Prof. Elisa Prearo
LST 2007/2008
GEOMORFOLOGIA
Il modellamento della superficie
terrestre
• Le forme del paesaggio sono il risultato della
trasformazione ad opera degli AGENTI ESOGENI che
agiscono sugli ELEMENTI STRUTTURALI
prevalentemente di natura endogena quali catene
montuose, faglie, pieghe, dorsali etc…
• L’aspetto del paesaggio muta nel tempo, ad opera delle
interazioni tra idrosfera, atmosfera, biosfera e le rocce
della litosfera
• La geomorfologia si occupa delle forme del paesaggio
studiando i PROCESSI MORFOGENETICI.
• I meccanismi attraverso i quali si attua la
modificazione del substrato roccioso sono:
degradazione, erosione, trasporto, sedimentazione e
deposito. Operati da:
• ACQUE CONTINENTALI
• EROSIONE E TRASPORTO EOLICO
• MORFOLOGIA DELLE COSTE
• AMBIENTI GLACIALI
N.B. Gli stessi processi esogeni, agendo su substrati
rocciosi diversi, danno forme del paesaggio diverse
anche nelle medesime condizioni di clima e nella
stessa regione geografica
Le forze esogene
• Degradazione meteorica cioè le rocce vengono
frantumate fisicamente o chimicamente. Formazione dei
detriti.
• Erosione cioè i detriti vengono rimossi ad opera di acqua,
vento, ghiacci e gravità, i quali in seguito agiscono come
agenti di trasporto.
• I sedimenti detritici vengono poi trasportati, e il principale
agente è la gravità. Dai rilievi alle depressioni.
• La sedimentazione e il deposito poi dipendono
dall’agente di trasporto e dalle caratteristiche chimicofisiche dell’ambiente. Sono le fasi conclusive, anche se
fenomeni come la subsidenza e i movimenti tettonici
riattivano il ciclo .
Degradazione meteorica
• Alterazione chimica e frantumazione delle rocce
affioranti ad opera di acqua, atmosfera e vento
(agenti esogeni).
• Lenta e selettiva:
− rocce diverse reagiscono in modo diverso
− le stesse rocce possono subire destino diverso
in climi diversi.
• Alterazione chimica
• Degradazione fisica
Processi
Crioclastismo
F
I Termoclastismo
S
I Idroclastismo
C
Aloclastismo
I
Bioclastismo
C
H
I
M
I
C
I
Rocce
Tutte
Tutte
Argillose
Tutte
Tutte
H2 O
Agenti
Zone
Climatiche
Ghiaccio
Si
Crio
Freddoclasti
umide
No Radiazione Termo
Caldosolare
clasti
aride
Acqua
Si
Idroclasti
Umide
Sali
Si
Aloclasti
Varie
No Organismi Bioclasti
Varie
viventi
Acqua
Idratazione
Ossidazione
Idrolisi
Alcune
Alcune
Silicatiche
Si
No
Si
Azioni
biochimiche
Tutte
No
Organismi
viventi
Rocce
Solubili
Si
Acqua e
CO2
Soluzione o
Corrasione
Ossigeno
Acqua
Prodotti
Idrati
Ossidi
Minerali
Residuali
Suoli
Umide
Varie
Caldoumide
Varie
Umide
Alterazione chimica
• Influenzata da fattori quali umidità, precipitazioni e copertura
vegetale. Più intensa in regioni a clima caldo-temperato
umido, meno intensa in climi desertici o polari.
• Viene detta disfacimento e si ha la creazione di nuove specie
mineralogiche, cioè il materiale di partenza è diverso da
quello di arrivo. Le nuove specie sono più stabili nelle nuove
condizioni, diverse da quelle di formazione. Il minerale più
stabile è il quarzo, quello meno stabile è l’olivina.
• Agiscono soprattutto l’acqua e l’ossigeno.
− Idratazione
− Idrolisi
− Dissoluzione
− Ossidazione
Idratazione
• Processo che porta all’addizione di molecole
d’acqua ad un minerale e, in definitiva, alla
formazione di una nuova entità mineralogica.
• L’acqua dipolo si dispone attorno agli ioni
determinando l’idratazione di minerali anidri. Ne
consegue un aumento di volume e diminuzione di
compattezza. Questo tipo di alterazione interessa
soprattutto alcuni ossidi, carbonati, solfati e silicati.
Aumento di volume del 63%
Anidrite
Gesso
CaSO4 + 2H2O
Goethite
Ematite
Fe2O3
ROSSO
>
Fe2O3 ·H2O >
CaSO4 · 2H2O
Limonite
Fe2O3 ·3H2O
GIALLO
Cambiamento di colore al variare
dello stato di idratazione
Idrolisi
• Processo di scissione operato dall’acqua
• Fornisce ioni H
reazioni
+
e OH− che partecipano alle
• Caolinizzazione dei feldspati con formazione
di minerali argillosi
2 KAlSi3O8 + 2H
+
+ 2HCO3− + H2O →
k-feldspato
→ Al2Si2O5(OH)4 + 2K+ + 2HCO3− + 4SiO2
caolinite - minerale argilloso
• Lo ione H+ attacca e sostituisce K+
nella struttura del feldspato
• K+ diventa disponibile come nutriente
delle piante
• OH- viene aggiunto alla struttura del
cristallo
• Le argille, come la caolinite, sono il
prodotto finale dell’alterazione, e sono
stabili sulla superficie terrestre
Weathering di roccia basaltica
Caolinizzazione dei feldspati
Dissoluzione
• Ioni o gruppi ionici posso essere rimossi e allontanati
dall’acqua
• Da milioni a miliardi di anni questo processo è
responsabile della salinità dell’oceano.
• Molti minerali non sono solubili in acqua neutra, ma lo
sono in soluzioni acide o alcaline.
•
L’acqua della pioggia è spesso naturalmente acida per
la CO2 disciolta
• CaCO3 è solubile in soluzioni acide:
CaCO3 + H2O3 → 2Ca+++ 2(HCO3)
• Sia la dissoluzione che
l’idrolisi portano alla
liberazione di ioni positivi
metallici
Dissoluzione dei carbonati
Ossidazione
• Aggiunta di ossigeno, spesso con un cambio dello
stato di ossidazione
• l’ossidazione è molto più veloce in presenza di
acqua
• L’effetto è notevole su minerali femici
4FeSiO3 + nH2O + O2 → 2Fe2O3+nH2O + 4SiO2
Pirosseno ferroso
limonite
silice
La degradazione fisica
Comporta la frantumazione fisica delle rocce. La
dimensione dei frammenti può andare dai massi al silt.
• Crioclastismo o gelivazione
• Idroclastismo
• Termoclastismo
• Aloclastismo
• Bioclastismo
• Esfoliazione
Crioclastismo
• Causato dall’azione gelo-disgelo. Se la roccia è impregnata
d’acqua che congelando aumenta di volume, provoca una
pressione notevole nelle cavità in cui si infiltra. Se il gelodisgelo si ripete di frequente (montagna) porta alla formazione
e al distacco di scaglie o frammenti a spigoli vivi. Una roccia è
tanto meno resistente quanto più è fratturata o porosa.
Termoclastismo
• L'azione di frantumazione delle rocce può anche essere
dovuta alle ripetute dilatazioni e contrazione che una
roccia subisce durante il riscaldamento e il
raffreddamento; si ha così il fenomeno del
termoclastismo, tipico delle zone desertiche, dove più
marcate sono le escursioni termiche giornaliere.
Idroclastismo
• Le rocce argillose, che assorbono acqua e sono soggette
ad alternanza di imbibizioni e di essiccamento, sono
quelle che risentono del fenomeno dell'idroclastismo, che
genera una serie di fratture poligonali quando le argille si
essiccano e perdono il loro contenuto d'acqua.
Aloclastismo
• Anche le acque salate che penetrano nelle fessure delle
rocce esercitano un'azione di fratturazione; infatti
l'evaporazione dell'acqua provoca il deposito e la
cristallizzazione dei sali che esercitano una pressione in
grado di ampliare la porosità e la fessurazione della
roccia. Questo fenomeno è particolarmente presente
nelle zone costiere (vaschette di erosione).
Esfoliazione
• Provocata da variazioni di pressione, con il
distacco di lamine di roccia secondo superfici
parallele.
Esfoliazione “cipollare”
Bioclastismo
• Anche gli esseri viventi (radici delle piante, cavità o
gallerie scavate da animali scavatori) con la loro
azione possono concorrere alla frantumazione della
compagine rocciosa.
Il suolo
• Se i detriti prodotti non vengono rimossi si ha la
formazione di una massa incoerente chiamata
regolite. Sulla parte superiore si possono insediare
vegetali con apparati radicali, si può arricchire di
sostanze organiche evolvendo in suolo.
• La pedogenesi si occupa dei processi di formazione
e trasformazione del suolo.
• Un suolo maturo si divide in strati con
caratteristiche chimico-fisiche ben definite detti
orizzonti.
I principali orizzonti
Nei suoli più evoluti è possibile distinguere la presenza di:
1. Orizzonte O
2. Orizzonte A
3. Orizzonte B
4. Orizzonte C
5. Orizzonte R
Costituito pressoché totalmente
da sostanza organica (humus);
Eluviale in cui predomina il
movimento discendente
dell'acqua;
Illuviale in cui l'acqua deposita i
soluti da essa trasportati;
Costituito dai frammenti
grossolani della roccia madre,
rappresenta il substrato
pedogenetico del terreno;
Roccia madre.
Formazione di un suolo:
pedogenesi
La pedogenesi è influenzata da:
• Natura della roccia madre e la sua
composizione mineralogica
• Le forme del rilievo che influenzano la
velocità di formazione di un suolo
• Regime delle precipitazioni e condizioni
termiche
• La presenza e il numero di viventi
• Il tempo, dal quale dipendono la potenza e
la maturità di un suolo.
Le frane
• L’azione degli agenti esogeni è più accentuata nelle parti
più rilevate della superficie terrestre. I versanti sono
costantemente modellati ad opera della gravità. Le
forme di accumulo più comuni sono le falde di detrito
e i conoidi alluvionali.
•
•
•
•
•
•
•
Sono dei movimenti di massa di materiali incoerenti causati dalla
gravità.
Il movimento franoso si verifica quando si rompe l’equilibrio tra il
peso, l’attrito e le forze di coesione delle masse detritiche e
rocciose.
Per ogni materiale esiste un ANGOLO DI RIPOSO di solito compreso
tra 10° e 40°che rappresenta la pendenza massima oltre la quale i
materiali incoerenti o rocciosi non sono più stabili.
La potenziale franosità di un versante dipende dal tipo di roccia,
dalla sua giacitura, dal grado di fratturazione, dalla pendenza, dai
fenomeni di degradazione e dalla piovosità.
L’argilla spesso si comporta come lubrificante in presenza di acqua
favorendo lo scivolamento dei materiali detritici.
L’acqua in quantità eccessiva dopo periodi di piogge intense trascina
con sé i detriti appesantendo i versanti.
Le attività umane quali il disboscamento, le scosse sismiche,
l’escavazione delle acque correnti sono altri fattori che favoriscono i
movimenti di massa.
Le frane di crollo hanno
origine da pareti verticali o
fortemente inclinate e sono
collegate alla presenza di
fratture nella roccia compatta e
all'erosione della base del
pendio. Nelle frane di crollo si
ha la caduta libera dei
frammenti che si staccano dalla
roccia madre
Le frane di scivolamento si
verificano quando interi strati
rocciosi cadono scivolando lungo
un pendio costituito da rocce
compatte. Lo scivolamento è
spesso favorito dall'esistenza, al di
sopra del piano di scivolamento, di
strati di argilla imbevuti d'acqua.
Nelle frane di
scoscendimento, con
movimenti rotazionali il
materiale roccioso scivola
verso il basso lungo un pendio
concavo verso l'alto, cosicché
la parte superiore della frana
resta inclinata all'indietro.
Gli smottamenti intervengono
quando si ha la caduta
abbastanza rapida di una massa
di materiale incoerente
imbevuto di acqua.
Il fenomeno si verifica sui pendii
argillosi dei rilievi in seguito a
piogge abbondanti che saturano
d'acqua il terreno.
Il soliflusso si ha su versanti costituiti
da sedimenti argillosi in presenza di
pendenze anche modeste, fino a 5°. Il
movimento si origina in seguito
all’assorbimento di acqua, è lento, con
velocità da qualche mm a qualche m
ogni anno. Sul terreno troviamo come
indicatori pali inclinati e alberi con la
caratteristica uncinatura originata dal
tentativo del fusto di conservare la
verticalità all’avanzare del movimento,
oppure cicatrici ed irregolarità che
possono anche non essere evidenti se
la copertura erbosa è continua.
Le frane di colamento
sono originate da piogge
intense e si presentano
come movimenti rapidi
lungo canaloni di materiali
costituiti da un miscuglio
di fango, roccia e acqua.
Le acque continentali
• 3% dell’acqua totale presente sulla Terra (laghi,
ghiacciai, sorgenti e acque sotterranee).
• Tutte le acque continentali provengono dalle
precipitazioni
• Ogni forma di vita terrestre dipende dalla
disponibilità di acque continentali
• E’ il principale agente del modellamento
• La sua presenza è collegata al ciclo idrologico
Acque sotterranee
• 0.6% dell’acqua totale del globo
• Proviene quasi esclusivamente dalle acque
meteoriche
• Le acque iuvenili provengono da masse
magmatiche in raffreddamento
• Le acque rigenerate sono di origine
metamorfica.
• La capacità di infiltrazione dipende dalla
permeabilità del substrato, dal clima, dalla
presenza di vegetazione e dalla topografia.
Permeabilità del substrato
• Il fattore più significativo. In base ad esso si possono
distinguere
Rocce permeabili: sono in genere porose e di
provenienza ignea, oppure sedimentarie e
prevalentemente calcaree; presentano numerose
fratture e porosità che permettono alle molecole
d’acqua di circolare
Rocce impermeabili: sono in genere argille o marne
dove le porosità sono così piccole che non permettono
la circolazione delle molecole d’acqua. Anche rocce
molto compatte come i graniti.
• La quantità di acque sotterranee varia da luogo a luogo
e nello stesso luogo in periodi diversi.
Le falde acquifere
• Parte delle acque meteoriche si infiltra nel suolo finchè
non incontra uno strato impermeabile che la costringe a
muoversi orizzontalmente. Si forma una falda acquifera
dove l’acqua permea e satura ogni spazio disponibile.
Non è un fiume sotterraneo ma un terreno
completamente imbevuto di acqua. Distinguiamo due
diversi tipi di falde
– Falde freatiche
– Falde imprigionate
Falde freatiche
Sono limitate inferiormente da uno strato di rocce
impermeabili. Il limite superiore è detto superficie
freatica al di sopra del quale è presente uno strato
contenente anche aria (zona vadosa). Questa ha un
andamento irregolare che riflette quello del rilievo
Falde imprigionate (o in pressione)
• Falde delimitate sia inferiormente che
superiormente da strati impermeabili; la falda ha
una pressione maggiore all’aumentare del
dislivello tra l’area di ricarica e lo strato acquifero.
La superficie alla quale arriverebbe l’acqua se non
ci fosse lo strato impermeabile è detta
superficie piezometrica; se la superficie
piezometrica è superiore alla quota del suolo la
falda è chiamata falda artesiana.
Cosa succede quando una falda
affiora?
In montagna
Sorgenti
In pianura
Fontanili
Acque di risorgiva
La fuoruscita spontanea di acque dolci del sottosuolo può verificarsi
lungo allineamenti noti come linea delle risorgive, a causa della
presenza di strati impermeabili. Netta prima metà del XX secolo le
sorgenti di pianura, chiamate anche fontanili, hanno rappresentato una
risorsa fondamentale per l'agricoltura e l'alimentazione. L'abbassamento
delle falde acquifere e l'antropizzazione crescente della superficie della
pianura provocano la scomparsa di queste sorgenti; gli oltre 800
Fontanili censiti negli anni ‘20 nella pianura milanese si sono ridotti a
fine secolo a meno di 200.
Nell'alta pianura (1), le acque piovane e fluviali trovando un
suolo molto permeabile formato da materiali grossolani,
vengono assorbite per poi tornare in superfice una volta
incontrati gli strati impermeabili della bassa pianura (2)
formati da limo ed argilla.
Erosione per ruscellamento
• Le acque continentali superficiali sono
caratterizzate dal movimento, quindi
rappresentano il principale mezzo di
trasporto e di erosione dei versanti.
• Le acque piovane si muovono
disordinatamente lungo le linee di
massima pendenza. Il processo di erosione
delle acque di precipitazione è detto
ruscellamento e porta all’asportazione dei
detriti più fini.
Forme del ruscellamento
• Calanchi
• Piramidi di terra
I corsi d’acqua
Le acque che scorrono su un pendio tendono a scegliere la via di massima
pendenza, cioè la più breve, per scendere a valle. Col passare del tempo
incide un alveo per lenta erosione. Le acque che scorrono per gravità in
un alveo sono i corsi d’acqua. I corsi d’acqua perenni sono i fiumi,
quelli intermittenti sono i torrenti.
Il Bacino idrografico di un
fiume è il territorio in cui
confluiscono nello stesso alveo
tutte le acque di un territorio. E’
delimitato dalla linea
spartiacque.
Il fiume
Il bacino di drenaggio, o bacino idrografico, è un'area entro la quale si distribuisce
l'acqua delle precipitazioni destinata a confluire in un unico fiume. La parte di
acqua che non viene restituita direttamente all'atmosfera per mezzo
dell'evaporazione o della traspirazione delle piante trova la sua strada verso il
corso d'acqua principale formando ruscelli e canali o infiltrandosi nel sottosuolo
dove scorre a livello della falda freatica.
Caratteristiche di un corso d’acqua
• Sorgente: il punto in cui ha origine
• Letto: alveo in cui scorre
• Foce: luogo in cui termina (mare, un altro fiume o un lago).
Lunghezza: dipende dalla morfologia continentale
Pendenza: rapporto tra il dislivello percorso e la lunghezza
Portata: volume d’acqua che attraversa una sezione
trasversale nell’unità di tempo.
Portata solida: volume di sedimenti che il corso d’acqua
trasporta.
Regime: il complesso delle variazioni della portata nel tempo.
Torrentizio: corso breve, ripido e intensa azione erosiva.
Fluviale: portata regolare, affluenti, poco dislivello tra la
magra e la piena
Coefficiente di deflusso: rapporto tra la quantità d’acqua di
precipitazione caduta su un bacino idrografico, in un certo periodo e
la portata del fiume nello stesso periodo. Permettedi valutare quale
volume d’acqua viene sottratto al bacino idrografico in un certo
tempo. Alto: non perde acqua, basso perde acqua.
Velocità: Varia molto a seconda del tratto in cui viene misurata e dal
tipo di alveo. Varia anche in una stessa sezione trasversale. Flusso
laminare dove l’acqua può muoversi per strati paralleli; flusso
turbolento quando l’acqua si muove caoticamente generando vortici.
Carpa del Mincio
Falda idrica che dà luogo ad una sorgente.
Erosione e trasporto fluviale
I corsi d’acqua modellano la superficie con l’erosione
delle rocce e del suolo e con il trasporto dei
sedimenti; la sedimentazione avviene quando il
carico giunge nei bacini di sedimentazione,
generalmente il mare.
L’erosione opera con l’asportazione dei materiali,
l’abrasione delle rocce sul fondo e lateralmente, la
solubilizzazione.
Il trasporto è essenzialmente: in soluzione, in
sospensione, per trascinamento, saltazione e
rotolamento.
Trasporto fluviale
La valle fluviale
Forme di erosione
• Erosione verticale
• Erosione trasversale
La conformazione della valle dipende da queste due
forme di erosione. Con il trascorrere del tempo scava una
valle a V per effetto dell’erosione verticale prevalente. Il
livello di base è la quota al di sotto della quale il fiume
non può più erodere la valle in cui scorre: può essere il
livello del mare o, se il fiume è un affluente, il livello del
fiume principale.
Forre e gole: scavate dal
torrente come incisioni
strette e profonde quando
scorre su rocce compatte.
Valmalenco (attraversata dal Mallero) vista dalle Alpi Orobie
Un’alternanza di
litologie tenere e
resistenti darà vita a
dei punti poco
erodibili, a delle locali
variazioni del livello di
base e quindi a delle
variazioni locali di
erosione o di deposito
dei sedimenti, creando
le rapide e le cascate.
Erosione regressiva
Forme di deposito
• L’erosione ed il deposito avvengono anche in
contemporanea, nel tratto vallivo. Quando la pendenza
diminuisce, diminuisce anche la velocità dell’acqua. Si
formano così le pianure alluvionali costituite dal deposito
dei sedimenti provenienti dalle regioni a monte. Nelle
pianure alluvionali si formano spesso i meandri.
• I terrazzi fluviali sono le principali forme di deposito. Sono
accumuli di sedimenti di varie dimensioni (ghiaie, sabbie,
argille), che formano superfici pianeggianti ai lati dei corsi
d’acqua.
• I conoidi alluvionali sono depositi a forma di ventaglio,
formato da un corso d'acqua di forte pendenza allo sbocco
della sua valle in pianura.
Conoidi
Terrazzi
Meandri
I corsi d'acqua si muovono quindi in ampie anse chiamate
meandri che cambiano spesso posizione, sia
lateralmente, che verso valle perchè il fiume tende ad
erodere nel lato esterno del meandro e a depositare i
sedimenti nel lato interno, a causa delle diverse velocità
dell'acqua.
L'acqua nella parte interna della
curva rallenta e deposita parte del
suo carico, mentre nella parte esterna
ha una velocità maggiore e quindi
erode la sponda. L'ansa del fiume può
diventare sempre più pronunciata e
chiudersi su se stessa. fino ad
abbandonare il meandro dando luogo
ad un nuovo tratto rettilineo.
Le foci dei fiumi
In un altro corso d’acqua, in un lago, al mare.
• Se lo sbocco avviene in un mare o un lago con
scarsa escursione di marea, si formerà una foce a
delta. Si forma solo se sfocia in un mare
tranquillo,dove le onde e le correnti non hanno
energia sufficiente per disperdere i sedimenti.
• Nei delta più estesi il fiume principale si divide in
diramazioni in continua modificazione.
Nilo
Po
Gange - Brahmaputra
Se il fiume sfocia in mare aperto, la notevole escursione di marea
ha forza sufficiente per asportare al largo i depositi fluviali quindi
non si forma il delta. Le correnti di marea provocano moti
turbolenti che non permettono una deposizione continua
formando una foce a imbuto (estuario) povero di sedimenti.
Adige
