Utente:Antonov/Sandbox

Degradazione fisica

L'azione degli agenti atmosferici sulle rocce conduce, sul lungo periodo, alla disgregazione meccanica con produzione di regolite. La frazione minerale di quest'ultima ha dimensioni granulometriche molto variabili. Si possono distinguere due categorie fondamentali:

• frazione minerale primaria, costituita da materiali che conservano i minerali originali della roccia in posto e derivano da processi di degradazione fisica: abbiamo frammenti di roccia da grossolani (massi e ciottoli), a progressivamente sempre più fini, fino ad arrivare alle dimensioni della sabbia (granuli, quasi sempre monomineralici, ovvero composti da un solo minerale e del silt, con dimensioni dell'ordine di frazioni di millimetro). I minerali presenti in questa frazione sono minerali primari o residuali.
• frazione minerale secondaria, derivante dalla disgregazione fisica e soprattutto dall'alterazione chimica della frazione primaria: questa frazione è rappresentata soprattutto da argilla, con dimensioni dell'ordine dei micrometri. L'argilla non costituisce solo una classe dimensionale ma ha caratteristiche mineralogiche specifiche. Le argille sono minerali secondari. Derivano cioè dalla degradazione chimica o biologica dei minerali primari (feldspati, miche e altri) che avviene in presenza di acqua nella formazione dei suoli.

Le modalità di degradazione fisica delle rocce sono di diversi tipi:

• crioclastismo, causato dall'azione gelo-disgelo. E' il processo di disgregazione meccanica di una roccia causato dalla pressione provocata dall'aumento di volume dell'acqua contenuta entro le fratture e la porosità naturale della roccia, quando questa gela. Quando l'acqua congelando diventa ghiaccio, il suo volume aumenta del 9%, generando una pressione sufficiente a spezzare la roccia o comunque a indebolirne la coesione, soprattutto se la roccia è satura d'acqua (cioè l'acqua riempie completamente gli spazi vuoti all'interno della roccia). Con cicli ripetuti di gelo-disgelo, la roccia si disgrega in frammenti (clasti): questo processo è tipico delle zone a clima freddo (anche stagionale) in cui vi sono escursioni termiche attorno a 0 °C che continuamente inducono cambi di stato fisico all'acqua presente (come aree montuose ad altitudine elevata nelle regioni temperate o aree alle alte latitudini, polari e circumpolari). I frammenti, per il tipo di azione meccanica, hanno spigoli vivi, spesso taglienti;
• termoclastismo. Le fluttuazioni cicliche (diurne) di temperatura giocano un ruolo importante nella disgregazione fisica delle rocce, soprattutto nelle regioni aride (desertiche) a clima caldo, dove si hanno escursioni rapide e ampie (decine di gradi) tra notte e giorno. Il riscaldamento genera una dilatazione, con aumento di volume. Le rocce sono raramente corpi isotropi (al cui interno le proprietà fisiche non variano con la direzione): spesso sono composte da diversi tipi di minerali o hanno comunque discontinuità interne (come ad esempio la stratificazione), e questo influenza anche la distribuzione interna delle loro proprietà fisiche (come la durezza, l'elasticità, la dilatazione termica etc.), che hanno grandezze diverse in direzioni diverse. Questo porta le diverse parti costituenti la roccia sottoposte a variazioni di temperatura a espandersi e contrarsi in misura diversa e questo facilita la creazione di micro-fratture che si ampliano gradualmente fino alla disgregazione della roccia stessa. Inoltre, le rocce non hanno generalmente una conducibilità termica elevata (sono cioè tendenzialmente degli isolanti termici): questo vuol dire che tra la parte superficiale (alcuni millimetri) e la parte interna vi possono essere parecchi gradi di differenza e quindi una risposta diversa in termini di dilatazione alle fluttuazioni di temperatura; questo con ripetuti cicli di riscaldamento e raffreddamento provoca micro-fratture parallele alla superficie della roccia. Il risultato di questi processo è il distacco di lamine o scaglie sottili di roccia. Questo tipo di disgregazione è chiamato esfoliazione.
• aloclastismo. Questo processo è importante in aree costiere rocciose, soprattutto a clima caldo, nelle quali l'acqua marina ad elevato contenuto di sali penetra nelle fratture, discontinuità e porosità della roccia. E' caratteristico anche anche di aree a clima arido o desertiche in cui l'acqua presente nella parte superficiale del terreno evapora velocemente durante il giorno lasciando depositi di sali. Con l'evaporazione dell'acqua, i sali prima in soluzione cristallizzano, e la crescita dei cristalli induce tensioni che concorrono ad ampliare le fratture fino a causare il distacco di schegge di roccia. Questo tipo di processo è di fatto simile a quello del gelo/disgelo. I sali più comunemente coinvolti in questo processo sono il cloruro di Sodio (halite), il solfato di Calcio (gesso) e il carbonato di Calcio (calcite).
• bioclastismo: è la disgregazione fisica delle rocce prodotta da organismi viventi. Il complesso di dei processi in situ di alterazione fisico-chimica già visti creano un suolo regolitico che può ulteriormente essere elaborato da processi biogenici. Le radici delle piante che penetrano nel substrato roccioso possono frantumare ulteriormente la roccia; gli animali scavatori contribuiscono al fenomeno, sia con la loro attività di scavo, sia rimescolando il sedimento (come ad esempio i lombrichi.

Esistono altre forme di degradazione fisica che possono agire sulle rocce, che vengono considerate di qualche importanza solo su tempi lunghissimi, come l'espansione derivante dall'asportazione di strati rocciosi sovrastanti, con conseguente diminuzione della pressione litostatica e conseguente liberazione di stress tensionali interni.

Tutti i processi di disgregazione fisica producono un notevole incremento del rapporto superficie/volume della massa rocciosa considerata in toto; poiché l'alterazione chimica dei minerali avviene a partire dalla superficie del minerale, è evidente che una elevata degradazione fisica, a parità di condizioni geochimiche, favorisca una maggiore alterazione chimica.