Università Mediterranea di Reggio Calabria – Facoltà di Ingegneria
VI
DINAMICA ESOGENA
La superficie terrestre rappresenta una superficie-limite, sede
dell’interferenza tra processi della dinamica dell’atmosfera,
dell’idrosfera, della litosfera e della biosfera (fisici, chimici, biologici
e umani).
Atmosfera: Involucro
gassoso che circonda la
terra.
Idrosfera: Insieme di
tutta le acque della
Terra, comprendente
oceani, acque
superficiali dei
continenti, falde idriche
e acqua nell’atmosfera.
Litosfera: Strato
roccioso più esterno.
Biosfera: insieme di
tutti gli organismi
viventi della Terra e
degli ambienti con cui
essi interagiscono.
PROCESSI GEODINAMICI
Processi che contribuiscono a modificare la forma della superficie
terrestre:
¤ Processi endogeni (movimenti crostali, plutonismo, attività
tettonica, vulcanismo);
¤ Processi esogeni (alterazione e disfacimento delle rocce,
pedogenesi, erosione s.l., sedimentazione).
Processi esogeni
legati all’atmosfera, biosfera, idrosfera
Agenti del modellamento
Aria, Acqua, Gravità, Uomo determinano fenomeni di frantumazione e
alterazione delle rocce. Con il loro movimento operano: trasporto di
detriti, fenomeni di erosione e di deposizione.
Condizioni climatiche
Caldo, freddo, umidità e aridità favoriscono l’alterazione e l’erosione
delle rocce. Presenza e tipo di vegetazione.
Processi endogeni
+
processi esogeni + clima
Forme
terrestre
del
rilievo
Processi endogeni + esogeni + clima
- Esempio STROMBOLI -
Processi endogeni:
eruzioni magmatiche
serie di depositi vulcanici
Processi esogeni:
gravità, acque correnti diffuse e
incanalate, uomo
Condizioni climatiche:
clima temperato
(PENDOGENI+PESOGENI+CCLIMA)=
= Forma osservata
SCHEMA DELLE CAUSE DEI PROCESSI GEOMORFOLOGICI
Tettonica
Dinamica (orogenesi)
Statica (fratturazione, f
Fattori strutturali
Litologia
+
Cause
dei processi
geomorfologici
Agenti del modellamento
Composizione
Coesione
Fragilità, ecc.
Gravità
Acqua
Vento
Uomo
+
Dirette
Precipitazione
Temperatura
ecc.
Condizioni climatiche
Indirette
Vegetazione
Pedogenesi
Alterazione (“weathering”) = processo distruttivo dei
minerali e delle rocce a seguito dell’esposizione
agli agenti atmosferici
PROCESSI DI ALTERAZIONE
Alterazione (“weathering”) per:
I)
DISINTEGRAZIONE FISICA;
prevalente nei climi aridi o
nelle regioni artiche e di alta
montagna
II) DECOMPOSIZIONE CHIMICA.
prevalente nei climi caldoumidi.
(Processi di alterazione)
I - DISINTEGRAZIONE FISICA
Principali azioni di disintegrazione:
- congelamento ed espansione dell’acqua nei giunti o in altre cavità
all’interno della massa rocciosa (crioclastismo);
- cicli alternati di espansione/contrazione termica (termoclastismo);
- accrescimento di cristalli di minerali salini (aloclastismo);
- spinta esercitata dalle radici delle piante nei giunti in roccia ed
azioni di aerazione e miscelamento del suolo ad opera di animali
(vermi, insetti, alcuni mammiferi) (bioclastismo).
EFFETTI
Frammentazione e progressiva diminuzione delle dimensioni dei
singoli elementi di roccia.
(Processi di alterazione)
II - DECOMPOSIZIONE CHIMICA
Principali reazioni:
- Soluzione: da CO2 (atmosferica, o derivante dal decadimento
delle sostanze organiche) e conseguenti processi carsici; da SO3
e altri ossidi, contenuti nelle “piogge acide”;
- Ossidazione e idratazione: su pirosseni, anfiboli, magnetite,
pirite, olivina, …, in suoli ben aerati, con formazione di ossidi
di ferro (ematite, limonite);
- Idrolisi: attacco dei feldspati contenuti nelle rocce (ad es.
graniti, ecc.), in particolare in climi caldo-umidi, con formazione
di minerali argillosi, ioni (K, Na, Ca, Fe, Mg) e dissoluzione
della silice.
==>
(Processi di alterazione)
[da Pipkin et al., 2005]
PROCESSI DI EROSIONE (S.L.)
in ambiente glaciale e periglaciale
nei versanti
in ambiente fluviale
in ambiente lacustre
in ambiente desertico (eolica)
in ambiente costiero
in ambiente subacqueo
I FENOMENI DI EROSIONE s.l. comprendono:
erosione s.str.;
movimenti di massa (frane).
Università Mediterranea di Reggio Calabria – Facoltà di Ingegneria
Ambiente montano
Università
Mediterraneatipiche
di Reggio Calabria
– Facoltà di Ingegneria
Forme
del terreno
dell’ambiente
montano
Corso di Geologia Applicata – Maria Clorinda Mandaglio
1
2
3
Trasporto di materia per movimenti di massa
(flussi, scivolamenti, slump, creep);
formazione di terrazzette; ruscellamento
e azione delle acque subsuperficiali.
4
5
Erosione spondale; crolli, slumping.
Trasporto di materiale lungo
l’asse vallivo per flusso
incanalato; periodici
sovralluvionamenti e corrosioni.
5
P IEDE DEL PENDIO Z ONA COLLUVIALE
U NGHIA DEL PENDIO 6
Z ONA ALLUVIONALE
Lim
S PONDA FLUVIALE
7
L ETTO
fo rm ite a p
8 FLUVIALE
a zio p ro sim
a tivo
ne
9
d i su
o li
Deposizione alluvionale; filtrazione.
4
Deposizione di materiale per
movimenti di massa e dilavamento
superficiale; formazione di conoidi,
trasporto di materiale; creep; azione
delle acque superficiali.
Z ONA SOMMITALE
DI FILTRAZIONE
2
Crolli, scivolamenti; alterazione chimica e fisica.
1
Soil creep; formazione di terrazzette
Z ONA DI
DISPLUVIO
Eluviazione meccanica e chimica per movimenti
laterali subsuperficiali dell’acqua.
Pedogenesi associata a movimenti dell’acqua
verticali subsuperficiali, nell’unità suolo.
Modello ipotetico di versante
3
P ENDIO CONVESSO Z ONA DI CREEP
S CARPATA DI
DISTACCO
Le frecce indicano direzione
ed intensità relativa di movimento
del substrato roccioso alterato e
dei terreni di copertura per effetto
dei processi morfodinamici dominanti
Indica movimenti in
direzione dell’asse vallivo
P ENDIO MEDIO Z ONA DI TRASPORTO
di
s
6
7
8
9
Ambiente di medio-alta montagna
Frana per crollo di massi da una
parete calcarea
Frana per scorrimento rotazionale
al limite di un corpo stradale
[da Bell, 1998, 2001]
Ambiente di media
montagna: versante
interessato da fenomeni di
erosione lineare, in fase di
degradazione verso
fenomeni di erosione
diffusa (areale).
Ambiente di medio-bassa montagna: testata di un vallone
interessato da estesi fenomeni di erosione diffusa.
Valle intramontana: corso d’acqua ad andamento meandriforme,
interessato da fenomeni di erosione di sponda e di (temporaneo)
deposito di alluvioni grossolane.
Processi di demolizione del rilievo (“mass wasting”)
EVOLUZIONE TEMPORALE:
I. iniziale incisione del rilievo da parte dei fiumi e dei torrenti;
II. successiva, progressiva diminuzione del gradiente topografico;
III. peneplanazione finale.
Erosione superficiale dovuta alla pioggia
La perdita di suolo (“soil loss” – SL) dovuta alla pioggia su un
versante dipende da numerosi fattori:
climatici,
idrologici,
morfologici,
geologici s.l. (litologici, strutturali, geotecnico-geomeccanici),
vegetazionali,
ed è rappresentabile con l’espressione (generica)
SL = f(ER, ES)
in cui: ER = erosività della pioggia (capacità di causare erosione);
ES = erodibilità del suolo (suscettibilità ad essere eroso).
In termini quantitativi, l’erosione (quantità di materiale eroso – Soil
Loss SL) è principalmente dovuta all’azione delle acque di
scorrimento superficiale.
L’azione erosiva della pioggia si sviluppa secondo le seguenti
modalità:
a) distacco e movimento di singole particelle a seguito dell’impatto
da parte delle gocce di pioggia (“raindrop erosion”)
EROSIONE LOCALIZZATA
(“LOCALIZED EROSION”)
b) distacco e trasporto delle particelle da parte delle acque di
scorrimento superficiale (“surface runoff”),
inizialmente come erosione superficiale ad opera di una lama
d’acqua (“overland sheet flow erosion”),
successivamente come erosione lineare, con formazione
dapprima di rigagnoli (“rill flow erosion”),
infine confluenti in canali d’erosione (“gully erosion”)
EROSIONE A SCALA DI VERSANTE
(“SLOPE SIZE EROSION”)
c) confluenza finale nel corso d’acqua al piede del versante.
Modalità e forme di erosione da pioggia su un versante
Erosione in rigagnoli (rill erosion)
Erosione in canali (gully erosion)
Erosività della pioggia (“rainfall erosion”)
In generale,
ER = f(I, t, d, Ek)
dove: I = intensità di pioggia,
t = durata della pioggia,
d = diametro delle gocce di pioggia,
Ek = energia cinetica;
il prodotto I t rappresenta la precipitazione totale.
Condizioni per lo scorrimento superficiale dell’acqua di pioggia:
□ intensità I > Iinf ;
□ durata t sufficiente a saturare il suolo superficiale.
Effetti dell’impatto delle gocce di pioggia sul suolo:
formazione di microcrateri e spostamento laterale delle singole
particelle di suolo;
leggera compattazione superficiale, con formazione di una crosta
(1÷2 mm) e conseguente diminuzione della permeabilità, che a
sua volta favorisce lo scorrimento dell’acqua in superficie.
Erodibilità del suolo (“soil erodibility”)
Valutazione di ES: problema complesso, dovuto a:
♦ FATTORI IDRAULICI (ridotto spessore della pellicola d’acqua
superficiale – distribuzione della velocità – viscosità e densità del
fluido carico di sedimenti – rugosità della superficie);
♦ FATTORI GEOTECNICI (granulometria del suolo – coesione e sua
variazione con il contenuto d’acqua fino a saturazione);
♦ FATTORI AGRONOMICI (tipo e densità della copertura vegetale,
perenne o stagionale).
Conseguenze dell’erosione su un versante:
==> asportazione di materiale, produzione e trasporto di detriti,
tendenza alla “regolarizzazione” del versante.
Evoluzione di una parete rocciosa in un versante regolarizzato:
A) con formazione di una falda detritica al piede (F);
B) con contemporanea asportazione dei detriti da parte delle acque
correnti in superficie.
Effetto
[da Castiglioni, 1975]
Effetto
Corso d’acqua interessato da fenomeni di deposito di detriti grossolani.
Erosione accelerata di versante correlata all’azione dilavante
delle acque, in aree in cui affiorano terreni argillosi
CALANCHI: vallecole strette dai versanti molto ripidi e privi di
vegetazione separate da creste. Le vallecole confluiscono in vallecole
via via di dimensioni maggiori. Si sviluppano in seguito a fenomeni di
imbibizione ed essiccamento su terreni a scarsa permeabilità.
