Processi Geologici Esterni e Modellamento della Crosta Terrestre

Processi geologici e rischi esterni

I processi geologici esterni sono definiti come la serie di fenomeni che avvengono nella crosta terrestre come risultato dell'interazione delle rocce con l'atmosfera, l'idrosfera e gli esseri viventi. Essi comprendono: agenti atmosferici, erosione, trasporto e sedimentazione.

Agenti atmosferici (Degradazione meteorica)

Si tratta dell'alterazione subita dalle rocce della superficie terrestre senza il trasporto dei materiali prodotti, che rimangono vicino alla roccia madre. Si distinguono tre tipologie principali:

• Agenti atmosferici fisici o meccanici: dovuti soprattutto ai cambiamenti di temperatura.
• Agenti atmosferici chimici: causati dall'azione dell'acqua e dei gas atmosferici.
• Agenti atmosferici biologici: dovuti all'azione degli esseri viventi.

Agenti atmosferici fisici o meccanici

Consistono nel processo di frammentazione della roccia, con un conseguente aumento della superficie della stessa esposta all'azione di agenti geologici esterni, ma senza modificare la composizione chimica della roccia. Questo fenomeno è dovuto principalmente alle variazioni di temperatura e si svolge nei seguenti modi:

1. Incastro del gelo (Criofrasturazione): provoca l'effetto cuneo del ghiaccio. Questo fenomeno si verifica principalmente nelle zone temperato-fredde: quando l'acqua penetra tra le fessure delle rocce, si congela e aumenta di volume. Il ghiaccio che si forma agisce come un cuneo, esercitando una pressione sulle rocce fino a provocarne la rottura.
2. Cristallizzazione dei sali: si verifica quando l'acqua carica di sali entra nelle fessure delle rocce. La successiva cristallizzazione di questi sali produce un effetto cuneo che preme sulla roccia fino a frammentarla.
3. Espansione e contrazione termica (Termoclastismo): è causata dagli sbalzi di temperatura, un fenomeno che si verifica soprattutto nelle regioni desertiche, dove le fluttuazioni giornaliere possono superare i 40 °C. Durante il giorno, a causa del calore del sole, le rocce si espandono, mentre di notte, quando la temperatura scende bruscamente, si contraggono. La ripetizione di questo processo finisce per fratturare le rocce.
4. Differenziale di diffusione (Decompressione): è dovuto alla decompressione subita dalle rocce quando si avvicinano alla superficie a seguito dell'erosione dei materiali sovrastanti. La diminuzione della pressione litostatica origina fessure nelle rocce che contribuiscono alla loro frammentazione.

Agenti atmosferici chimici

Rappresentano il processo di alterazione delle rocce a causa di agenti chimici come acqua, ossigeno, anidride carbonica e acidi. A differenza della degradazione fisica, questi processi producono una variazione nella composizione chimica delle rocce. I principali processi sono:

1. Scioglimento (Dissoluzione): comporta la rimozione di sostanze chimiche dalle rocce che passano nell'acqua, dissociate come ioni. In questo modo si sciolgono direttamente alcuni minerali, come il salgemma, il gesso, ecc.
2. Carbonatazione: un caso particolare di scioglimento dovuto all'anidride carbonica disciolta in acqua; è un meccanismo essenziale nella degradazione del calcare. Il carbonato di calcio è praticamente insolubile, ma reagendo con acqua ad alto contenuto di CO2 si trasforma in bicarbonato di calcio; essendo quest'ultimo solubile, viene lavato via, portando alla distruzione del calcare.
3. Ossidazione: consiste in un cambiamento dello stato chimico dei minerali dovuto alla presenza di ossigeno libero. Influenza significativamente i minerali contenenti ferro: quando il ferro si ossida (passando da Fe+2 a Fe+3), l'aumento della dimensione ionica destabilizza il reticolo cristallino, trasformando i minerali originali in altri.
4. Idratazione: prodotta dall'incorporazione di molecole d'acqua nel reticolo cristallino dei minerali, il che si traduce solitamente in un aumento di volume. Il caso più tipico è la trasformazione dell'anidrite in gesso, con un conseguente aumento volumetrico che provoca deformazioni nei materiali.
5. Idrolisi: consiste nella disintegrazione del reticolo cristallino di alcuni minerali tramite la rottura dei legami per azione degli ioni idrogeno in acque acide. Questi ioni si introducono nella rete ed espellono i cationi, causando la disintegrazione della struttura e il rilascio di anioni che vengono dilavati. L'unione degli ioni restanti porta alla formazione di nuovi minerali. L'idrolisi è uno dei meccanismi più importanti, poiché colpisce i silicati, i minerali più abbondanti in natura. È degna di nota l'idrolisi dei feldspati, che si trasformano in argilla e materiali disciolti. In ambienti molto acidi, può verificarsi anche l'idrolisi della caolinite. I feldspati, stabili a pressioni e temperature elevate, diventano instabili alle condizioni della superficie terrestre, alterandosi al contatto con l'acqua.

Agenti atmosferici biologici

Processo di alterazione delle rocce operato dagli esseri viventi attraverso meccanismi sia meccanici che chimici:

1. Effetto cuneo: effettuato dalle radici delle piante che si introducono nelle fessure delle rocce. Crescendo, premono contro le pareti e frammentano la roccia.
2. Miscelazione meccanica: processo fisico prodotto da animali come vermi o scavatori (es. talpe), che scavano gallerie e rimuovono il terreno, favorendo ulteriormente la disintegrazione della roccia.
3. Effetto chimico: esseri viventi come batteri, funghi e licheni producono sostanze acide che causano cambiamenti chimici. Anche le radici delle piante agiscono chimicamente catturando cationi e modificando i minerali costituenti.

Erosione

L'erosione è il processo di degradazione e rimozione di frammenti di roccia o particelle di terreno per azione della gravità combinata con acqua, vento, ghiaccio e organismi (specialmente l'essere umano).

Erosione del vento (Eolica)

A seconda del tipo di materiali su cui agisce, può essere di due tipi:

1. Deflazione: si verifica quando il vento agisce su materiale sciolto, trascinando le particelle fini. Se sono presenti frammenti di diverse dimensioni, i più piccoli vengono trasportati, mentre i più spessi rimangono al suolo formando il reg o deserto pietroso tipico dei climi aridi.
2. Abrasione eolica (Corrasione): agisce su rocce compatte attraverso le particelle trasportate. Il vento, carico di sabbia in sospensione, colpisce le rocce e le usura come una lima. Se la roccia non è omogenea, si verifica un'erosione differenziale (erosione alveolare). Poiché il vento solleva i grani di sabbia fino a una certa altezza, la corrasione è maggiore alla base della massa rocciosa, formando le tipiche rocce a fungo.

Erosione dell'acqua (Idrica)

Dipende dal potere erosivo dell'acqua, determinato dal flusso e dalla velocità (pendenza) o, nel caso del mare, dalla forza delle onde. Si manifesta attraverso due meccanismi:

• a) Scioglimento: dissoluzione di componenti salini delle rocce.
• b) Abrasione idrica: prodotta dalle correnti d'acqua e dalle masse marine. Questa azione è potenziata dal trascinamento di materiali solidi che aumentano la pressione erosiva sulle superfici.

Erosione glaciale

Dovuta all'azione del ghiaccio e dei frammenti di roccia trascinati che causano l'usura del suolo, creando forme tipiche visibili quando il ghiaccio si ritira. Sul fondo delle valli glaciali, le rocce del substrato appaiono lucide (se dure) e presentano solchi o strie parallele alla direzione di avanzamento del ghiaccio. I blocchi trascinati vengono arrotondati dall'attrito, assumendo una forma convessa con striature longitudinali, prendendo il nome di rocce montonate (aboregadas).