Presentazione di PowerPoint

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)