Gli AGENTI moderati dai FATTORI danno luogo a
PROCESSI che danno origine a FORME (e depositi)
Agenti
Fattori
Processi
Forme e depositi
Acqua
Vento
Ghiaccio
Uomo
Clima
Geologia
(litologia,
struttura)
Topografia
Tempo
Erosione
(disgregazione,
disfacimento)
Deposizione
Valli, alluvioni
Versanti, detriti
Dune sabbiose
Circhi glaciali e
morene
Degradazione fisica o
meccanica
(mechanical weathering)
Alterazione chimica
(chemical weathering)
Weathering biologico
Degradazione fisica: causa la frammentazione delle
rocce (senza variarne la composizione chimica)
Alterazione chimica: determina una reazioni
chimiche che trasformano i minerali costituenti le
rocce
Principali tipi di degradazione fisica
• Crioclastismo
• Termoclastismo
CRIOCLASTISMO
rottura della roccia (e distacco di frammenti) per espansione quando
l’acqua ghiaccia all’interno di fratture/discontinuità preesistenti
sono necessari ripetuti cicli gelo-disgelo
Ambienti con inverni freddi e aree montane
gneiss
granito
calcari
FORME LEGATE A
CRIOCLASTISMO
(PIÙ GRAVITÀ)
calcari
granito
TERMOCLASTISMO
provoca la frammentazione di rocce
composte da minerali con diverso
coefficiente di dilatazione termica
caratteristico di ambienti a clima arido
e semiarido, con forti escursioni
termiche a ciclo diurno
Principali tipi di ALTERAZIONE CHIMICA
(CHEMICAL WEATHERING)
Comporta modificazioni nella composizione della roccia madre, con demolizione
degli edifici cristallini e neoformazione di minerali
•
Ossidazione
•
Riduzione
•
Solubilizzazione
OSSIDAZIONE
perdita di elettroni da parte di un atomo
(Fe2+, Mn2+, etc.) che aumenta la sua
carica positiva (ad es. Fe3+)
RIDUZIONE
aumento di
elettroni
in condizioni di
saturazione (suoli
anossici)
Es: Fe++ ferro ferroso ; Fe+++ ferro ferrico
OSSIDAZIONE:
2Fe+++ + 3O2 Fe2O3
Ferro
+
ossigeno
ematite
In presenza di acqua:
FeO + H2O FeOOH
limonite
RIDUZIONE
Fe2O3 2Fe+++ + 3O2
SOLUBIZZAZIONE
Tra i minerali (sali) più facilmente solubilizzabili è il carbonato di calcio
CaCO3 + H2O + CO2
Ca(HCO3)2
CaCO3 + H2O + CO2
Ca2+ + 2HCO3-
WEATHERING BIOLOGICO
-
Le radici allargano le fratture (W. FISICO)
BIOCLASTISMO
-
Le acque che percolano attraverso l’humus
si inacidiscono e provocano alterazione
chimica in profondità (W. CHIMICO)
WEATHERING BIOLOGICO
- Le rocce sono attaccate da acidi organici prodotti
da radici e decomposizione (W. CHIMICO)
CHIMICO: ES. CHELAZIONE
• Molecole organiche estraggono
(solubilizzano) e incorporano
metalli (Al, Fe, Ca) formando
complessi organici (chelati) che
traslocano verso il basso
• REGIONI FREDDE E UMIDE
Le piante utilizzano l’idrolisi per estrarre nutrienti
(metalli) dai minerali
DIVERSI TIPI DI VEGETAZIONE
PRELEVANO/APPORTANO
DIVERSE SOSTANZE
Gli animali lasciano solchi che
espongono i minerali all’acqua e all’aria,
favorendo il weathering chimico
IN SINTESI:
IL WEATHERING FISICO:
• Riduce le rocce in piccoli frammenti facili da rimuovere e trasportare
• Aumenta la superficie esposta delle rocce, favorendo ulteriore disfacimento fisico e
chimico
IL WEATHERING CHIMICO:
• Comporta disfacimento dei “singoli” minerali e formazione di nuovi minerali
• Provoca allontanamento di sostanze chimiche
• Rende disponibili elementi utili allo sviluppo della vegetazione
IL WEATHERING BIOLOGICO:
• Contribuisce alla frammentazione della roccia sotto la superficie
• Produce acidi che contribuiscono al w. chimico
Prodotto del weathering
Regolite: tutto ciò che è compreso tra
la superficie topografica e la roccia
integra (incude il SUOLO)
Prodotto da weathering fisico e
chimico in situ o da detrito di origine
“esterna” (es., apporti da vento etc.)
Fronte del weathering
REGOLITE
COSA CONTROLLA IL WEATHERING?
FATTORI DEL WEATHERING
tipo, tassi e “intensità” del weathering sono controllati da diversi fattori:
CLIMA
LITOLOGIA (COMPOSIZIONE/STRATIFICAZIONE)
STRUTTURA
GEOLOGICA
STRUTTURA (PRESEZA/ASSENZA/GRADO DI
FRATTURAZIONE)
TOPOGRAFIA
TEMPO
CLIMA
Equatore
P T
Precipitazioni
30° Latitudine
40ºC
1800
mm
Temperatura
30ºC
Evaporazione
20ºC
600
mm
10ºC
Bedrock at
or very near
surface
US & Europe
Deserto
Increasing depth
of weathering
Deep Regolith
Deeply weathered
bedrock
(~40 - 50 meters deep)
Bedrock
ALTO TASSO DI
WEATHERING =
ISPESSIMENTO
DEL REGOLITE
STRUTTURA GEOLOGICA
in un dato contesto climatico, rocce diverse offrono diversa resistenza al
weathering (all’opposto, diversa erodibilità) in funzione di
- COMPOSIZIONE
- PRESENZA / ASSENZA / FITTEZZA DELLE DISCONTINUITA’
WEATHERING DIFFERENZIALE/SELETTIVO
(DIFFERENTIAL WEATHERING)
1) COMPOSIZIONE: rocce diverse sono alterabili/disgregabili
in misura variabile
le discontinuità (joints e piani di stratificazione) sono
percorsi per gli agenti del weathering (es. acqua):
favoriscono il weathering fisico e chimico (zone di
debolezza in una roccia omogenea)
TOPOGRAFIA (pendenza)
SUPERFICI STABILI (poco
inclinate): ispessimento del
regolite per mancata
“erosione” o per apporti
dall’alto
SUPERFICI MOLTO INCLINATE:
sviluppo di regolite inibito; roccia
esposta al weathering fisico e chimico
t
SUPERFICI
INCLINATE:
regolite sottile per
erosione
TEMPO La durata del weathering (senza cambiamenti climatici) controlla il
tipo e spessore del regolite
SUPERFICI (e
depositi)
GIOVANI:
regolite sottile
SUPERFICI STABILI:
ispessimento del
regolite per mancata
“erosione”
SUOLI E PEDOGENESI
SUOLO
combinazione di minerali, sostanza organica, acqua ed aria
È la porzione di regolite che supporta la crescita
della vegetazione
I processi pedogenetici sono essenzialmente
dovuti all’acqua, che migra per gravità
Agiscono dall’alto
verso il basso e
deteminano la
formazione di
ORIZZONTI
PRINCIPALI ORIZZONTI
DI UN SUOLO
O = orizzonte organico
indecomposto
A0 = orizzonte organico
decomposto o orizzonte
humico
E = orizzonte di
eluviazione
B = orizzonte di
illuviazione
C = roccia alterata
R = Roccia non alterata
Profilo pedologico
CARATTERIZZAZIONE DEI SUOLI
TESSITURA
CARATTERI FISICI
STRUTTURA
Granular
Blocky
(Subangular)
(Angular)
Platy
Name of Grade
Prismatic
Wedge
Diameter (mm)
Columnar
Coarse gravel
Fine gravel
Above 2
1.0 - 2
Coarse sand
Medium sand
Fine sand
Very fine sand
0.5
0.25
0.1
0.05
Silt
0.002 - 0.05
Clay
Below 0.002
-
1
0.5
0.25
0.1
ACIDITÀ
COLORE
scala di Munsell
• Indicatore di differenti tipi di suolo
• Indicatore di caratteristiche fisiche e chimiche
• Legato a contenuto di humus e al tipo di composti di Fe
Sostanza
Colore
Ossido Ferroso (FeO)
grigio
Ossido ferrico (Ematite) Fe2O3
Ossido ferrico idrato
(Limonite) 2Fe2O3 3H2O
rosso
giallo
FATTORI DELLA PEDOGENESI
1)
2)
3)
4)
5)
COMPOSIZIONE della roccia madre
TOPOGRAFIA
CLIMA
FATTORI BIOLOGICI (VEGETAZIONE)
TEMPO
Fattore clima:
REGIMI PEDOGENETICI
ZONALI
PRINCIPALI REGIMI PEDOGENETICI
PERMAFROST
•
•
Clima molto freddo
Suoli gelati
SUOLI GLEY / SUOLI IDROMORFI
•
•
Clima freddo
elevata umidità per motivi
climatici/topografici (bassi/livello del mare)
• Accumulo di materiale organico: strati
torbosi sulla superficie
• Colore grigio-bluastro per riduzione del
ferro
• Elevata acidità
PODZOL
• Clima freddo e umido
• Foresta a conifere
• Elevata acidità per
vegetazione (conifere)
• Orizzonte A con humus
• Orizzonte E chiaro e acido
(asportazione di Fe e Al,
scomposizione argilla)
• Orizzonte B con humus
migrato, idrossidi di Fe e Al e
formazione argille colloidali
SUOLI CALCIFICATI
•
Clima da semiarido a umido (con stagione arida
calda): zone orientali bacino mediterraneo
dissoluzione
B
precipitazione
B
TERRE ROSSE MEDITERRANEE
/SUOLI BRUNI LISCIVIATI
•
Clima temperato umido
bistagionale (fresca umida/calda
secca)
• Molto dilavati e lisciviati
(trascinamento di argilla e ossidi
di ferro in profondità)
• Orizzonte B rosso, con accumulo
di ossidi di Fe e livelli argillosi
che, se esposti per erosione,
danno luogo alle “terre rosse”,
favorevoli alla “macchia”
• Se non erosi “suoli bruni
lisciviati” con bosco misto
sempreverde
ARIDOSUOLI
•
•
•
•
Clima arido caldo
Arbusti ed erba
Scarso humus
Orizzonte B con
accumulo di sali
(gesso e sali di
sodio), CaCO3
LATERITI /
SUOLI FERRUGINOSI TROPICALI /
SUOLI FERRALLITICI
Laterite / suolo ferruginoso tropicale /suolo ferrallitico
•
•
•
•
•
•
Suoli molto maturi/evoluti
Clima caldo umido (regioni intertropicali)
Foresta pluviale tropicale
Estrema alterazione (argillificazione dei silicati)
Orizzonte A scarso humus
Orizzonte B con accumulo di argilla e ossidi di
Fe e Al
•
SUOLI MOLTO
MATURI DIFFUSI SU
SUPERFICI STABILI
Temperature
Annual precipitation
Equatorial
and tropical
rain forests
Savannahs
Low-latitude
deserts and
semi-deserts
Temperate
regions
and mixed
boreal forests
Grasslands
(steppes)
Precipitazioni
Temperatura
30ºC
Evaporazione
CLIMA +
VEGETAZIONE
20ºC
Increasing depth
of weathering
600
mm
Arctic
and
tundra
regions
30° Latitudine
40ºC
1800
mm
Equator to Poles Factors
Equator
10ºC
Foresta
pluviale
US & Europe
Bedrock at
or very nearDeserto
surface
Shallow nutrients
Deep Regolith,
Deeply weathered shallow Soil
bedrock
(~40 - 50 meters deep)
Suolo
Bedrock
SUOLO SEPOLTO = PALEOSUOLO
I paleosuoli sono ottimi
indicatori stratigrafici e
paleoambientali
Importanti per la
ricostruzione di climi del
passato
IN SINTESI:
Le rocce e i minerali, sottoposti all’azione dei processi
esogeni, subiscono degradazione e/o disfacimento
(weathering)
Il W. Fisico prepara le rocce all’alterazione chimica
Prodotti del disfacimento sono: frammenti di rocce; minerali di
neoformazione; suoli
Il tipo di disfacimento fisico o/e chimico PREVALENTE
dipende da:
• Contesto climatico
• Composizione delle rocce (erosione selettiva)
Il disfacimento è favorito dalla presenza di discontinuità
(weathering differenziale sullo stesso tipo di roccia)
