Carsismo

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.

Dolina Pozzatina, un caso della fase finale di un evidente inghiottitoio carsico sul Gargano.

Con carsismo si indica l'attività chimica esercitata dall'acqua, soprattutto su rocce calcaree, sia di dissoluzione che di precipitazione. La fase dissolutiva è operata dallo scorrimento superficiale o ipogeo di precipitazioni rese acide dall’anidride carbonica presente nell’atmosfera (vedi reazione 1). La fase costruttiva si ha quando l'acqua sotterranea arricchita (fino alla saturazione) di carbonato acido di calcio), sfociando per esempio nell'atmosfera di una grotta, lo rilascia sotto forma di carbonato di calcio insolubile. Tale precipitazione è dovuta all'evaporazione dell'acqua e alla contemporanea liberazione della CO₂ spostando la reazione (vedi reazione 2) verso il CaCO₃. Questo va quindi ad esempio a formare le stalattiti o le stalagmiti a seconda che l'acqua evapori prima di gocciolare sul suolo oppure dopo.
Le due fasi (dissolutiva e costruttiva) possono alternarsi all'infinito, a seconda di come varia l'equilibrio della saturazione in H₂O della CO₂ nella reazione chimica reversibile fondamentale.

La parola ha origine dal nome della regione dove inizialmente questo fenomeno è stato studiato, il Carso Triestino. Questa regione si estende grosso modo dal Golfo di Trieste verso nordest fino alla valle del fiume Vipacco (Vipavska dolina, Slovenia) e dal fiume Isonzo verso sudest fino o poco oltre la sorgente del torrente Rosandra.

Con il progredire degli studi sul carsismo è diventato evidente che questo tipo di terreno è uno dei più interessanti paesaggi del suolo terrestre. Le varie espressioni del carsismo si distinguono principalmente per il tipo di substrato roccioso sul quale avvengono. In Italia si conoscono principalmente le forme di carsismo su rocce a matrice calcarea e dolomitica, ma altrove esso si manifesta anche in rocce sedimentarie costituite da sale e da gesso. Da recenti studi si è scoperta una particolare forma di attività carsica persino in alcune rocce vulcaniche.

[modifica] Il processo

Il carsismo si sviluppa principalmente a seguito della dissoluzione chimica delle rocce calcaree. Il processo rientra nel grande insieme delle azioni di disgregazione compiute dagli agenti esogeni a spese delle rocce affioranti sulla crosta terrestre.

La corrosione avviene per opera delle acque meteoriche che, oltre a contenere una certa quantità di anidride carbonica atmosferica disciolta al loro interno, ruscellando sulla superficie del suolo ed attraversando il primo strato del terreno vegetale ricco di batteri se ne arricchiscono ancora di piu' (la CO2 e', come nella respirazione umana, il prodotto finale della respirazione cellulare anche nel metabolismo dei microrganismi contenuti nel terreno, nonche', di notte, della fotosintesi clorofilliana delle piante) andando ad intaccare la roccia calcarea, sia in superficie che infiltrandosi nel reticolo di micro-fessurazioni tipiche del carsismo stesso, allargandole sempre di piu', sempre in quantita' infinitesimali, fino a dar luogo - nell'arco delle ere geologiche - a veri e propri condotti di dimensioni variabili, che costituiscono i classici acquiferi tipici delle rocce carbonatiche. Infatti le acque ricche di CO2 sono particolarmente aggressive nei confronti del carbonato di calcio.

Con il passare del tempo l'acqua piovana, ulteriormente acidificata dall'azione biologica, discioglie la roccia, sia superficialmente che in profondità, infiltrandosi per vie di penetrazione spesso impostate sul linee di frattura o di faglia.

I complessi fenomeni chimici di dissoluzione e precipitazione in ambiente carsico possono essere chimicamente così sintetizzati:

1) $\mathrm{CO_2} + \mathrm{H_2O} +\mathrm{CaCO_3} \longrightarrow \mathrm{Ca(HCO_3)_2} \;$

2) $\mathrm{Ca(HCO_3)_2} \longrightarrow \mathrm{CO_2} + \mathrm{H_2O} +\mathrm{CaCO_3} \;$

Contrariamente al carbonato di calcio (CaCO₃) praticamente insolubile, il carbonato acido di calcio (Ca(HCO₃)₂) si dissocia in acqua in ioni Ca⁺⁺ e HCO₃^- che vengono asportati dall'acqua dilavante.

Il materiale non disciolto (es. silice e ossidi metallici) vanno a costituire i cosiddetti depositi residuali, sovente associati alle forme carsiche.

L'evoluzione del carsismo procede in profondità creando cavità ipogee, arrestandosi solo al contatto con rocce non sottoposte, per contenuto mineralogico, al fenomeno di dissoluzione carsica.

Dal punto di vista geochimico vengono interessati dal processo minerali carbonatici quali primariamente la calcite e l'aragonite, ma anche in misura minore la dolomite. Forme di dissoluzione simili, ma che si attuano in modo chimicamente diverso, possono anche formarsi a spese di formazioni gessose e saline; tali forme vengono spesso ricomprese nel fenomeno carsico, anche se a rigore non subiscono il processo di dissoluzione sopra descritto.

L'azione corrosiva dipende dalla natura della roccia, dalla temperatura media stagionale e dalla presenza di precipitazioni. Ecco perché i terreni carsici si trovano prevalentemente nella fascia climatica temperata, dove le condizioni atmosferiche sono più favorevoli, sia per le temperature che per la quantità di precipitazioni. All’infuori di questa fascia il carso si trova solo sporadicamente.

[modifica] Le forme

Scannellature

Microforme carsiche superficiali in calcari liassici, coordinate: 46°00′46,08″ N 10°58′46,47″ E

Dissolvendosi, le rocce calcaree danno luogo a forme caratteristiche sia nell'ambiente esterno sia nel sottosuolo.

Il paesaggio carsico è praticamente privo di rete idrografica superficiale.
In geomorfologia si suole distinguere in carsismo superficiale e carsismo ipogeo.

Forme del carsismo superficiale (epigeo)

Le forme del carsismo superficiale, vengono classificate, in base alla scala del fenomeno, in microforme e macroforme.

Tra le microforme, si annoverano le scannellature (vedi fotografia a lato, Rillenkarren in tedesco), i "campi solcati" o "campi carreggiati" (karren in tedesco, lapiez in francese), le docce (dei solchi più ampi), le vaschette di corrosione (in sloveno kamenitza), i fori di dissoluzione e gli alveoli.
Tra le macroforme più importanti si ricordano doline, polje, puli,inghiottitoi, grave a pozzo e valli carsiche.
Sovente sono veicolate al loro interno anche variabili quantità di terreno vegetale ricco di batteri. Con ciò altra anidride carbonica va ad aggiungersi al flusso corrosivo dell’acqua.

Molto noto tra i polie, per fare un esempio, è il Cerkniško jezero in Slovenia, che da quasi due secoli viene studiato da scienziati provenienti da tutto il mondo.
In Puglia (Italia) si hanno diverse manifestazioni del fenomeno carsico, alcune delle quali note a livello planetario, sia disseminate sul promontorio del Gargano, sia interessanti in maniera massiccia l'intero altopiano delle Murge, praticamente dal confine sud dell'asta fluviale dell'Ofanto fino allo Jonio, dal tarantino al Salento.
Tra questi ricordiamo il Pulo di Altamura (la dolina dal diametro maggiore in assoluto, coi suoi oltre 500 metri), il Pulo di Molfetta (esemplare dolina di crollo, dalle pareti punteggiate da centinaia di grotte e cunicoli, molti dei quali intercomunicanti), il Pulicchije di Gravina, le gravine stesse (profondi solchi incisi da antichi corsi d'acqua nella roccia calcarenitica) e, tra i fenomeni di carsismo ipogeo, le famosissime Grotte di Castellana e la meno nota, ma fantasticamente ricamata dalla natura, Grotta di Putignano, oltre alle innumerevoli lame.

Forme del carsismo sotterraneo (ipogeo)

Le grotte sono senza dubbio le forme più conosciute, ma esistono anche cunicoli più o meno estesi, come quelli percorsi da fiumi sotterranei, quali ad esempio il Timavo, che scompaiono dalla superficie terrestre sprofondando nel sottosuolo dove scorrono anche per parecchio tempo prima di tornare all’aperto (risorgive carsiche). L'esplorazione speleologica ha permesso inoltre di rilevare sifoni, condotti e altre forme di collegamento tra cavità ipogee.

Oltre che forme erosive sono abbondanti le forme deposizionali del carsismo. Infatti, lo stillicidio dell’acqua che penetra dalla superficie crea, con il passare dei secoli e millenni, fantastiche strutture calcaree. Le forme più caratteristiche sono le stalattiti, le stalagmiti, le colonne date dalla loro unione, le colate, le cortine e le varie concrezioni che ornano le pareti delle grotte sotterranee.

Il fenomeno deposizionale è sostanzialmente generato dall'inversione della reazione di dissoluzione carsica sopra descritta. In particolare condizioni di temperatura e flusso idrico il bicarbonato solubile tende a trasformarsi in carbonato di calcio insolubile, che precipita, si deposita e forma le concrezioni.

[modifica] Cenni storici

Dappertutto nel mondo le grotte sono servite da rifugio, abitazione e magazzino, ma gli anfratti più nascosti come gli abissi o le grotte completamente sotterranee hanno certamente messo in soggezione gli uomini di tutti i tempi. Ecco perché vi si facevano abitare demoni e divinità malvagie, oppure gnomi malefici e creature spaventose. Non meraviglia dunque che una ricerca scientifica delle grotte sia relativamente recente.

Il primo a tentare un approccio scientifico fu lo sloveno J.V. Valvazor che già nel XVII secolo corrispondeva con l’inglese Royal Society sugli aspetti della regione carsica. Parecchio più tardi, nel 1784, l’austriaco J.N. Nagel, su incarico dell’imperatore Francesco I, descrisse e disegnò alcune grotte del Carso Triestino. Ma la prima teoria sul carsismo risale solo al 1771 e la si deve ai fratelli Gruber di Lubiana che ipotizzarono una serie di crolli di grotte antiche come causa del percorso sotterraneo dei fiumi; questa teoria spiegherebbe i fiumi “a scomparsa” ed alcuni tipi di doline. I due fratelli diedero anche una valida spiegazione dei laghi che si prosciugavano, ma le loro deduzioni sembrarono troppo fantasiose e caddero nel dimenticatoio.

Una diversa spiegazione del carsismo fu presentata nel 1778 dal francese Baltasar Hacquet che insisteva sulla teoria della corrosione. È da notare che egli sosteneva la presenza di un acido nella pioggia, acido che andava a corrodere la calce latente nella pietra. Era la teoria giusta, ma gli scienziati dell’epoca non accettarono né l’acido nella pioggia né la calce nella pietra. Anche Hacquet fu dimenticato.

Oggi sappiamo che avevano ragione sia i Gruber sia Hacquet: il carsismo e il paesaggio da esso generato è sia la conseguenza di cause predisponenti, quali le deformazioni dovute a movimenti tettonici, sia dall’erosione chimica dovuta all'acqua piovana.

[modifica] Galleria fotografica

Vaschette di corrosione	Campi carreggiati	Campi carreggiati	Stagno carsico
Formazioni carsiche sul monte Canin	Doberdò del Lago (GO); sono visibili i fenomeni di corrosione superficiale	Grize a Doberdò del Lago (GO)	Paesaggio carsico