Scienze della Terra per le superiori/Il modellamento dovuto a fenomeni atmosferici: differenze tra le versioni

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Dal greco "háls"-"halós" (sale marino) e "klastòs", (rotto). Questo processo è importante in aree costiere rocciose, soprattutto a clima caldo, nelle quali l'acqua marina ad elevato contenuto di sali penetra nelle fratture, discontinuità e porosità della roccia. E' caratteristico anche anche di aree desertiche in cui l'acqua presente nella parte superficiale del terreno evapora velocemente durante il giorno lasciando depositi di sali.Con l'evaporazione dell'acqua, i sali prima in soluzione cristallizzano, e la crescita dei cristalli induce tensioni che concorrono ad ampliare le fratture fino a causare il distacco di schegge di roccia. Questo tipo di alterazione dà luogo a forme caratteristiche a "vasche" subcircolari con profilo emisferico (spesso ''coalescenti'', cioè tendenti ad unirsi in forme complesse lobate); perché il processo di alterazione ha origine da pozze, anche minime, di acqua sulla superficie rocciosa, che tendono ad allargarsi e approfondirsi a "conca". Questo tipo di processo è di fatto simile a quello del gelo/disgelo. I sali più comunemente coinvolti in questo processo sono il cloruro di Sodio (halite), il solfato di Calcio (gesso) e il carbonato di Calcio (calcite).
Dal greco "háls"-"halós" (sale marino) e "klastòs", (rotto). Questo processo è importante in aree costiere rocciose, soprattutto a clima caldo, nelle quali l'acqua marina ad elevato contenuto di sali penetra nelle fratture, discontinuità e porosità della roccia. E' caratteristico anche anche di aree desertiche in cui l'acqua presente nella parte superficiale del terreno evapora velocemente durante il giorno lasciando depositi di sali.Con l'evaporazione dell'acqua, i sali prima in soluzione cristallizzano, e la crescita dei cristalli induce tensioni che concorrono ad ampliare le fratture fino a causare il distacco di schegge di roccia. Questo tipo di alterazione dà luogo a forme caratteristiche a "vasche" subcircolari con profilo emisferico (spesso ''coalescenti'', cioè tendenti ad unirsi in forme complesse lobate); perché il processo di alterazione ha origine da pozze, anche minime, di acqua sulla superficie rocciosa, che tendono ad allargarsi e approfondirsi a "conca". Questo tipo di processo è di fatto simile a quello del gelo/disgelo. I sali più comunemente coinvolti in questo processo sono il cloruro di Sodio (halite), il solfato di Calcio (gesso) e il carbonato di Calcio (calcite).



=== Termoclatismo ===
Le rocce si frantumano se ci sono varie dilatazioni e contrazioni della roccia a causa del riscaldamento e il raffreddamento delle rocce. Questo fenomeno è tipico delle zone desertiche, dove sono più evidenti le escursioni termiche tra il giorno e la notte. Le rocce possono avere un distacco di lamine o scaglie sottili di roccia. Questo tipo di disgregazione è chiamato '''esfoliazione.'''
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Weathering freeze thaw action iceland.jpg|Una roccia fratturata a causa del fenomeno del crioclastismo
Weathering freeze thaw action iceland.jpg|Una roccia fratturata a causa del fenomeno del crioclastismo
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File:Exfoliación del granito.JPG|Cosa può essere successo?
File:Exfoliación del granito.JPG|Cosa può essere successo?
File:Rocher dans massif de Timidjileline 01.JPG|rocce alterate ed erose in ambiente desertico
File:Rocher dans massif de Timidjileline 01.JPG|rocce alterate ed erose in ambiente desertico
File:Haloclastie vasque basalte Hawaii.jpg|Forma d'erosione a vasca da aloclastismo su roccia basaltica (Hawaii)
File:Haloclastie campomoro corse.JPG|Crescita di cristalli di sale in una vasca d'alterazione. Corsica.
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Versione delle 13:37, 5 apr 2021


(premessa) Le forze che modellano la crosta terrestre

I paesaggi terrestri sono il prodotto dell’azione combinata di forze endogene e forze esogene.

Le forze endogene traggono energia dal calore interno della Terra, derivato dal decadimento nucleare di isotopi radioattivi di elementi del nucleo e del mantello terrestre (ad esempio Uranio, Torio e Potassio). Tali forze sono responsabili dell'attività geologica terrestre: dei movimenti delle placche litosferiche e di conseguenza dei fenomeni vulcanici e sismici, oltre che del sollevamento delle catene montuose (orogenesi).

Le forze esogene, invece, sono processi alimentati dell’energia del Sole, che determina il movimento dei venti, dei fiumi, dei ghiacciai, delle onde e delle correnti marine. Il lento e il continuo lavoro degli agenti atmosferici, come il calore solare, il gelo e il disgelo, l’ umidità dell’ aria, provoca l'erosione/degradazione delle rocce. I modellamenti dipendono in notevole misura dal tipo di roccia. Rocce tenere vengono modellate molto più facilmente e velocemente.

Le principali forze esogene che determinano il modellamento sono:

  • Alterazione meteorica (degradazione meteorica - meteorizzazione), causata dall'azione diretta dell'atmosfera terrestre (senza considerare il vento, la pioggia, la gravità). È causata dalle escursioni termiche (termoclastismo, crioclastismo) crescita di cristalli di sali solubili (aloclastismo) e da reazioni chimiche (alterazione chimica). Viene approfondita in questa pagina.
  • Erosione pluviale, causata dall'azione della pioggia. (in questa pagina)
  • Erosione gravitativa, causata dall'azione della forza di gravità. (in questa pagina)
  • bioclastismo, bioerosione, erosione causata dall'azione di organismi viventi (in questa pagina)
  • Erosione fluviale, eolica, glaciale, marina, prodotta dai principali agenti atmosferici (acque correnti continentali, venti, ghiacciai, onde e correnti marine). (vedi le relative pagine)
  • Carsismo, fenomeno prodotto dalla dissoluzione di rocce solubili sotto l'azione degli agenti atmosferici (vedi pagina dedicata).

Processi di alterazione

Le rocce della superficie terrestre sono soggette a modificazioni fisiche e chimiche da parte di diversi processi di alterazione meteorica (o degradazione meteorica o ancora meteorizzazione). Questi processi generalmente iniziano con la percolazione (l'infiltrazione) dell'acqua nelle fratture e nella porosità delle rocce, e sono più intensi quanto più la roccia è prossima alla superficie. L'alterazione meteorica causa la disgregazione e l'alterazione del substrato roccioso (bedrock) attraverso processi meccanici e chimici che creano uno strato superficiale di regolite (insieme di frammenti rocciosi sciolti).

L'alterazione si manifesta in posto: prepara il materiale roccioso sciolto e lo rende disponibile per i successivi processi di trasporto e rielaborazione da parte degli agenti atmosferici (ghiaccio, correnti acquee ed eoliche, onde...) e biologici (microorganismi, piante, animali). L'alterazione non va confusa con l' erosione, che ha origine dai processi di trasporto operati dagli agenti atmosferici, e che verrà trattata in seguito.

I materiali degradati restano in posto per un certo tempo, formando una copertura eluviale che protegge in una certa misura la roccia "fresca" da ulteriori attacchi. L'eluvium può raggiungere anche spessori notevoli (decine di metri), se la presenza di acqua di infiltrazione (in climi umidi) permette alla degradazione di agire in profondità per via chimica e/o fisica. La parte superficiale della copertura eluviale può subire processi di degradazione biologica che lo trasformano in suolo. I suoli sono oggetto di studio della pedologia, che rappresenta il punto di incontro delle scienze geologiche e delle scienze agrarie.

Schema dei processi di alterazione e dei fattori che li controllano.

I fattori primari che controllano l'alterazione sono il clima (ovvero il regime climatico cioè le variazioni climatiche stagionali) e la geomorfologia (la morfologia del territorio). Questi fattori a grande scala controllano la temperatura, la disponibilità di acqua e il chimismo delle acque.

Questi ultimi sono all'origine dei principali processi di alterazione:

  • Alterazione fisica
    • Crioclastismo (azione del gelo/disgelo)
    • Termoclastismo (fluttuazioni di temperatura)
    • Aloclastismo (crescita di cristalli di sali solubili in acqua)
  • Alterazione chimica
    • Soluzione
    • Idrolisi
    • Ossidazione


Alterazione fisica

Crioclastismo

Il crioclastismo (dal greco "kryos", "ghiaccio" e klastòs "rotto", in inglese frost weathering) è il processo di disgregazione meccanica di una roccia causato dalla pressione provocata dall'aumento di volume dell'acqua contenuta entro le fratture e la porosità naturale della roccia, quando questa gela. Quando l'acqua congelando diventa ghiaccio, il suo volume aumenta del 8.7%, generando una pressione sufficiente a spezzare la roccia o comunque a indebolirne la coesione, soprattutto se la roccia è satura d'acqua (cioè se l'acqua riempie completamente gli spazi vuoti all'interno della roccia). Con cicli ripetuti di gelo-disgelo, la roccia si disgrega in frammenti (clasti): questo processo è tipico delle zone a clima freddo (anche stagionale) in cui vi sono escursioni termiche attorno a 0 °C che continuamente inducono cambi di stato fisico all'acqua presente (come aree montuose ad altitudine elevata nelle regioni temperate o aree alle alte latitudini, polari e circumpolari). I frammenti, per il tipo di azione meccanica, hanno spigoli vivi, spesso taglienti.

Termoclastismo

Dal greco "thermon" (calore) e "klastòs", rotto. Le fluttuazioni cicliche (diurne) di temperatura giocano un ruolo importante nella disgregazione fisica delle rocce, soprattutto nelle regioni aride (desertiche) a clima caldo, dove si hanno escursioni rapide e ampie (decine di gradi) tra notte e giorno. Il riscaldamento genera una dilatazione, con aumento di volume. Le rocce sono raramente corpi isotropi (al cui interno le proprietà fisiche non variano con la direzione): spesso sono composte da diversi tipi di minerali o hanno comunque discontinuità interne (come ad esempio la stratificazione), e questo influenza anche la distribuzione interna delle loro proprietà fisiche (come la durezza, l'elasticità, la dilatazione termica etc.), che hanno grandezze diverse in direzioni diverse. Questo porta le diverse parti costituenti la roccia sottoposte a variazioni di temperatura a espandersi e contrarsi in misura diversa e questo facilita la creazione di micro-fratture che si ampliano gradualmente fino alla disgregazione della roccia stessa. Inoltre, le rocce non hanno generalmente una conducibilità termica elevata (sono cioè tendenzialmente degli isolanti termici): questo vuol dire che tra la parte superficiale (alcuni millimetri) e la parte interna vi possono essere parecchi gradi di differenza e quindi una risposta diversa alle fluttuazioni di temperatura in termini di dilatazione termica ; questo con ripetuti cicli di riscaldamento e raffreddamento provoca microfratture parallele alla superficie della roccia. Il risultato di questi processo è il distacco di lamine o scaglie sottili di roccia. Questo tipo di disgregazione è chiamato esfoliazione.

Aloclastismo

Dal greco "háls"-"halós" (sale marino) e "klastòs", (rotto). Questo processo è importante in aree costiere rocciose, soprattutto a clima caldo, nelle quali l'acqua marina ad elevato contenuto di sali penetra nelle fratture, discontinuità e porosità della roccia. E' caratteristico anche anche di aree desertiche in cui l'acqua presente nella parte superficiale del terreno evapora velocemente durante il giorno lasciando depositi di sali.Con l'evaporazione dell'acqua, i sali prima in soluzione cristallizzano, e la crescita dei cristalli induce tensioni che concorrono ad ampliare le fratture fino a causare il distacco di schegge di roccia. Questo tipo di alterazione dà luogo a forme caratteristiche a "vasche" subcircolari con profilo emisferico (spesso coalescenti, cioè tendenti ad unirsi in forme complesse lobate); perché il processo di alterazione ha origine da pozze, anche minime, di acqua sulla superficie rocciosa, che tendono ad allargarsi e approfondirsi a "conca". Questo tipo di processo è di fatto simile a quello del gelo/disgelo. I sali più comunemente coinvolti in questo processo sono il cloruro di Sodio (halite), il solfato di Calcio (gesso) e il carbonato di Calcio (calcite).


Erosione chimica (alterazione)

Alcune sostanze come l'acqua o l'ossigeno possono causare della reazioni chimiche nei minerali delle rocce, causando una erosione chimica detta alterazione.

Acqua

L'acqua è sempre presente nell'atmosfera come vapore acqueo, oppure bagna le rocce durante una pioggia. In ogni caso l'acqua può sciogliere alcuni sali presenti nelle rocce o alterare alcuni minerali delle rocce. La roccia viene quindi erosa chimicamente.

Acqua acida

Quando l'acqua viene resa leggermente acida a causa di sostanze inquinanti o semplicemente per la presenza nell'atmosfera di CO2 (anidride carbonica), essa diventa in grado di sciogliere le rocce calcaree, causando ad esempio il fenomeno del carsismo (approfondito in una pagina a parte). Le radici delle piante e i microorganismi del terreno rilasciano sostanze che acidificano il terreno favorendo lo scioglimento delle rocce calcaree (biocarsismo).

Ossigeno

L'ossigeno costituisce il 20% circa dell'atmosfera terrestre ed è una sostanza in grado di ossidare (l'ossidazione è una reazione chimica) alcuni minerali soprattutto quelli contenente ferro, formando ossidi e idrossidi, di colore giallo, rosso o marrone. Le rocce vengono quindi alterate chimicamente.

Modellamento causato dalla pioggia e dal suo ruscellamento

piramidi di terra
calanchi

Le precipitazioni atmosferiche agiscono sulle rocce con un'azione meccanica. Il ruscellamento è lo scorrimento in superficie dell'acqua. Questo fenomeno rimuove grandi quantità di detriti. L' efficacia dell'erosione dipende da:

  • tipo di roccia (più la roccia è tenera, più facile è la sua erosione)
  • l'intensità delle precipitazioni (più sono intense, maggiore è l'erosione)
  • la permeabilità del terreno (se è molto permeabile il ruscellamento non avviene)
  • la pendenza (maggiore è la pendenza e più veloce è il ruscellamento)
  • la copertura vegetale (se è presente protegge le rocce).

Gli effetti del ruscellamento sono ben visibili nei seguenti fenomeni:

  • i calanchi: rocce di argilla, una roccia tenera, che si presentano con profondi solchi nei quali non riesce a crescere nessuna vegetazione. Sembra una catena montuosa in miniatura.
  • piramidi di terra: alti pinnacoli di terra sovrastati da una masso. Si formano soprattutto su sedimenti morenici.
  • valle a V: l'erosione del fondovalle avviene a causa del fiume, ma i versanti sono per lo più modellati dal ruscellamento e dalla gravità.

Erosione gravitazionale

La semplice forza di gravità trascina verso il basso tutto ciò che non è saldamente ancorato al suolo. Agisce quindi soprattutto nei versanti molto inclinati. Si combina con tutti gli altri tipi di erosione, poiché trascina in basso i detriti che altri fenomeni hanno prodotto (nella foto, la gravità trascina in basso i detriti prodotto dal crioclastismo)

Erosione causata da organismi (bioclastismo)