La chimica del carsismo

IL CARSISMO
Il carsismo (il nome di questo complesso di fenomeni geomorfologici deriva dalla regione
del Carso, in Friuli) è presente nelle Marche in vari tratti dell’Appennino, ma assume le sue
forme più spettacolari nelle grotte di Genga (aperte al pubblico nel 1974).
I fenomeni carsici si verificano solo se esistono particolari condizioni:
 L’ambiente deve essere caratterizzato da un clima temperato-umido, quindi da
precipitazioni atmosferiche discretamente abbondanti (meglio ancora se esistono
dei corsi d’acqua permanenti).
 Devono esserci rocce di natura calcarea (costituite cioè, in prevalenza, da CaCO 3)
provviste di fratture attraverso le quali l’acqua possa penetrare in profondità.
In tali condizioni, l’acqua delle piogge o dei fiumi può arricchirsi di anidride carbonica
(CO2), gas presente in atmosfera, e conseguentemente di acido carbonico (H2CO3)
secondo la seguente reazione chimica:
H2O + CO2 → H2CO3
L’acido carbonico è un acido debole, poco corrosivo, ma a lungo andare è in grado di
reagire con il bicarbonato di Calcio (insolubile in acqua) delle rocce presenti nell’ambiente
per dare origine ad un altro sale, il bicarbonato di Calcio [Ca(HCO 3)2], secondo la
seguente reazione:
H2CO3 + CaCO3 → Ca(HCO3)2
Il bicarbonato di Calcio è un sale instabile ma molto solubile in acqua. Esso viene quindi
facilmente trasportato dalle acque in soluzione. L’acqua, come dicevamo, grazie alla
presenza di spaccature naturali nelle rocce che formano l’ambiente fisico, può penetrare in
profondità dove, in tempi lunghissimi, è in grado di ampliare tali spazi e trasformarli in vere
e proprie grotte.
Le grotte di Genga si sono originate a cause del lentissimo lavoro di erosione carsica
effettuato dal fiume Sentino, che milioni di anni fa scorreva circa 200 metri sopra il livello
attuale del suo alveo.
All’interno delle grotte, grazie all’incessante scorrere dell’acqua, si verifica la deposizione
del carbonato di Calcio insolubile a seguito dell’inversione delle reazioni chimiche prima
ricordate. Infatti, l’acqua tende, lungo le pareti delle grotte, a spandersi in veli di spessore
sottilissimo. Viene così favorita l’evaporazione dell’acqua stessa (anche a causa della
temperatura mediamente più alta all’interno delle grotte, rispetto a quella dell’ambiente
esterno) e il rilascio dell’anidride carbonica, secondo la seguente reazione chimica:
Ca(HCO3)2 → H2O (evapora) + CO2 + CaCO3 (concrezioni)
Il carbonato di Calcio insolubile, quindi, si trasforma nelle meravigliose concrezioni di
alabastro, nelle stalattiti (formazioni rocciose che pendono dal soffitto della grotta) e nelle
stalagmiti (concrezioni che “crescono” dal pavimento della grotta) che è possibile
ammirare a Genga.
Il carsismo di Frasassi
Nell’area di Frasassi le grotte sono note da tempo, ma solo nel 1971 venne scoperto lo
spettacolare complesso carsico della Grotta del Fiume – Grotta del Vento. Tale apparato
ipogeo si sviluppa per oltre 25 Km, tra i 200 e i 500 m di altezza s.l.m., all’interno dei ripidi
versanti della Gola di Frasassi.
La classica reazione chimica:
CaCO3 + H2O + CO2
Ca(HCO3)2
secondo la quale il calcare (poco solubile) viene trasformato dall’acqua, resa acidula dalla
presenza di anidride carbonica (contenuta nell’atmosfera e nel suolo), in bicarbonato di
calcio (solubile), non giustifica le dimensioni del fenomeno carsico dell’area. Quest’ultimo
può essere spiegato dalla più recente teoria della “miscelazione delle acque”, che prende
in considerazione anche le acque sulfuree.
La miscelazione delle acque
Il fenomeno del carsismo dell’area è causato, secondo le moderne teorie, da una
miscelazione delle acque, più precisamente le acque in oggetto sono due:
a) le acque sulfuree di origine profonda;
b) le acque bicarbonatiche di provenienza meteorica (cioè dalle precipitazioni
atmosferiche).
Infatti quando l’acido solfidrico H2S emanato dalle acque di tipo a) incontra l’ossigeno (O 2)
derivante dalle acque ossigenate di tipo b), avviene la seguente reazione:
H2S + 2O2
H2SO4 (acido solforico)
Il prodotto della reazione è l’aggressivo acido solforico. Questo successivamente, in
presenza di acqua, corrode la roccia calcarea trasformandola in gesso:
H2SO4 + CaCO3 + H2O
Calcite
CaSO4 ∙ 2 H2O + CO2
Gesso
Il gesso è più solubile del calcare e quindi, una volta allontanato dalle acque, lascerà delle
cavità.