Processi di Alterazione Geologica: Agenti Atmosferici e Rocce Sedimentarie

Agenti Atmosferici (Weathering)

Gli Agenti Atmosferici (o weathering) rappresentano il processo di trasformazioni fisiche e chimiche delle rocce madri e dei minerali primari, che porta alla formazione di minerali secondari, come le argille, che costituiscono il suolo. Questo processo coinvolge una serie di reazioni chimiche i cui prodotti sono reagenti utili per sintesi successive.

Classificazione degli Agenti Atmosferici

• Agenti Atmosferici Edofochimici: Si verificano sulla superficie del suolo.
• Agenti Atmosferici Geochimici: Si verificano negli strati più profondi, come l'orizzonte C o superiore.

Il weathering è l'alterazione dei materiali rocciosi esposti all'aria, all'umidità e all'azione di materiale organico. Può essere di due tipi:

• Disgregazione Meccanica (o Fisica): Agenti atmosferici meccanici.
• Decomposizione Chimica: Agenti atmosferici chimici.

Entrambi i processi interagiscono tipicamente. Le variazioni di umidità e temperatura influenzano le forme di erosione, poiché incidono sulla roccia meccanicamente, mentre acqua e calore promuovono le reazioni chimiche di alterazione.

Tipi di Alterazione

Alterazione Fisica (o Meccanica)

È causata da processi fisici e si manifesta principalmente negli ambienti desertici e periglaciali.

• Climi Desertici: Presentano una grande differenza di temperatura tra giorno e notte e la mancanza di vegetazione permette ai raggi solari di colpire direttamente le rocce.
• Ambienti Periglaciali: Le temperature variano sopra e sotto il punto di fusione del ghiaccio, su base giornaliera o stagionale.

I fattori fisici o meccanici degli agenti atmosferici includono:

• Colpo di calore.
• Crioclastismo (gelivazione).
• Martellamento.
• Peeling (sfaldamento).
• Azione delle radici e crescita dei cristalli.

Erosione Chimica

Causa la disintegrazione di rocce e minerali quando questi reagiscono con sostanze presenti nell'ambiente circostante, soprattutto quelle disciolte in acqua, portando alla formazione di minerali chimicamente diversi e più stabili rispetto alle condizioni esterne. I minerali sono generalmente più suscettibili all'alterazione quando i loro legami sono più deboli e sono più distanti dalle condizioni di formazione in superficie.

Effetti Generali del Weathering

Il weathering è il processo di trasformazione chimica delle rocce nel terreno; la formazione del suolo è considerata sinonimo di agenti atmosferici. Nelle rocce ignee e metamorfiche, gli agenti atmosferici modificano i materiali solidi densi trasformandoli in particelle porose che differiscono per composizione chimica e struttura dai minerali originali. L'erosione provoca cambiamenti meno intensi nelle rocce sedimentarie.

Quando le rocce sono esposte a condizioni fisiche superficiali di erosione, il congelamento e lo scongelamento dell'acqua, il riscaldamento e il raffreddamento disgregano lentamente le rocce. Tuttavia, il cambiamento più significativo è causato dalle variazioni chimiche dovute all'azione di acqua, ossigeno, anidride carbonica e composti organici.

La Schistosità

La schistosità è un cambiamento fisico che porta alla separazione in strati quasi paralleli di roccia metamorfica, come ad esempio negli scisti (filladi) e negli gneiss.

Le Rocce Sedimentarie

Caratteristiche Generali

Origine e Trasporto

I prodotti dell'alterazione possono essere trasportati da correnti (trascinamento, laminazione o saltazione) o all'interno di un fluido (sospensione, soluzione o mobilizzazione).

Abbondanza

Le rocce sedimentarie sono comuni nei progetti di ingegneria. Il loro volume nei primi 15 km della crosta è stimato al 5%, mentre il restante 95% è costituito da rocce ignee e metamorfiche, dominanti negli ambienti profondi.

Diagenesi

La formazione delle rocce sedimentarie a partire dal sedimento implica una serie di processi che generalmente tendono a ridurre la porosità e ad aumentare la compattezza dei materiali. Questi processi sono raggruppati sotto il nome di diagenesi.

Principali Processi di Litificazione

I processi diagenetici principali sono la cementazione, il consolidamento, l'essiccazione e la cristallizzazione. Il termine litificazione può essere inteso come il processo attraverso il quale le rocce si formano, in questo caso dal consolidamento dei sedimenti.

• Cementazione: I principali minerali cementanti sono calcite e dolomite, che arrivano disciolti in acqua formando una soluzione che occupa gli interstizi del deposito. Questo processo richiede un materiale poroso e permeabile, dominando nella formazione di arenaria, calcare e dolomia.
• Consolidamento e Asciugatura: Sono due processi generalmente collegati, poiché il consolidamento implica l'espulsione dell'acqua. Tuttavia, nel caso dei depositi di sabbia trasportati dal vento, la litificazione può avvenire dopo l'evaporazione. Questo processo non richiede necessariamente un materiale poroso e permeabile. Ad esempio, le argille a un km di profondità perdono il 60% del loro volume a causa della pressione di confinamento, dando origine allo scisto.

Caratteristiche Distintive delle Rocce Sedimentarie

Le principali caratteristiche delle rocce sedimentarie sono la stratificazione, la facies e il colore.

Stratificazione

È la caratteristica più importante. Ogni strato segna il completamento di un evento. La geometria degli strati è fondamentale, poiché rivela l'ambiente di formazione.

• Orizzontali: Ambiente di formazione tranquillo (es. lago).
• Mossi: Ambiente di dune o piste.
• Piste: Ambiente detritico.
• Cavolo (Cross-bedding): Marchi di ambiente di spiaggia.
• Attraversati: Ambiente di palude.
• Geodi: Strati concentrici sferici, fenomeno spiegato dalla differenza di salinità osmotica.

Facies Sedimentarie

Il termine si riferisce alla formazione di caratteristiche specifiche che variano lateralmente rispetto ad altri depositi sedimentari, formati contemporaneamente ma con caratteristiche diverse.

Sedimenti Organici

I composti organici vengono rapidamente degradati dall'azione dei batteri anaerobici (putrefazione); a contatto con l'aria, vengono ossidati dall'azione dei batteri aerobici (che consumano ossigeno). Se i materiali sono coperti da acque povere di ossigeno, fermentano per azione anaerobica, aumentando la percentuale di carbonio libero.