Origine
e costituzione
dei terreni
1
Genesi delle rocce lapidee
Fenomeno
Ambiente
Rocce prodotte
Rocce prodotte
Eruzioni
superficie esterna
Effusive Lave
Piroclastiche
Tufi
Solidificazione magma
Ignee
Intrusive
Esempi
Graniti
Variazioni termomeccaniche
profondità crosta terrestre
Metamorfiche
Gneiss
p
Deposizione
aria o acqua
q
Sedimentarie
Calcari
Origine
e costituzione
dei terreni
2
Meccanismi di formazione dei terreni naturali
I terreni naturali, o rocce sciolte,
discendono da: formazione incompleta o trasformazioni
formazione incompleta o trasformazioni delle rocce lapidee
Processo
Agenti
Prodotti
disgregazione
meccanici (erosione)
meccanici
(erosione)
fisici (T, w)
terreni granulari
terreni granulari
alterazione
chimici (reazioni con acque acide)
terreni fini
Trasporto
acqua, vento, ghiaccio
terreni sciolti
Sedimentazione
gravità, correnti
Diagenesi
sovraccarichi litostatici,
precipitazioni saline
terreni addensati
terreni cementati
Formazione
Origine
e costituzione
dei terreni
3
Alcune definizioni fondamentali
Distinzione schematica tra rocce e terre:
Origine
Struttura
Legami interparticellari
Granuli:
Granuli: Rocce
Terre
varia
prevalentemente sedimentaria
continua
monofase
discontinua multifase
stabili
non resistenti all'acqua
particelle solide elementari in cui viene suddivisa una terra particelle
solide elementari in cui viene suddivisa una terra
a seguito di prolungato contatto con acqua
Dimensioni e visibilità dei singoli granuli:
Origine
e costituzione
dei terreni
4
Terre granulari e Terre fini
Scheletro solido: aggregato particellare costituito dall'insieme dei granuli di una terra
La dimensione delle particelle condiziona la natura delle interazioni meccaniche
solido‐solido e solido‐fluido
e solido‐fluido
Terre fini
Terre granulari
Terre
Dimensioni
Materiale
Granuli
Interazione Solido‐solido e solido‐fluido
Granulari
10mm ÷ 10 cm
10mm ÷
10 cm
Framm. roccia (> 1mm)
Framm. minerali (< 1mm)
Inerti
Solo meccaniche (forze di massa)
Fini
10 Å ÷ 10 mm
Fillosilicati
Attivi
Meccaniche + elettrochimiche (forze sup.)
Origine
e costituzione
dei terreni
5
Influenza delle dimensioni dei grani
Il rapporto forze superficiali/forze di massa è proporzionale
alla superficie specifica (Σ) (superficie/massa) dei granuli
Per una particella sferica con densità
S
4 r2
6
V 4 r3 D
3
D
Le forze
superficiali
solido
L f
fi i li (e quindi
(
i di l’interazione
l’i
i
lid – fluido) fl id )
sono inversamente proporzionali alle dimensioni delle particelle
Argille
Terreno
Dimensioni Dimensioni
medie
Σ (m2/g)
1 g equivalente a:
Sabbie
2 mm
0.0002
unghia
caolinite
0.1 ÷ 4 mm
10 ÷ 20
stanza
illite
0.03 ÷ 0.1 mm
65 ÷ 200
appartamento
montmorillonite
10 Å Fino a 800
edificio
Origine
e costituzione
dei terreni
6
Struttura delle Terre granulari
Forze superficiali << Forze di massa
F
fi i li << F
di
Interazione meccanica dipendente da:
1. Dimensioni e distribuzione granulometrica particelle
distribuzione uniforme
distribuzione assortita
• La permeabilità è proporzionale alla dimensione dei vuoti • Le proprietà meccaniche migliorano per terreno + assortito
Origine
e costituzione
dei terreni
7
Struttura delle Terre granulari
2. Forma dei grani
subsferica
allungata
appiattita
1
0
1 > > 0
(sfericità
s superficie sfera di pari volume
)
S
superficie granulo
3. Mineralogia: importante se i granuli sono di materia fragile
(p.es. terreni piroclastici, micacei, etc.)
Dimensioni
+ Forma
Forma + Mineralogia
tessitura (assetto interparticellare)
Proprietà fisico‐meccaniche dello scheletro solido
Origine
e costituzione
dei terreni
8
Struttura delle Terre fini
Unità elementari
Tetraedro SiO4
Ottaedro Al(OH)6
Ottaedro Al(OH)6
Combinazioni in reticoli
Silice
Gibbsite
Origine
e costituzione
dei terreni
9
Struttura delle Terre fini
Silice + Gibbsite = Caolinite
deboli
Al(OH)6
forti
SiO4
Reticoli, o pacchetti (spessore 10 Å) Legami ionici
Granuli = Strati di pacchetti connessi tramite
g
p
g
legami ionici deboli o tipo idrogeno
Origine
e costituzione
dei terreni
10
Interazione elettro-chimica
Il pacchetto (quindi il granulo) ha un eccesso di
carica negativa superficiale in acqua viene ‘idratato’ dal dipolo H2O
a costituire i complessi di adsorbimento
granulo
d
doppio strato
i t t
H
H
O
acqua adsorbita
acqua adsorbita
acqua libera
acqua
be a
(interstiziale) con ioni diffusi
Origine
e costituzione
dei terreni
11
Interazione elettro-chimica
I complessi granuli + acqua adsorbita si scambiano:
I complessi granuli + acqua adsorbita si scambiano:
• Azioni repulsive:
decrescenti con la distanza e la concentrazione elettrolitica
• Azioni attrattive (forze di van der Waals):
campo magnetico indotto dal moto degli elettroni, d
decrescente con la distanza, indipendente dalla concentrazione
t
l di t
i di
d t d ll
t i
repulsionee
C1
concentrazione
C2
C1 < C
< C2
attrazione
distanza
C1
C2
+
Azione risultante: con segno dipendente da distanza e concentrazione
Origine
e costituzione
dei terreni
12
Struttura delle terre fini
Flocculazione azioni attrattive concentrazione salina
Acqua dolce
Acqua salmastra Struttura dispersa
Struttura flocculata concentrazione ↓ forze repulsive ↑
concentrazione ↑ forze repulsive ↓
Origine
e costituzione
dei terreni
13
Orientamento delle terre fini
Orientamento: dipendente da attività superficiale
In acqua dolce (argille fluvio‐lacustri):
Struttura casuale
(minerali meno attivi)
Struttura orientata
(minerali più attivi)
In acqua salmastra (argille marine):
Struttura flocculato‐dispersa
(minerali più attivi)
Struttura flocculato‐orientata
(minerali meno attivi)
