I CALANCHI E LE BIANCANE

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1 I CALANCHI E LE BIANCANE I calanchi si formano a causa di un fenomeno geomorfologico di erosione del terreno che si produce per l'effetto di dilavamento delle acque su rocce argillose degradate, con scarsa copertura vegetale e quindi poco protette dal ruscellamento (il ruscellamento è il fenomeno di scorrimento delle acque piovane sulla superficie del terreno che si verifica quando esse non possono penetrare in profondità). Possiamo definire i calanchi come formati da profonde incisioni su substrati argillosi e con displuvi stretti e affilati; sono separati da crestine di argilla, si dispongono di solito a gruppi, organizzati in sistemi di piccole valli confluenti in alvei maggiori. Quando si formano dei solchi in terreni argillosi (rill erosion), l erosione rapidamente si accentua, le incisioni si approfondiscono e si allungano, ramificandosi e moltiplicandosi. Questo fenomeno può estendersi ad interi versanti, cosicché questi vengono profondamente suddivisi da una rete di valli, separate da strette creste, con microversanti nudi in rapida evoluzione. L erosione superficiale delle acque di ruscellamento è molto intensa e rappresenta l agente morfogenetico principale, anche se quello gravitativo concorre in misura non trascurabile al fenomeno. Le cause di innesco del processo che porta alla formazione dei calanchi sono molteplici e spesso concomitanti: 1. in primis la presenza di un substrato argilloso con discreta componente sabbiosa ovvero con una percentuale di sabbia (6-18%); 2. regime climatico caratterizzato da una lunga estate secca e piogge intense concentrate in determinati periodi dell anno; 3. esposizione meridionale dei versanti; 4. acclività del pendio compresa tra i che favorisce il rapido deflusso dell acqua; 5. esistenza di un livello meno erodibile alla sommità del versante. Infatti le precipitazioni meteoriche, a causa della bassissima permeabilità dei terreni limoso-argillosi, generano il ruscellamento superficiale e, solo in misura molto ridotta, l infiltrazione nel sottosuolo. La pioggia asporta le lamelle di argilla staccate dal disseccamento e le trasporta in sospensione. Questa situazione conferisce all acqua una notevole capacità di erosione, che tende ad approfondire il solco. Il regime termo-pluviometrico, caratterizzato da una piovosità concentrata nel periodo fine autunno-inizio primavera, con una lunga stagione estiva secca, favorisce il fenomeno. Queste condizioni climatiche, inaridiscono il suolo e fessurano lo strato superficiale, soprattutto nei versanti esposti a Sud. Questi sono infatti soggetti ad un più rapido disseccamento delle argille dopo le piogge, con conseguente formazione di scagliette superficiali, facilmente asportabili dalle successive precipitazioni. Lungo i versanti meridionali i fenomeni di fessurazione delle argille che favoriscono l infiltrazione di acqua piovana sono più sviluppati. Le fessure, solitamente profonde dai 30 ai 60 centimetri, possono arrivare anche al metro di profondità ed influenzano la stabilità dei pendii. Si possono così attivare movimenti gravitativi che spesso assumono la modalità di colate di fango e mettono a nudo il substrato sottostante. Per contro, i versanti esposti a Nord, data la maggiore umidità, presentano solitamente una copertura vegetale più abbondante che determina una protezione del suolo, per cui i fenomeni erosivi sono meno accentuati. Analisi sedimentologiche e geotecniche permettono di classificare i materiali delle aree calanchive come argille marnose e sabbiose. La scarsa vegetazione nelle aree calanchive viene considerata da diversi studiosi causa, ma anche effetto, delle morfologie calanchive. Questo assetto vegetazionale è legato sia a cause naturali che antropiche, queste ultime, soprattutto con i disboscamenti, contribuiscono ad alimentare i fenomeni di dissesto. I fenomeni calanchivi sono aggravati dall azione di disboscamento subita da queste aree, come dimostrano recenti studi ed in generale la copertura vegetazionale viene indicata come un elemento fondamentale. Anche l assetto giaciturale assume particolare importanza; solitamente i calanchi si impostano sui versanti che presentano giacitura del substrato a reggipoggio in corrispondenza dei versanti esposti a Sud. I versanti settentrionali, presentano invece generalmente una pendenza relativamente bassa, condizione non ideale per la formazione dei calanchi. Da ciò si deduce che un altra condizione importante per la genesi dei calanchi è l acclività 1

2 dei versanti: pendenze troppo basse determinano generalmente un colamento lento del terreno; su versanti eccessivamente acclivi, l acqua dilavante può avere scarsa presa e, inoltre, potrebbero instaurarsi fenomeni franosi in seguito all elevata acclività. Non mancano eccezioni alla distribuzione prevalente. Sui versanti esposti a Nord è possibile rintracciare forme attive o parzialmente attive e calanchi in parte o completamente inerbiti. Nei fondovalle dei solchi calanchivi si trovano spesso depositi colluviali e gravitativi la cui granulometria nel tratto finale è prevalentemente fine. Non è possibile risalire con esattezza al periodo di formazione dei calanchi in Italia, ma si ritiene che durante l Olocene, il disboscamento delle foreste di querce sempreverdi, avvenuto per opera umana, abbia esposto i suoli argillosi, altamente erodibili, ai rigori del clima. Fenomeni di dissesto idrogeologico, come il dilavamento e il ruscellamento delle acque meteoriche, insieme a frane, divennero i fattori determinanti nel modellamento del terreno, la cui risultante fu la genesi dei calanchi. In Italia, sono presenti soprattutto ove affiorano le argille azzurre plio-pleistoceniche, che hanno dato forma, lungo l'intera catena appenninica a due distinte formazioni: i calanchi e le biancane. Queste ultime sono dei rilievi a forma di cupola, con solchi longitudinali, e spesso ricoperti da vegetazione sulla sommità. I calanchi si presentano invece, come profondi solchi a lama di coltello disposti spesso parallelamente, caratterizzati da versanti privi di vegetazione e molto scoscesi. Le biancane tendono a formarsi in sedimenti piuttosto coesi con un alta percentuale di solfato di sodio, che, con le precipitazioni atmosferiche, si scioglie e migra negli strati più profondi del terreno; la successiva insolazione fa risalire in superficie le soluzioni saline che poi tendono a precipitare nuovamente con l evaporazione. Questo procedimento, ripetuto più volte durante la stagione arida, crea le caratteristiche fessurazioni sui versanti. I calanchi, invece, tendono a formarsi su suoli più granulosi con una percentuale di sabbia (6-18%) nella loro composizione. In entrambi i casi i suoli sono spesso alcalini, quindi particolarmente soggetti a fenomeni erosivi: l alto contenuto in sodio conferisce alla massa la caratteristica di venire facilmente aggredita dall'acqua piovana povera di sali. La velocità di degradazione del pendio argilloso è funzione della temperatura che agisce sull'aria e sull'acqua presenti nella massa: durante le piogge questa è suscettibile di erosione tanto più intensa quanto più è secca precedentemente. Le biancane sono rilievi a forma di cupola dal caratteristico colore chiaro, di modesta altezza fino ad un massimo di una decina di metri. Possono presentarsi isolate o in raggruppamenti di estensione variabile e sono tipiche ed esclusive di terreni argillosi misti a sabbia. Il loro colore bianco è dovuto alla presenza superficiale di sali, soprattutto solfato di sodio, che vengono sciolti, in caso di precipitazione atmosferica, dall'acqua piovana che penetra nel sedimento; la successiva insolazione fa risalire in superficie le soluzioni saline che poi tendono a precipitare nuovamente con l'evaporazione. Prolungati periodi siccitosi con intenso soleggiamento causano sui fianchi delle biancane, in modo più accentuato su quelli maggiormente esposti ai raggi del sole, le tipiche fessurazioni poligonali a rete da essiccamento. La concentrazione salina risulta molto abbondante sul lato meridionale delle biancane per l'esposizione diretta alla luce solare; inoltre, i sali sono corresponsabili assieme al clima semiarido e siccitoso della quasi totale assenza di copertura vegetale, rendendo scarsa sia la vegetazione arborea che la possibilità di introdurre colture come la vite e l'ulivo. In Italia, le biancane sono molto diffuse nell'area delle Crete senesi, soprattutto nel Deserto di Accona, e in misura minore in Val d'orcia; in Umbria si ritrovano alcuni raggruppamenti a nord di Orvieto fino al confine toscano. Altri raggruppamenti minori si estendono in alcune zone della Basilicata e della Calabria. Rilievi simili come origine alle biancane si ritrovano anche in America, nelle regioni denominate badlands. Le bad lands o badlands (in italiano "terre cattive", "male terre") sono formazioni calanchive tipiche degli Stati Uniti. Si trovano principalmente in Dakota del Sud (dove si trova il parco nazionale delle Badlands), Nebraska e California. 2

3 Rispetto ai calanchi e alle biancane europee hanno caratteristiche particolari, dovute a condizioni climatiche estreme: maggiore aridità; maggiore altitudine; maggior profondità dei solchi; maggior numero di solchi; maggiore estensione. Si sono formate a causa di violente e brevissime piogge che vi cadono con frequenza scarsa ma grande intensità e che provoca numerosissimi avvallamenti; le piogge annuali invece sono così modeste da non permettere una normale vegetazione. Tuttavia in alcune di esse (per es. in Nebraska) è presente una modesta copertura erbacea, che può fornire foraggio per il bestiame. Le creste delle bad lands californiane sono particolarmente aguzze e allungate e separano solchi incisi in sedimenti lacustri attaccati dalle sporadiche ma violente inondazioni. IL CARSISMO L acqua modella la superficie terrestre in vari modi, agisce sulle coste (mare), agisce erodendo i terreni interni (fiumi e pioggie), agisce trascinando grossi detriti (ghiacciai). L acqua agisce però anche sciogliendo e creando rocce! L azione solvente delle acque è la causa scatenante responsabile di un particolare tipo di modellamento di alcuni rilievi terrestri. La parola "Carso" (Kars) deriva da Karra che significa pietra, ma ha originato nel corso dei tempi diversi altri suoi derivati, oltre ad aver dato il nome al territorio ubicato sul confine fra l'italia e la ex Iugoslavia dove sono stati effettuati i primi sistematici studi sul carsismo. L'insediamento dell uomo nei suoli calcarei è in atto sin dalla preistoria per la possibilità offerta dai medesimi di utilizzare le grotte. Presupposti fondamentali perché si individuino dei paesaggi carsici sono: 1. La presenza di un clima favorevole 2. La presenza di rocce solubili (carbonatiche, evaporitiche) 1. Clima favorevole Gli elementi del clima che influenzano maggiormente il processo carsico sono due: I. la temperatura e II. la piovosità (o disponibilità di acqua). Dalla temperatura dipendono gli equilibri della reazione di dissoluzione, nella quale l'acqua entra come elemento indispensabile. In rapporto con le condizioni termiche e pluviometriche stanno anche gli organismi, che forniscono CO 2 ed altri acidi corrosivi. Nei climi temperato-freddi la reazione chimica di dissoluzione è lenta, ma la soluzione è stabile per l'alta solubilità della CO 2 in acqua, nei climi caldi la reazione è veloce e la soluzione instabile. Nei climi caldo-umidi, si ha una tendenza alla corrosione veloce delle superfici rocciose esposte, ma anche alla riprecipitazione rapida del carbonato di calcio nelle fessure. Disponibilità di acqua e temperatura influenzano le attività biologiche delle piante e dei micro-organismi del suolo i quali sono responsabili della produzione del CO 2 e di acidi organici che sono all'origine dell'aggressività delle soluzioni. Da questo punto di vista un clima umido favorirà il fenomeno carsico. Nei climi temperatofreddi la corrosione superficiale è lenta, ma data la stabilità delle soluzioni il processo risulta favorevole all'allargamento delle fessure profonde e quindi alla percolazione dell'acqua all'interno dei massicci. Le cavità sotterranee sono molto poco concrezionate: per lo più si tratta di pozzi o gallerie nude ove alla corrosione si affiancano i fenomeni clastici. 3

4 2. Rocce solubili Il paesaggio carsico si svilupperà là dove i processi di dissoluzione saranno dominanti rispetto agli altri. I processi di soluzione interessano prevalentemente i seguenti gruppi di rocce: le rocce carbonatiche (calcari, dolomie e rocce intermedie); le evaporiti (anidrite, gesso, salgemma) La CO 2 sciolta in acqua conferisce a questa un certo grado di acidità; per questo l'acqua può attaccare i carbonati e provocare la corrosione delle rocce carbonatiche. La corrosione del calcare può essere schematicamente espressa dalla reazione CO 2 + H 2 O + CaCO 3 < ==== > Ca(HCO 3 ) 2 la quantità di CaCO 3 che l'acqua può disciogliere sotto forma di bicarbonato di calcio dipende dalla quantità di CO 2 presente nell'acqua; quest'ultima a sua volta dipende dalla pressione parziale del CO 2 dell'aria a contatto con l'acqua. Nel sistema di equilibrio occorre perciò considerare tre fasi e precisamente: una fase gassosa, cioè l'aria contenente il CO 2 ; una fase liquida, cioè la soluzione acquosa; una fase solida, cioè la roccia calcarea. Il paesaggio carsico, la cui forma più tipica è la dolina, è caratterizzato dall'assenza pressoché totale della rete idrica superficiale, dalla presenza di punti di perdita nel sottosuolo delle acque meteoriche (inghiottitoi) e dalla venuta a giorno di acque sotterranee sotto forma di condotti sorgentizi. Una dolina (detta anche sinkhole ) è una depressione chiusa, tipica dei pianori costituiti da rocce calcaree, costituente un bacino che si riempirebbe d'acqua originando un laghetto se le sue pareti ed il suo fondo fossero impermeabili; invece, di solito, l'acqua viene assorbita attraverso vie sotterranee. Dolina è una parola della lingua slovena usata nella regione carsica per indicare una valle. Dato che lo studio del carsismo superficiale si è sviluppato proprio dalle osservazione effettuate in questa regione, il termine dolina è diventato di uso universale per indicare una valle carsica, cioè una depressione tipica del terreno modellato in varie fogge da fenomeni di carsismo. In generale la circolazione idrica sotterranea nei terreni carsici si sviluppa in una rete più o meno diffusa di discontinuità strutturali, come le faglie, generatisi nelle rocce a causa di deformazioni di natura tettonica. Il paesaggio carsico si differenzia da tutti gli altri per il suo spessore verticale: dall'alto verso il basso si possono individuare conche chiuse, inghiottitoi, pozzi, gallerie. Nella classificazione delle forme carsiche è utile distinguere: 1. forme di superficie o epigee 2. forme profonde o ipogee 3. forme miste Esistono comunque dei rapporti funzionali strettissimi fra i due gruppi. 4

5 Forme epigee Esiste una vasta gamma di forme carsiche di superficie dalle dimensioni molto diverse, comprese fra pochi millimetri e parecchi chilometri. Si suole distinguere le forme minori o microforme, con dimensioni da centrimetriche a metriche, dalle macroforme di dimensioni più che decametriche. Microforme In genere le microforme sono speciali sculture in roccia provocate dalla corrosione, che nella letteratura internazionale hanno assunto i nomi quali Karren (campi solcati) e pot-holes (buche profonde). Sono il risultato di processi di soluzione avvenuti sulla roccia nuda o al di sotto di una copertura parziale (Karren semiliberi) o totale (Karren coperti) di suolo con vegetazione. Fra le macroforme carsiche la più tipica è la dolina, parola di origine slava che significa valle. Essa è una conca chiusa, un bacino che si riempirebbe d'acqua a originare un laghetto se le pareti ed il fondo fossero impermeabili. Le dimensioni sono comprese per il diametro fra i 10 e i 1000 metri e per la profondità fra i 2 e i 200 metri. La forma in pianta può essere circolare, ellittica o irregolare. Macroforme Macroforme carsiche chiuse molto grandi, di dimensioni chilometriche, sono i polje. Un polje tipico presenta un fondo piano ed orizzontale e versanti relativamente ripidi. Un polje (dallo sloveno polje, "campo") è un tipo di dolina carsica formato da una vasta pianura delimitata da un bordo roccioso ininterrotto. Formatosi per effetto di erosione e corrosione, di norma vi scorre un fiume che periodicamente si ingrossa fino ad allagare tutta la vallata per poi defluire a fine stagione attraverso appositi inghiottitoi. Il polje si può presentare anche asciutto, cioè privo di corso d'acqua, ma in questi casi le alluvioni invece che annuali, si possono ripresentare a distanza di decine di anni. Il fondo di un polje è molto fertile in tutta la sua estensione. Come grandi forme carsiche vengono classificati anche certi tipi di valli. Un tipo di valle abbastanza frequente nei calcari è la gola o canyon carsico; si tratta di profonde forre (gola stretta tra pareti rocciose libere) dai ripidi versanti in roccia, il cui fondo può essere percorso da un fiume oppure asciutto. Cavità sotterranee Le cavità sotterranee possono essere di vari tipi: cavità suborizzontali (gallerie); cavità ad asse di allungamento inclinato; cavità subverticali (pozzi e abissi). Tutte queste cavità a loro volta possono essere: cavità praticamente prive d'acqua; cavità che possono diventare temporaneamente asciutte o inondate; cavità sempre piene d'acqua. In base all'osservazione diretta si è rilevato che normalmente all'interno di un massiccio carsico, dall'alto verso il basso, si passa da cavità piuttosto asciutte verso cavità via via più ricche d'acqua, fino a cavità permanentemente allagate. 5

6 I principali processi che intervengono nella formazione delle cavità sotterranee sono: 1. L'azione delle soluzioni acquose, con la loro capacità di esercitare la corrosione sui calcari e di ridepositare carbonato di calcio in forma di concrezioni. 2. L'azione dell'acqua in quanto opera un'erosione meccanica sul letto dei ruscelli o fiumi sotterranei ed inoltre esercita il trasporto e il deposito di materiali (ghiaie, sabbie, argille). 3. L'azione della gravità, che determina crolli dalle volte e dalle pareti di cavità già formate; ne risultano ammassi di detriti, spesso di grossi blocchi, sul fondo di molte caverne. Senza dubbio i depositi di grotta più noti e caratteristici sono le concrezioni calcaree che abbondano soprattutto nelle grotte delle regioni temperate e calde, mentre mancano quasi completamente nelle grotte delle regioni fredde. Le forme concrezionali più comuni sono: le stalattiti, forme cilindriche o coniche pendenti dal soffitto, spesso sottili e talora lunghe parecchi metri; le stalagmiti, forme più tozze che si accrescono verso l'alto a partire dal pavimento raggiungendo altezze di m; le colonne, che derivano dalla fusione di una stalattite con una stalagmite; le croste concrezionali, che ricoprono le pareti dei vani, e si prolungano sul pavimento di questi con l'aspetto di colate. Una stalattite comincia a formarsi come un sottile tubicino di calcite; l'acqua che fuoriesce da una fessura della volta scorre all'interno del tubicino e cade goccia a goccia dall'estremità. La calcite si deposita sull'orlo del tubicino come un anellino di tanti piccoli cristalli. Col tempo l'estremità del tubicino si ostruisce e la soluzione, che fuoriesce da fessure situate in prossimità della base, deposita vari strati concentrici attorno al tubicino iniziale che in questo modo si ingrossa e si allunga; di qui la struttura "a tronco d'albero"delle stalattiti. Le stalagmiti, che si formano nei punti dove le gocce d'acqua vanno a cadere sul pavimento, più che una struttura concentrica, tipo stalattite, ne presentano una "a cupole sovrapposte". Poiché le cupole possono prolungarsi ai lati con delle lamine sottili, le forme risultanti sono molto varie e fantasiose. Forme miste Il Fiume Timavo sorge in Croazia e per circa 45 km scorre in superficie sopra un terreno formato da suoli impermeabili. Quando giunge a S. Canziano, là dove comincia il Carso di Trieste, esso inizia il suo viaggio sotterraneo. Scompare una prima volta entrando in un ampia caverna, poi scompare definitivamente all interno di un colossale antro sotto una vasta parete rocciosa strapiombante. Così invisibile, attraverserà tutto il Carso non rivedendo la luce del sole per decine di chilometri, fino a riemergere a S. Giovanni di Duino. 6