difractómetro utilizado es un difractómetro de polvo modelo PW3710 del Departamento de Ciencias de la Tierra, del Ambiente y de la Vida (DISTAV) de la Universidad de Estudios de Génova, laboratorio de Ciencias Geológicas. Condiciones de medida: muestras desorientadas de polvo (53μm), ánodo Cu; potencia 40KV, 20mA; amplitud del paso [⁰2Th.] 0,0200; posición inicial [⁰2Th.] 2,0100; posición final [⁰2Th.] 79,9900; tiempo entre cada medida [s] 1,0000; software utilizado X’Pert High Score de Panalytical. 37 Anexo III Tabla con los pesos y porcentajes correspondientes a las 15 muestras tomadas mediante el penetrómetro con el adhesivo, posteriormente pesadas con una bascula de precisión modelo Metler AE 163 del Departamento de Ciencias de la Tierra, del Ambiente y de la Vida (DISTAV) de la Universidad de Estudio de Génova, laboratorio de Ciencias Geológicas. Nº bolsa Peso llena Peso vacia Peso adhes. P. mat. disgr. % % arco 1 1,2810 1,1824 0,0954 0,0032 2,28 28,80 2 1,2424 1,1478 0,0910 0,0036 2,57 3 1,2322 1,1303 0,0929 0,0090 6,41 4 1,2456 1,1470 0,0938 0,0048 3,42 5 1,2762 1,1779 0,0924 0,0059 4,21 6 1,2373 1,1387 0,0924 0,0062 4,42 44,89 7 1,2667 1,1697 0,0912 0,0058 4,13 8 1,2510 1,1402 0,0884 0,0224 15,97 9 1,2128 1,1274 0,0830 0,0024 1,71 10 1,2428 1,1475 0,0908 0,0045 3,21 11 1,2455 1,1511 0,0874 0,0070 4,99 26,30 12 1,2368 1,1412 0,0923 0,0033 2,35 13 1,2681 1,1794 0,0824 0,0063 4,49 14 1,2378 1,1395 0,0943 0,0040 2,85 15 1,2348 1,1384 0,0928 0,0036 2,57 Anexo IV Fichas descripción fotos y composición SEM-EDS El SEM-EDS utilizado es el modelo Tescan Vega 3 LM del Departamento de Ciencias de la Tierra, del Ambiente y de la Vida (DISTAV) de la Universidad de Estudio de Génova, laboratorio de Ciencias Geológicas. Condiciones de medida: potencia 20Kv, SEM MAG 1,20kx; WD 15,40mm; view field 241μm; det BSE+SE. Arco 23_3(E) 4 partículas esféricas porosas aluminiosilicatadas de 7 a 10μm (foto izda.). 11 partículas esféricas no porosas aluminiosilicatadas de 2μm y 2 de 5μm (foto dcha.). 1 particula subesférica redondeada porosa aluminiosilicatada de 30μm. Calcita con escamanción en la superficie. Cristales de yeso (CaSO4.2H2O) tabulares subidiomorfos-idiomorfos de hasta 20μm y media 15μm. 38 Arco 19_2(CE) 1 partícula esférica compuesta por muchos cristales agregados aluminiosilicatados, con presencia de K de 50 μm (foto izda.). 1 partícula esférica porosa silicatada de 25μm. 1 agregado poroso de partículas, óxido Pb-P-Ca de10μm. 1 agregado poroso de partículas muy rico en Cr de 6μm. 1 agregado de cristales subidiomorfos de sulfato de bario de 10μm. Cristales de yeso tabulares subidiomorfos-idiomorfos de hasta 20μm y media 15μm. También con morfología amorfa rellenando huecos. 2 óxidos de hierro subidiormorfos de entre 10 y 20μm. Restos microbiológicos y bacterias de 5μm (foto dcha.). 39 Arco 14_7(C) Cristal idiomorfo de calcita fracturado y afectado por disolución,con un tamaño de 45 μm (foto dcha.). Cristal subidiomorfo fracturado de sulfato de bario de 25μm (foto inferior dcha). Óxido de hierro alotriomorfo de 80μm. Agregados cristalinos aciculares de Thenardita (Na2SO4). Cristales de 1μm, sin disolución importante (foto izda.). Cristales de yeso tabulares subidiomorfos-idiomorfos de hasta 20μm y media 15μm. 40 Arco 14_5(C) Calcita con importantes signos de corrosión y escamación (foto izda.). Cristales de yeso subidiomorfos-idiomorfos de hasta 40 μm y media 25μm. También formando masas alotriomorfas de casi 200μm (foto dcha.). Arco 14_3(C) Calcita con elevado grado de fracturación y signos de corrosión (foto izda.). Cristales de yeso subidiomorfos de hasta 10μm. También creciendo hacia las zonas externas de los cristales de yeso anteriores en forma de rosa del desierto con cristales aplanados de hasta 30μm (foto dcha.). 41 Arco 13_7(C) Calcita con elevado grado de fracturación y signos importantes de corrosión (foto izda) Agregados concéntricos cristalinos de thenardita con elevado grado de disolución. Tamaño de los agregados entre 10 y 20μm (foto izda.). Cristales de yeso subidiomorfos de hasta 10μm. También con morfología aplanada sin llegar a ser rosa del desierto, tamaño hasta 150μm, media 100μm (foto dcha.). Arco 13_5(C) Agregados de cristales alotriomorfos silicatados ricos en K. Tamaño 6μm. Los bordes se encuentran redondeados debido aparentemente a disolución (foto izda). Aglomerado de cristales de hálita (NaCl) parcialmente disueltos. Tamaño 20μm. Agregado de cristales aciculares de sulfato de estroncio de 6 a 10μm (foto izda.). Cristales de yeso tabulares subidiomorfos-idiomorfos de hasta 20μm y media 15μm (foto dcha.). Calcita fracturada a favor de los planos cristalográficos XY, con importantes signos de disolución (foto dcha.). 48 b. Capa de arcilla negra usada como mortero, tomada en la lastra 7_97(1907). c. Costra esférica de yeso tomada en la lastra 21_281(/). 49 Anexo VI Datos tomados de la publicación Valutazione annuale della qualità dell’aria 2011 (A.R.P.A.L.), para la cuidad de Génova. Contaminantes en el aire (2011) μg/m3 NO2 74 SO2 11 CO 3,1 C6H6 4 PM10 24 PM2,5 22 As 0,5 Cd 0,4 Ni 8,2 Pb 0,01 13. Bibliografía ALLASINAZ A., GELATI R., GNACCOLINI M., MARTINIS B., OROMBELLI G., PASQUARÈ G., ROSSI P.M. (1971). Note illustrative della Carta Geologica d'Italia alla scala 1:100.000, Foglio 92 - Genova. Servizio Geologico d'Italia, Roma, pp. 134. A.R.P.A.L. Datos meteorológicos: http://www.cartografiarl.regione.liguria.it/SiraQualMeteo/script/PubAccessoDatiMeteo.asp A.R.P.A.L. (2013). 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