Il carsismo è un processo di erosione chimica che si sviluppa :

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1 Il carsismo è un processo di erosione chimica che si sviluppa : in presenza di rocce solubili: - rocce evaporitiche (gesso, salgemma); - rocce carbonatiche (calcari, dolomie, marmi ). in presenza di acqua: - zone temperate, tropicali etc (attuali o passate). in presenza di condizioni strutturali e tessiturali favorevoli: - porosità secondaria (fratture, stratificazione...); - permeabilità (capacità di lasciar passare l acqua).

2 In presenza di rocce calcaree, la reazione (reversibile) è: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca HCO 3 - bicarbonato di calcio Ca(HCO 3 ) 2 La quantità di un gas sciolto nell acqua dipende dalla pressione e dalla temperatura: legge di Henry L aumento di pressione e la diminuzione di temperatura fanno aumentare la quantità di gas disciolto in acqua Importanza del fattore CLIMA

3 SOLUBILITÀ DEI MINERALI IN ACQUA Con piccole quantità di CO 2 disciolto (PCO 2 = 0,001 bar) e a temperatura di 25 C diversi minerali sono più o meno solubili: - calcite: 60 mg/l - dolomite: 50 mg/l - quarzo: 12 mg/l - gesso: 2400 mg/l - salgemma: mg/l Grotta di Frasassi, Genga, Marche, Italia (foto J. De Waele)

4 SOLUBILITÀ DEI MINERALI IN ACQUA Quando invece la PCO 2 è più alta (0,1 bar), alla stessa temperatura la solubilità dei carbonati aumenta notevolmente: - calcite: 400 mg/l - dolomite: 300 mg/l mentre quella degli altri minerali non varia. Cascata di tufa sul Verdon, Francia (foto J. De Waele)

5 IL BIOSSIDO DI CARBONIO (CO 2 ) NEI SUOLI La CO 2 presente nel suolo è la più importante fonte di questo gas che rende le acque aggressive per le rocce carbonatiche. La quantità di CO 2 in un suolo dipende da una serie di fattori: -La porosità del suolo; -L attività biologica; -La temperatura -La pressione -La presenza di altri acidi -La miscelazione con altre soluzioni

6 L ANIDRIDE CARBONICA (CO 2 ) NEI SUOLI la quantità di CO 2 nei suoli dipende dal tipo di substrato e di suolo, dal clima e dalla stagione. In suoli ben sviluppati le attività biologiche, responsabili per la produzione della CO 2, sono molto intense soprattutto nell orizzonte B.

7 L ANIDRIDE CARBONICA (CO 2 ) NEI SUOLI Le stesse attività si intensificano per temperature superiori ai 20 C, mentre rallentano a temperature basse. CO 2 quindi viene prodotta a livello del suolo soprattutto durante la stagione calda, rallentando durante la stagione fredda. Nell emisfero nord le massime concentrazioni di CO 2 nell aria di grotta si riscontrano durante l estate (luglio-settembre), mentre le minime corrispondono ai mesi di gennaio-marzo. Processo carsico Società Speleologica Italiana 2009

8 LA TEMPERATURA Con PCO 2 = 0,03% a 25 C si sciolgono 55 mg/l di CO 2 nell acqua. Abbassando la temperatura a 0 C tale valore aumenta fino a 75 mg/l. Questo è dovuto al fatto che la CO 2 è più solubile in acqua a temperatura più bassa.

9 LA PRESSIONE Un aumento nella pressione idrostatica fa incrementare la solubilità della CO 2 e conseguentemente del carbonato in acqua. Questo processo si verifica negli acquiferi, con aumenti della solubilità di circa 6 mg/l per ogni 100 metri di colonna d acqua.

10 Classificazione delle forme carsiche

11 Forme carsiche di superficie (epigee) Zona vadosa Forme carsiche ipogee Interfaccia freaticovadosa Zona freatica

12 Microforme Scannellature vaschette Forme carsiche epigee 1 metro Macroforme

13 Microforme

14 L acqua viene smaltita per via sotterranea, preleva dai versanti del materiale che trasporta sul fondo della dolina: colluvione. La dissoluzione continua all interfaccia roccia-colluvione Macroforme: Doline La dolina è una depressione nel paesaggio carsico, circondata da rilievi

15 Vari tipi di doline

16 sinkhole

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18 Le doline hanno una forma tondeggiante perché si impostano in corrispondenza di incroci di faglie o fratture (zone di debolezza) La dissoluzione è controllata dalle discontinuità

19 Altre macroforme carsiche epigee: valli cieche, valli secche, inghiottitoi Un paesaggio carsico è caratterizzato da un caos idrografico superficiale, le acque vengono assorbite da fratture e inghiottitoi, che possono anche trovarsi sul fondo delle doline. Non ci sono veri e propri corsi d acqua.

20 Il Bussento nel Cilento è, dopo il Timavo in Friuli, il caso più spettacolare di fiume sotterraneo

21 Inghiottitoi

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23 Canyon carsico

24 So Gorropu, Sardegna

25 Macroforme: i polje Campi tettono-carsici, endoreici, ampie depressioni chiuse con profondità elevata, tale da far escludere l azione della sola dissoluzione

26 Il fondo del polje può essere occupato da un lago stagionale

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30 Massiccio del M. Cervati (Cilento)

31 Piani d Ischia (M. Terminio)

32 Valle morta Valle cieca

33 Forme carsiche ipogee Nelle zone a clima temperato, le soluzioni si saturano con concentrazioni più alte di CaCO 3 e giungono in sottosuolo ancora aggressive, dando luogo al ricco sviluppo di forme ipogee

34 Infiltrazione concentrata In rocce carbonatiche l infiltrazione -e la dissoluzione- avvengono lungo le discontinuità. Crepacci carsici nel Rosso ammonitico, Veneto, Italia (foto U. Sauro)

35 Infiltrazione diffusa dove le rocce carbonatiche sono coperte da uno strato permeabile (un suolo, uno strato di sabbia) l infiltrazione avviene diffusamente attraverso questo strato. Le acque alla loro entrata nella roccia carbonatica sono in genere ancora sottosature e in grado di sciogliere la roccia in modo efficace, almeno nei primi metri. La presenza di vegetazione rende le soluzioni più aggressive, perché arricchite di acidi humici

36 I FATTORI CHE INFLUENZANO LA SPELEOGENESI Fattori geologici: - passivi; - attivi. Fattori climatici: - precipitazioni; - temperatura. Fattori biologici: - attività biologica (produzione di CO 2 ). Grotta di Is Angurtidorgius, Sardegna, Italia (foto G. Pani)

37 I FATTORI GEOLOGICI PASSIVI Litologia: - tipo di roccia (calcare, dolomia, gesso, sale, quarzite); - porosità Struttura: - superfici di strato; - fratture, faglie;

38 I FATTORI GEOLOGICI ATTIVI Morfologia: - pendenza del terreno; - energia del rilievo (dislivello zona assorbente/sorgenti); - tipo di drenaggio superficiale. Idrogeologia: - tipo di alimentazione (diffusa, concentrata, indiretta); - provenienza dell acqua (epigenica, ipogenica);

39 principali zone di infiltrazione

40 Grotte a prevalente sviluppo verticale Zona vadosa Zona freatica Grotte a prevalente sviluppo orizzontale

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42 Grotte orizzontali

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44 LE GROTTE TRAPPOLE DI ACCUMULO Le grotte sono tra i più longevi componenti del paesaggio. Durante tutta la loro esistenza si comportano come trappole di accumulo per: - SEDIMENTI FISICI Fluviali, marini, vulcanici Manufatti - SEDIMENTI BIOLOGICI Materiale organico (pezzi di piante, animali ) Guano - DEPOSITI CHIMICI Speleotemi (concrezioni, mineralizzazioni) Grotta della Colonna Egiziana, Iglesias, Sardegna, Italia (foto P. Forti)

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46 I DEPOSITI CHIMICI I depositi chimici di grotta vengono chiamati genericamente SPELEOTEMI (forme di grotta). Grotta del Fico, Sardegna, Italia (foto P. Forti) Grotta di Castellana, Puglia, Italia (foto P. Forti) I depositi chimici delle grotte Società Speleologica Italiana 2009

47 SPELEOTEMI Grotta di Valdemino, Liguria, Italia (foto F. Facchinetti, Arch. GSB/USB) Grotta di Cabrespine, Francia (foto P. Forti) Jeita Cave, Libano (foto P. Forti) I depositi chimici delle grotte Società Speleologica Italiana 2009

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49 Esempi di speleotemi

50 I travertini

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54 Monti del Matese I MASSICCI CARBONATICI CAMPANI CON MAGGIORE CONCENTRAZIONE DI GROTTE Monti Picentini Monti Alburni Monti del Cervati Monti di Sapri Monte Bulgheria Schema geologico semplificato della Regione Campania: in verde le principali aree carsiche, in marrone i rilievi collinari terrigeni, in viola i distretti vulcanici, in giallo le piane costiere e le conche intermontane