ITG A. POZZO LICEO TECNOLOGICO MORFOLOGIA GLACIALE INDIRIZZO: Costruzioni, Ambiente, Territorio - opzione B GEOLOGIA E TERRITORIO Classe 4^ - 3 ore settimanali Schede a cura del prof. Romano Oss Un ghiacciaio è una spessa massa di ghiaccio che si forma sulla terraferma in conseguenza della compattazione e ricristallizzazione della neve, e non dal semplice raffreddamento dell'acqua, e ovviamente si formeranno in quelle zone dove cade più neve in inverno di quanta se ne sciolga d'estate. I ghiacciai occupano attualmente il 10-11% delle terre emerse ed il loro volume complessivo è di circa tra i 30 e i 35 milioni di chilometri cubi. La zona in cui si verifica questo accumulo di neve è chiamata bacino collettore e il suo limite inferiore è detto limite delle nevi persistenti; la quota di questo limite può variare notevolmente a seconda di dove ci si trova: così vicino ai poli questo limite può essere la superficie del mare, mentre in zone vicino all'equatore questo limite si trova vicino ai 4.500 metri di altitudine; l'esistenza stessa di un ghiacciaio dipende dalla differenza tra l'alimentazione, cioè l'accumulo di neve che poi diventerà ghiaccio, e l'ablazione, che è la quantità di ghiaccio persa per fusione o per sublimazione (il passaggio dell'acqua da ghiaccio direttamente a vapore acqueo senza passare dalla fase liquida), per i crolli o valanghe. Una morfologia dovuta ad erosione glaciale; da notare in alto a sinistra un bacino collettore (circo glaciale) Il grafico delle nevi perenni in relazione alla latitudine e altitudine Quindi possiamo considerare il ghiaccio come una roccia, cioè una sostanza solida che si ritrova naturalmente sul nostro pianeta; come le rocce infatti ha molte caratteristiche in comune: si forma dal raffreddamento dell'acqua, è nettamente stratificato, come per le rocce sedimentarie, e può subire delle fasi di ricristallizzazione, se sottoposto a moderate pressioni, proprio come si modificano le rocce metamorfiche. Esistono vari tipi di ghiacciai ma senza entrare troppo nel particolare diciamo che sostanzialmente i ghiacciai si dividono in due categorie: le calotte glaciali continentali (chiamate anche inlandis, termine norvegese) che hanno una forma largamente convessa con la tendenza di fluire dal centro verso i margini; in questa categoria rientrano i due enormi ghiacciai Antartico e Groenlandese (insieme questi due rappresentano il 99% dei ghiacciai totali). alcune lingue glaciali che scendono dal Gornergletscher (Alpi Svizzere), da notare le morene laterali e mediane; un ghiacciaio incanalato in una singola valle (Lauteraarhorn, Svizzera). L'inlandis antartico ha una superficie di circa 13 milioni di chilometri e il suo spessore supera spesso i 4 chilometri; talvolta spunta dallo strato di ghiaccio il substrato continentale che quindi si presume essere molto accidentato e irregolare, ma la maggior parte del substrato si trova ad una quota che è inferiore al livello del mare a causa del fenomeno dell'isostasia. L'inlandis Groenlandese sembra essere contenuto da due catene montuose, una a est e l'altra a ovest dell'isola che sono superate a tratti da enormi lingue di ghiaccio che si spingono fino al mare. La morfologia delle zone che furono occupate dagli inlandis durante l'ultima glaciazione, ed ora libere, è caratterizzata dal fatto che nelle zone centrali vi sono tipiche forme di erosione che hanno modellato la topografia in dolci forme collinari dette montonate, rocce striate e levigate, e la mancanza di una rete idrografica ben sviluppata, come per la Scandinavia o il Labrador; le zone periferiche sono delle aree di accumulo dei sedimenti trasportati e sono caratterizzate dalla presenza di morene di fondo e di campi collinari allungati nella direzione di propagazione del ghiacciaio (chiamati drumlins) e parallele le une con le altre come nella la zona dei grandi laghi in America o nella pianura polacca. disegno con le tipiche strutture della morfologia glaciale un drumlin nella zona settentrionale dello stato di New York, Stati Uniti. L'altra grande categoria è rappresentata dai ghiacciai di montagna che come abbiamo visto sono solo 1% del totale. Questi possono essere dei ghiacciai vallivi, cioè si limitano ad essere una lingua che da un bacino alimentatore si snoda lungo una valle; possono essere dei ghiacciai vallivi ramificati, cioè si hanno più zone di alimentazione e le lingue che se ne sviluppano poi si uniscono a formare un'unica colata lungo la valle. Possiamo avere dei ghiacciai di altopiano che occupano superfici pianeggianti (non c'è una grande differenza con gli Inlandis salvo per le dimensioni notevolmente ridotte), ghiacciai morti cioè che non sono ne alimentati ne hanno una spinta in avanti, ghiacciai temperati cioè la loro temperatura è prossima allo 0°, ghiacciai pedemontani cioè le lingue di ghiaccio arrivano fino a zone prossime alla pianura, come il Ghiacciaio Malaspina in Alaska. Possiamo inoltre avere numerose altre forme di ghiacciaio, che però sono di dimensioni molto ridotte, come quelli di circo, di pendio, di canalone, sospesi, e molti altri. una pianura di alluvionamento fluvioglaciale con i caratteristici stagni (kettles) Ma a differenza delle altre tipologie di rocce il ghiacciaio è anche una massa in movimento ed è questa la vera causa della morfologia glaciale. Il movimento di un ghiacciaio si può assimilare a quello di un fluido molto viscoso e tanto è maggiore lo spessore del ghiacciaio, e inclinata la superficie di scorrimento, tanto più veloce questo scivolerà lungo il pendio. Quindi i ghiacciai si muovono grazie alla spinta della gravità mentre si oppongono al suo movimento l'attrito con il fondo roccioso, e gli attriti interni dovuti alle deformazioni che il ghiaccio deve subire per potersi muovere. Le velocità misurate, sulle lingue dei più grandi ghiacciai Alpini, sono di qualche decina di centimetri al giorno cioè di 50-100 metri all'anno, ma si raggiungono anche velocità superiori nei fiordi della Groenlandia e nell' Himalaia dove si hanno lingue che procedono a ritmi di 1000-1500 metri all'anno; si possono inoltre avere dei ghiacciai chiamati surging glaciers che sono per così dire "stagionali" nel senso che si muovono molto velocemente (anche 20-30 metri al giorno) ma si esauriscono molto velocemente nell'arco di qualche mese o anno e poi tornano alle consuete velocità; si può quasi dire che si tratta di ghiacciai in piena. A destra una sezione che mostra i vari movimenti all'interno di una lingua glaciale. A sinistra delle strie glaciali lasciate su una roccia del substrato. Ma vediamo nel particolare il movimento del ghiaccio: come si è detto questo si comporta come un fluido viscoso (ma questo solo se vi è applicata una pressione sufficiente altrimenti il comportamento del ghiaccio è di tipo fragile) ma non tutta la sezione del ghiaccio si muove alla stessa velocità in quanto la parte sottostante è rallentata dall'attrito con il fondo e sembra che, a causa dell'elevata pressione che si trova alla base (e al calore generato dall'attrito con le rocce), questa si trovi ad una temperatura prossima alla fusione e che si verifichino continuamente fusioni e ricongelamenti; quindi si avrebbe uno strato basale allo stato semifluido (un livello di acqua infatti è stato trovato durante delle perforazioni in Antartide ad oltre 2 chilometri di profondità) e probabilmente è proprio questo particolare che permette il movimento poiché le parti allo stato fluido fanno diminuire l'attrito con le rocce e le lubrificano per permettere lo scorrimento, mentre la parte superiore del ghiaccio segue quella sottostante con un comportamento rigido. In presenza di irregolarità nel substrato roccioso, che inducono variazioni nella velocità di flusso che quindi non risulta essere più omogenea, nel corpo del ghiacciaio si producono numerose lacerazioni e fessure dette crepacci. Nella foto sotto una morena laterale ben sviluppata deposta dal ghiacciaio Athabaska (Canada). Ma vediamo adesso come questi movimenti e scorrimenti possono influenzare l'aspetto e la morfologia di quei luoghi: il ghiaccio nel suo movimento erode (questo processo è indicato con il nome di esarazione) e incide le rocce del basamento come fanno i fiumi, che erodono l'alveo in cui fluiscono e trasportano verso valle i detriti. Si possono distinguere vari stadi come la rimozione, cioè il ghiaccio ingloba nella sua massa detriti già disgregati presenti sul posto e li trascina con se, o l'abrasione provocata dallo sfregamento della massa ghiacciata e soprattutto dai detriti inglobati nella massa ghiacciata sul fondo roccioso, infatti si possono notare delle superfici levigate e arrotondate (liscioni glaciali e rocce montonate), strie e scanalature dirette secondo la direzione del flusso del ghiaccio; possiamo anche avere lo sradicamento di interi blocchi di roccia (quarrying) dal fondo e dai fianchi del ghiacciaio, ma tutto questo fa ritenere che l'erosione glaciale dipenda fortemente dalla natura e condizioni strutturali delle rocce su cui si muove, quindi i ghiacciai sono un'importante agente di erosione selettiva. Nella foto accanto il Cervino (Alpi Pennine), da notare come le pareti sono state modellate dall'erosione glaciale Schema con la formazione del lago di Garda (la lingua glaciale si è ritirata circa 30.000 anni fa) Il complesso dei materiali rocciosi trasportati, o lasciati sul posto dopo la fusione del ghiaccio, sono dette morene e possono trovarsi alla base del ghiaccio stesso (morene di fondo) ed hanno un effetto livellatore poiché colmano le zone depresse, oppure i detriti possono essere trasportati a margini e formare le morene laterali che sono delle vere e proprie strisce di detriti oppure, alla confluenza di due lingue glaciali, l'unione di due morene laterali darà vita ad una morena mediana. Quando un ghiacciaio si ritira (ad esempio in estate) lascia sul posto delle costruzioni moreniche che non sono altro che piccole colline e rilievi a morfologia complessa e irregolare costituiti da elementi eterogenei da un punto di vista granulometrico e privi di qualsiasi forma di stratificazione. Si possono distinguere in morene frontali di forma tipicamente convessa (tipo anfiteatro) che segnano il limite massimo di espansione glaciale (alcuni esempi si possono trovare in pianura padana come quello di Rivoli Torinese formato dal ghiacciaio che percorreva la Val Susa durante il Quaternario, o lo stesso Lago di Garda). foto del settore della Groenlandia con le tipiche rocce Oltre a questi accumuli morenici i ghiacciai lasciano anche altre "impronte" a testimoniare il loro passaggio come il circo glaciale, che è una depressione subcircolare contornata da ripide pareti rocciose e parzialmente sbarrata verso valle da una soglia; questo non è altro il punto dove il ghiacciaio nasceva e veniva alimentato. Un'altra forma molto caratteristica sono le valli glaciali con la loro tipica forma, in sezione, ad U (le valli "fluviali" hanno una forma a V, ma non bisogna escludere altri processi che possono dare luogo a queste forme) e risultano da un rimodellamento, per erosione sui fianchi e sul fondo, di solchi vallivi preesistenti; o le valli sospese o pensili causate dall'incontro di due lingue glaciali di cui una era molto più sviluppata della altra. Un'altra tipica forma sono i fiordi (famosi quelli Norvegesi) che sono insenature marine, solitamente molto profonde (spesso tra i 1000 e 1500 metri), dai fianchi ripidissimi che non sono altro che delle valli glaciali che sono state invase dal mare alla fine dell'era glaciale, quando questo si è alzato di livello . Valle di Lauterbrunnen (Svizzera) con il profilo a U Schema per la formazione delle valli sospese La grossa profondità di questi fiordi è causata da fatto che l'azione erosiva del ghiaccio non è influenzata, come accade ai fiumi, dal livello di base del mare, infatti questo può continuare ad erodere il fondo per molto tempo prima che il mare si alzi a tal punto da fare galleggiare tutta la massa di ghiaccio (ad esempio una lingua glaciale di 300 metri di spessore che arriva la mare può continuare ad erodere il fondo della valle per altri 250 metri prima che inizi a galleggiare. Una notevole importanza assumono le acque di fusione che si formano al margine della lingua glaciale; queste acque infatti trasportano via numerose quantità di sedimenti, e quando queste acque raggiungono la superficie pianeggiante perdono velocità e depositano gran parte dei detriti. In questo modo a valle della maggior parte delle morene terminali si viene a formare una larga superficie a debole pendenza detta pianura di alluvionamento fluvioglaciale spesso cosparsa di piccole depressioni riempite di acqua, dette kettles causate dalla presenza di qualche blocco di ghiaccio nei sedimenti che poi si è sciolto e ha lasciato l'incavo nel terreno. Nelle foto sotto una sequenza di valli glaciali con il profilo a U, e fluviali con il profilo a V (la prima da sinistra).