Weathering
DISGREGAZIONE FISICO-MECCANICA ALTERAZIONE CHIMICA ALTERAZIONE PER PROCESSI BIOLOGICI Soluzione Idratazione Perdita di carico (esfoliazione) Crioclastismo Termoclastismo Essiccamento Aloclastismo Ossidazione e riduzione Carbonatazione Idrolisi Chelazione Effetti biomeccanici (radici delle piante ed organismi limivori/litofagi)
Schema di Louis Peltier (1950) sulle relazioni esistenti fra velocità di disgregazione fisico-meccanica ed alterazione chimica e parametri come temperatura e precipitazioni meteoriche
Perdita di carico (esfoliazione): processo di dilatazione e progressiva distruzione di corpi rocciosi favorita dai sistemi di fratturazione e dai giunti di stratificazione e legato alla perdita di pressione in superficie (es. erosione) Crioclastismo: processo di disgregazione legato a fenomeni di gelo e disgelo dell acqua nelle fratture (frost shattering) Termoclastismo: processo di disgregazione dei corpi rocciosi favorita dalle marcate escursioni termiche diurne (soprattutto nei climi desertici) e da anisotropie mineralogiche dei corpi rocciosi Essiccamento: fenomeno di crepacciatura soprattutto a spese di terreni argillosi, legato a progressivi cicli di umidificazione ed essiccamento Aloclastismo: processo di disgregazione di masse rocciose tipico soprattutto delle zone costiere e degli ambienti aridi, legato alla presenza e alla progressiva cristallizzazione di sali nelle fratture
Esempio di processo di esfoliazione Esempio di processo di esfoliazione
Forme bizzarre di disgregazione meccanica legate in questo caso solamente all azione meccanica esercitata dal vento (Death Valley National Park, Arizona, USA)
Frammenti di roccia prodotti da termoclastismo in ambiente desertico poi successivamente rimodellati dall erosione eolica
Cavernous weathering of granite on the island of Paros, Greece. This sort of weathering is common along many coastlines and probably results from deposition of salt in cracks (salt wedging).
Soluzione (o dissoluzione): fenomeno attraverso cui i sali minerali vengono semplicemente disciolti in acqua in ioni e cationi; tra i più comuni NaCl KCl CaSO 4 - CaSO 4. 2H 2 O (gesso) e in parte anche CaCO 3
Fenomeno di soluzione in rocce calcaree per effetto di acqua stagnante Erosione per dissoluzione di una roccia calcarea ad opera delle acque meteoriche in ambiente desertico
Idratazione: processo intermedio fra degradazione fisica e alterazione chimica; si verifica quando i minerali assorbono acqua nella loro struttura senza modificare la propria composizione chimica. Un esempio il solfato di calcio CaSO 4 che diventa gesso CaSO 4. 2H 2 O oppure il passaggio dall ematite Fe 2 O 3 alla limonite 2Fe 2 O 3. 3H 2 O oppure ancora semplici sali che assorbono acqua nella loro struttura con conseguente modificazione e successiva frammentazione dell intero apparato. Fenomeno di idratazione in terreni argillosi
Ossidazione e riduzione: Ossidazione: fenomeno che dalla combinazione di minerali ed l ossigeno presente nell aria o nell acqua conduce alla produzione di ossidi ed idrossidi (per perdita di elettroni): esempio dallo ione ferroso (Fe +2 ) allo ione ferrico (Fe +3 ). Tipico è il passaggio dalla pirite (ferro bivalente) al solfato di ferro (ferro trivalente) attraverso la reazione: FeS 2 = FeSO 4 Riduzione: fenomeno che si verifica nei suoli o nelle rocce in seguito alla perdita di ossigeno ad opera di batteri anaerobi. Esempio di ossidazione
Carbonatazione: processo (alla base dei fenomeni carsici) che porta alla corrosione delle rocce carbonatiche (calcari e e dolomiti) in presenza di anidride carbonica (presente nell aria ma soprattutto nei suoli). La reazione tipica di doppio scambio: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Ca(HCO 3 ) 2
Idrolisi: fenomeno di alterazione chimica che coinvolge essenzialmente le rocce composte da silicati (K-feldspati, plagioclasi essenzialmente); questi minerali vengono attaccati dall acqua in quanto parzialmente scissa in ioni H + e OH - (ma anche in presenza di CO 2 ). Il risultato è la decomposizione della molecola dei silicati. In seguito a questi processi e a conseguenti processi di dilavamento di minerali allo stato di soluzione ionica o colloidale si può arrivare alla formazione di nuovi silicati in particolare della famiglia delle argille (caolinite, montmorillonite, illite ecc.) e alla formazione anche di minerali residuali insolubili. Esempi classici di idrolisi sono: 1) L idrolisi dei feldspati detta anche alterazione argillosa o siallitica ; tipico è il passaggio da ortoclasio (k-feldspato) a caolinite. 2KAlSi 3 O 8 + 2H 2 CO 3 + 9H 2 O > Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 + 4H 4 SiO 4 + 2K + + 2HCO 3 - ortoclasio caolinite 2) L alterazione alluminosa o allitica: si verifica generalmente nei climi caldo-umidi e consiste nella separazione della silice SiO 2 che va in soluzione colloidale, dall allumina Al 2 O 3 che solitamente rimane come prodotto insolubile.
Alterazione per processo di idrolisi in una roccia granitica
Ø Ø Ø Ø Quartz - slow process and largely ineffective. Quartz remains quartz. Grains are rounded. Feldspar - weathers to clay with the cations Na, Ca, and K going into solution. Clays that can form include kaolinite (pure aluminum silicate), illite and montmorillonite. Factors which dictate clay formation are (a) climate; (b) time; (c) parent material. Muscovite - Same as above Ferromagnesian minerals - weather to clay plus highly insoluble iron oxides, essentially varieties of limonite (rust).
Suscettibilità inversa ala Serie di Bowen: più è alta la temperatura di formazione del minerale, più diventa instabile, più è erodibile
Chelazione: processo che porta alla rimozione di ioni metallici (Al, Fe, Mn) dalle rocce attraverso l azione di acidi organici come ad esempio gli acidi umici, fino a formare complessi metallici solubili; gli agenti chelanti possono essere i prodotti di decomposizione delle piante, o anche le secrezioni prodotte dalle radici. Weathering biologico : combinazione di processi chimici e meccanici legati all azione degli organismi viventi; effetti meccanici possono essere quelli prodotti dalla crescita delle radici delle piante all interno delle fratture della roccia. Organismi come i licheni dopo la morte possono poi (a causa del loro colore scuro) favorire una sorta di weathering termico. Ulteriore esempio è fornito da organismi come i litodomi (o organismi litofagi) capaci di mangiare la roccia e favorire la disgregazione.