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9.1 Geologia e carsismo
Ere Geologiche
|
Era |
Periodo |
Anni (milioni) |
|
|
Neozoico (Quaternario)
|
Olocene |
0.01 |
Ominidi |
|
Pleistocene |
1.8 |
|
|
Cenozoico (Terziario)
|
Pliocene |
5.2 |
|
Orogenesi alpina
|
Miocene |
26 |
Erba
|
Oligocene |
37-38 |
Scimmie antropomorfe
|
Eocene |
53-54 |
Elefanti
|
Paleocene |
66 |
|
Mesozoico (Secondario)
|
Cretaceo |
66-145 |
Piante con fiori Serpenti Mammiferi |
|
Superiore |
66-100
|
ammoniti, rudiste, rettili marini, dinosauri, piccoli mammiferi |
|
Inferiore |
100-145
|
dinosauri, uccelli e angiosperme |
|
Giurassico |
145-199 |
Dinosauri Ammoniti Uccelli
|
Apertura Oceano Atlantico
|
Malm |
145-161
|
|
|
Dogger |
151-183
|
Vita marina (ammoniti, bivalvi), conifere |
|
Lias |
183-199
|
|
|
Triassico |
248
|
Dinosauri rettili marini, ammoniti, esacoralli |
|
Sup. - Retico |
206-210 |
|
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Sup. - Norico |
210-221 |
|
|
Sup. - Carnico |
221-227 |
|
|
Med. - Ladinico |
227-234 |
|
|
Med. - Anisico |
234-242 |
|
|
Inf. - Scitico |
242-248 |
|
|
Paleozoico (Primario)
|
Permiano |
280 |
Palme e conifere Rettili |
|
Carbonifero |
345
|
Piante Pesci Anfibi Insetti Rettili Ammoniti |
Orogenesi Ercinica
|
Devoniano |
395 |
|
|
Siluriano |
430 |
Anfibi Foreste |
|
Ordoviciano |
500
|
Pesci Cefalopodi Brachiopodi Briozoi Coralli Vegetali
|
Orogenesi Caledoniana
|
Cambriano |
570 |
Trilobiti Spugne Vermi |
|
Archeozoico (Arcaico)
|
Algonchiano |
700 |
Vermi Meduse |
|
Archeano |
4500 |
Batteri Alghe |
|
La geologia e` la scienza che si occupa integralmente di tutti i fenomeni
naturali che coinvolgono la superficie e l'interno della Terra.
Con la crescente specializzazione di qualsiasi settore scientifico-tecnologico,
oggi pi� che di geologia dovremmo parlare di Scienze della Terra,
intendendo con questo termine il carattere pluralistico, integrativo
e retroattivo che e` insito in tutte quelle discipline,
sottodiscipline, specializzazioni che si propongono di analizzare i fenomeni
biologici, chimici, fisici che definiscono tutte le reti di relazioni
sottese sul pianeta Terra, sia sulla superficie che nel profondo
del sottosuolo.
Per i nostri fini, che piu` che modesti, definiremmo umili,
preferiremmo mantenere il termine onnicomprensivo di
Geologia
[
659] [
660] [
661] [
662] [
663] .
Geologia: una condizione necessaria, ma non sufficiente
per circoscrivere l'oscuro universo che permea intorno a quel fenomeno chiamato
carsismo, di cui le grotte rappresentano forse l'aspetto
piu` appariscente e stimolante per una ricerca umana che non conosce
ne' soste ne' limiti, tesa a svelare (e talora a creare...) i
piu` reconditi aspetti della realta`.
Di sicuro la geologia, per come viene comunemente intesa, e`
necessaria come contorno alla definizione del concetto di carsismo:
a tutti quanti gli speleo e` certo capitato di osservare i terreni
in cui si aprono le grotte, notando l'aspetto esteriore delle rocce, il
tipo di discontinuita` che disturba l'apparente regolare stratificazione
delle rocce, la forma delle gallerie, la relazione tra i tipi di rocce e le
diverse architetture o strutture ipogee e cosi` via.
Di conseguenza la geologia rappresenta un aspetto fondamentale del peculiare
rapporto uomo-carsismo, come pure una condizione non sufficiente nel
circoscrivere e delimitare tutte quelle variabili che concorrono a costruire
letteralmente il carsismo; forse troppo spesso nelle relazioni dei convegni e
congressi nazionali ed internazionali si tende a circoscrivere l'aspetto
geologico con quattro scarne note tuttte incentrate su pochi denominatori
sempre uguali l'uno all'altro: tipo di roccia (magari con scheletrica
descrizione), eta` geologica, intensita` di fratturazione, direzione
delle fratture, presenza o assenza di scorrimento idrico.
Molto spesso in queste descrizioni si tende a dare una rappresentazione
a dir poco falsa del carsismo, con un atteggiamento che definiremmo fin troppo
riduttivo e fissista che ignora volutamente la dinamica complessita`
ambiguita` ed impredicibilita` del mondo carsico, definito e
poggiante su un nugolo di variabili spesso di incerta attribuzione (si
pensi solo al formidabile problema di datare strutture vuote, cave o la
ricostruzione dell'evoluzione di complessi ipogei lunghi decine se non
centinaia di Km...) in cui presumibilmente i limiti tra cio` che e`
puramente fisico (le pietre, per intenderci, o l'acqua o le correnti d'aria)
e ci� che e` biologico (popolazioni batteriche, accumuli vegetali in
decomposizione, l'azione indiretta di suoli o coperture boschive) tendono a
compenetrarsi in complesse relazioni simbiotiche, con meccanismi
difficilmente sottoponibili a simulazioni di laboratorio.
Date queste premesse, in sostanza pi� speculative e filosofiche che operative,
passiamo ora a descrivere i principali tipi di rocce in relazione a quello
che chiamiamo carsismo.
Che cos'e` o come si puo' definire il carsismo?
Anzitutto qualche cenno etimologico: carsismo deriva dalla parola slovena
kras che indica pietra, roccia, poiche` questo e`
l'aspetto che balza immediatamente agli occhi a chi percorre un territorio
carsico: un paesaggio piuttosto aspro, articolato, con molti affioramenti di
roccia che si presentano in forme tormentate, spesso solcate da profonde
fratture su cui agisce l'acqua corrosiva, accentuando le discontinuita`
originarie delle rocce, la loro eterogeneita`.
Piu` complessa e` invece la definizione seria di carsismo, se si
considera la varieta` delle situazioni geologiche, morfologiche,
climatiche e biologiche su cui agisce il carsismo.
Cercando di essere i piu` semplici possibili, si puo`
definire carsismo
come un processo chimico-fisico di smantellamento di rocce, con la formazione
di una struttura (interna alle rocce) ove avvengono fenomeni di trasferimento
di materia (in sostanza acqua ed aria), dalla superficie terrestre nel
sottosuolo e da li` di nuovo in superficie.
In soldoni, nella definizione appena data, vengono introdotti due termini
chiave, a nostro giudizio complementari ed irrinunciabili :
- l'effetto chimico-fisico di smantellamento delle rocce;
- l'esistenza di una struttura interna alle rocce ove possiamo osservare
un accentuato trasferimento di materia con scambi continui della stessa
tra la superficie ed il sottosuolo.
Di conseguenza, non basta indicare la presenza di una corrosione
superficiale o interna alla roccia per parlare di carsismo, bensi`
occorre pure specificare l'esistenza di un reticolo di vuoti ove vediamo la
gerarchizzazione di flussi continui (l'acqua come elemento essenziale, ma pure
l'aria e materiale solido, quali particelle rocciose e sostanze biologiche).
Una volta inquadrato il concetto di carsismo, si pu� ora passare in rassegna
la classificazione fondamentale delle rocce e esaminare quali di queste sono
soggette a carsismo.
Sulla Terra distinguiamo tre grandi famiglie:
- rocce magmatiche;
- rocce metamorfiche;
- rocce sedimentarie;
Vediamo ora un po' pi� in dettaglio queste tre categorie.
9.1.1 Rocce Magmatiche
Derivanti dalla solidificazione di materiale fuso (il magma), in genere a
base di silicio, le rocce magmatiche sono tra le rocce piu` diffuse in
assoluto, presenti in enormi volumi, al fondo degli oceani o al di sotto della
copertura sedimentaria piu` superficiale.
Abbiamo 2 ampie categorie:
- rocce intrusive o plutoniche,
solidificate all'interno della Terra.
Un tipico esempio sono i graniti.
In sostanza su di essi non agisce il carsismo, a causa della
scarsissima solubilita` dei minerali costituenti. In alcuni casi
comunque esistono eccezioni: sono segnalati fiumi sotterranei (!) nei
graniti del West americano (Sierra Nevada californiana): chissa`
mai come appaiono?
- rocce effusive,
legate a materiale vulcanico, tipo lave, tufi.
Come roccia diffusissima citiamo i basalti, su cui l'azione solvente
dell'acqua e` a dir poco trascurabile. In questa categoria
dovremmo a rigor di logica fare un notevole distinguo per le colate laviche
in cui sono note grotte particolari
(gallerie di scorrimento laviche) dallo sviluppo spaziale talora
sorprendente (anche decine di kilometri e centinaia di metri di dislivello
(Hawaii, Isole Canarie, Corea, Giappone, USA, Kenia, Islanda, etc.).
Pure in Italia esistono, sulle falde dell'Etna, ma con modesto sviluppo.
In ogni caso non si parlera` mai di un vero fenomeno carsico.
I tunnel lavici si formano quando la lava scende su un pendio in una
colata lunga e stretta. Quando termina l'apporto di lava, la parte
esterna si raffredda prima e forma un guscio al cui interno la massa
fluida continua a colare, lasciando alla fine pareti e volta.
Altre cavita` laviche sono i pozzi. Quando una colata lavica incontra
una torbiera ricca d'acqua, questa viene repentinamente surriscaldata
ed esplode generando una cavita` verticale.
Denominazione
|
Minerali
|
Carattere
|
Colore
|
Intrusive
|
Filoniane
|
Effusive
|
Sialiche (Si, Al)
|
Quarzo SiO2
|
acido
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chiaro
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graniti
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Ortoclasio KAlSi3O8
|
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dioriti
|
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Plagioclasio NaAlSi3O8 CaAl2Si2O8
|
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sieniti
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gabbri
|
Feldspato
|
|
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foiditi
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Femiche (Fe, Mg)
|
Biotite
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basico
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verde scuro
|
rioliti
|
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|
Anfiboli
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trachiti
|
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|
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andesiti
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basalti
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|
|
|
nefeliniti
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Ultrafemiche
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Pirosseni
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fortemente basico
|
verde scuro
|
|
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pirosseniti
|
Olivine
|
|
|
peridotiti
|
La tipologia dei cristalli nelle rocce metamorfiche
dipende dalle condizioni di solidificazione e
dalla composizione della roccia.
Le rocce magmatiche intrusive che hanno subito un lento raffreddamento
presentano forme cristalline riconoscibili ad occhio.
Quelle effusive hanno un aspetto vetroso, o con microcristalli.
Tra questi due estremi si hanno rocce filoniane con
cristallini immersi in una matrice amorfa.
Quando il fuso solidifica repentinamente in superficie i componenti gassosi
possono formare bolle che restano imprigionate.
Le diverse specie minerali hanno temperature di fusione differenti percio`
durante il processo di solidificazione esse si formano dal fuso in tempi
diversi (cristallizzazione frazionata).
Le prime specie a cristallizzare presentano forme piu`
regolari (idiomorfe), le successive vanno a riempire gli interstizi
(allotriomorfe).
La temperatura di fusione delle rocce varia tra 1000 e 1300°C,
in dipendenza della pressione e del tipo di roccia. Rocce ricche di silicati
risultano molto viscose, poiche` si formano catene di gruppi
(SiO4)4-; la presenza di ioni metallici, K+,
Na+, Ca2+, Fe2+, ..., tende ad ostacolare
la formazione di queste catene e rende il magma piu` fluido.
9.1.2 Rocce Metamorfiche
Le rocce metamorfiche (dal greco antico metamorfosis: trasformazione)
sono generate da preesistenti rocce magmatiche, sedimentarie, metamorfiche
sottoposte a condizioni di pressione e/o temperatura diverse dalle
condizioni iniziali. Anche questa e` una categoria vastissima, con
minerali costituenti di composizione silicea e pertanto non carsificabili.
Esistono comunque delle eccezioni, talora con cavita` lunghe 2 Km ed
oltre (come nel caso di grotte aprentesi in micascisti cloritici, in
Brasile..).
Sulla base dei minerali costituenti queste rocce metamorfiche, dobbiamo fare
una particolare eccezione per due categorie di rocce alquanto diffuse:
- quarzareniti,
costituite da granelli di quarzo e pochissimi altri
minerali, questi ultimi in proporzioni irrisorie;
- marmi,
costituiti da granelli di calcite esclusiva o associata
ad altri minerali (dolomite, quarzo, diopside, mica, etc.).
Nel caso delle
quarziti,
esse possono dare luogo a manifestazioni carsiche
peculiari poiche` il quarzo tende ad essere molto solubile sotto
l'attacco di soluzioni acquose acide, ricche di anidride carbonica e sostanze
contenute nel suolo vegetale (acidi organici, tannini, etc..).
Queste situazioni sono peculiari di climi equatoriali e derivano dalla
associazione dei seguenti fattori:
- elevata piovosita`;
- forte temperatura;
- grande disponibilita` di vegetazione, con suoli molto ricchi di
humus e popolazioni batteriche che possono facilitare la dissoluzione
dei granelli delle rocce.
L'esempio piu` bello di questo carsismo e` quello fornito dalla
regione meridionale del Venezuela, con la presenza di massicci plateau ed
altopiani dalla morfologia molto accidentata.
La sommit� di questi tavolati e` intersecata in ogni senso da reticoli
fittissimi di fratture, messi in risalto da una fortissima corrosione chimica,
facilitata da una piovosita` quotidiana. Il risultato di tutto questo
e` la creazione di un profondo reticolo di scorrimento sotterraneo,
con gallerie alte e strette impostate sulle fratture. La superficie risulta
butterata da colossali sprofondamenti (le
simas) profondi anche
300 m. L'acqua che vi penetra, esce a giorno sui bordi di questi tavolati,
spesso con spettacolari sorgenti a cascata. Chi e` stato in tali posti
garantisce di essersi trovato in un ambiente unico, piu` simile
a qualche realta` aliena che non alle regioni terrestri che noi
conosciamo...
In precedenza abbiamo accennato ai marmi come roccia carsica. In effetti
in Italia la grotta piu` estesa (l'Antro del Corchia con circa
50 km di sviluppo) si apre proprio nei marmi delle Apuane.
Queste rocce in genere si presentano molto pure e sono attraversate da un
fittissimo reticolo di fratture, due fattori che in associazione tendono ad
esaltare le manifestazioni carsiche, con una presenza di vuoti talora
impressionante.
In Italia i marmi, a parte le Alpi Apuane, non sono molti diffusi, a differenza
di paesi come la Norvegia dove le uniche grotte esistenti si trovano proprio in
queste rocce.
Nel complesso, per via della loro purezza , i marmi offrono forme carsiche
molto estetiche ed esasperate, talora molto interessanti per i rapporti tra
morfologia e discontinuita` strutturali- in questo caso l'originario
insieme di granuli di calcite subisce profonde modificazioni strutturali
(ordinamento degli atomi secondo nuove direzioni) con trasformazioni delle
iniziali impurita` (ad esempio argilla) in minerali micacei, lamellari,
che tendono a concentrarsi in orizzonti ben definiti ed ad essere asportati
meccanicamente dall'erosione delle acque.
Nelle Apuane il campionario di tali forme e` pressoche' completo.
Per quanto riguarda le zone marmifere pi� vicine a noi, ricordiamo il
territorio dell'Ossola meridionale con lenti di marmo impuro cavate ancor
oggi per il Duomo di Milano (zona di Candoglia ed Ornavasso), con limitate
manifestazioni carsiche.
Un distinguo va poi posto al termine generico marmo. Per i cavatori il
marmo e` definito come qualunque pietra atta ad essere lucidata e
pertanto la categoria risultante e` molto vasta, senza distinzione con
le rocce sedimentarie.
Invece, dal punto di vista scientifico marmo e` un'esclusiva roccia
metamorfica, anche se va detto che i calcari (vedi terminologia piu'
avanti) in profondita` subiscono trasformazioni tali da risultare veri marmi
o quasi.
Un esempio molto classico per i geologi delle Alpi Liguro-Piemontesi e`
offerto dai Calcari di Val Tanarello, vecchi di ca 150 milioni di anni.
Mano a mano che ci si sposta dalle zone meno deformate delle Alpi al settore
interno, inizialmente sottoposto a temperature e pressioni elevate, si osserva
la transizione dei calcari a veri e propri marmi candidi o di aspetto
mandorlato: i Marbres di Guillestre. Un settore magnifico per osservare
affioramenti estesi di tali marmi e` certo il Massiccio del Marguareis,
tra Francia, Liguria e Piemonte.
Qui i Marbres di Guillestre offrono manifestazioni carsiche estesissime,
con campi di lapies (vedi piu' avanti) molto suggestivi a cui
corrispondono in profondita` colossali verticali scavate nella
massa pura dei marmi (ad es. il P180 dellAbisso Cappa).
A rigor di logica, per quanto possa sembrare strano, anche il
ghiaccio
puo` essere inquadrato nelle rocce metamorfiche, poiche' deriva
dalla trasformazione di acqua in condizioni di temperature e pressioni diverse
da quelle originali; i cristalli di neve tendono a subire continui assestamenti
nella disposizione molecolare tramite processi di fusione (per costipamento
del manto nevoso) ed immediata solidificazione, generando una massa omogenea
di cristalli di ghiaccio che tendono a fluire creando i ghiacciai veri e propri.
Pure nei ghiacciai troviamo sistemi carsici il cui studio speleologico
(a parte l'interesse per i glaciologi) e` iniziato solo negli anni 80.
Da quel poco che ne sappiamo, finora non sono stati scoperti grandi sistemi,
pur nelle aree molto glacializzate (Antartide, Hielo Continental [Argentina
Meridionale]), sia per problemi ambientali (distanza dalle zone civilizzate,
basse temperature, presenza continua di acqua), che per questioni dinamiche
interne ai corpi glaciali. Si tratta in effetti di sistemi molto dinamici,
con un flusso continuo di ghiaccio che tende a modificare costantemente,
di anno in anno, gli eventuali sistemi ipogei presenti.
Grotte si possono sviluppare nel ghiaccio se questo non ha crepacci,
che causano assorbimento diffuso, ed e` abbastanza compatto e pieno
[
664] .
Fig. 304. Metamorfismo: tipi
Le condizioni fisiche a cui viene sottoposta la roccia determinano
differenti tipi di metamorfismo. I principali parametri fisici sono
la temperatura e la pressione. Una elevata temperatura porta a modifiche
mineralogiche (ricristallizzazione), mentre una alta pressione
produce modifiche strutturali. Se la pressione non e` omogenea si ha
scistosita`, cioe` la formazione di superfici di disposizione dei
minerali. Queste possono essere parallele alla stratificazione oppure
oblique (clivaggio).
Serie Metamorfiche
|
|
Perdita di plasticita`
|
Ricristallizzazione Lastrificazione
|
Nuova mineralizzazione (miche, clorite)
|
|
Argilla
|
Argillite
|
Argilloscisto
|
Micascisto
|
Fillade
|
Marna
|
|
Ardesia
|
|
|
Arenarie
|
|
Quarzite
|
|
Paragneiss
|
Calcare
|
|
Marmo
|
|
|
Dolomia
|
|
Dolomia saccaroide
|
|
|
Calcari argillosi
|
|
Calcescisti
|
|
Filladi carbonatiche
|
9.1.3 Rocce Sedimentarie
E veniamo ora alle rocce sedimentarie ove si concentrano le rocce piu`
interessanti per il carsismo. Con il termine di rocce sedimentarie si indicano
tutte le rocce derivate dalla deposizione, accumulo e trasformazione di
sedimenti incoerenti. Il sedimento rappresenta il prodotto della
interazione di fattori fisico-chimici con i materiali preesistenti esposti
alla superficie terrestre; in altre parole l'originaria roccia (magmatica o
metamorfica o sedimentaria stessa) subisce una sorta di degradazione chimica
e meccanica, con parte del materiale originario preso in carico da fluidi
(acqua soprattutto, ma anche aria) che tendono poi a rilasciarlo
e deporlo sotto altre forme e configurazioni.
In seguito si ha la compattazione e consolidamento tramite processi
chimico-fisici (diagenesi).
Dato il tipo di processi coinvolti nei sedimenti, parliamo di tre
grandi categorie:
- rocce clastiche generate dal trasporto meccanico di
particelle delle piu' varie dimensioni;
- rocce di costruzione organica;
- rocce di precipitazione chimica.
Rocce Clastiche
|
Dimensione granuli
|
Cementate
|
Sciolte
|
>2 mm
|
conglomerati breccie (ruditi)
|
ghiaie detriti
|
tra 2 mm e 1/16 mm
|
arenite
|
sabbia
|
<1/16 mm
|
lutiti
|
argille
|
tra 62 e 4 micron
|
siltiti
|
fango
|
Nella prima classe troviamo i conglomerati
(derivati dall'accumulo di ghiaie), le arenarie
(generate dalle sabbie), le peliti (accumulo di argille).
I conglomerati e le arenarie possono essere carsificate se almeno parte dei
minerali sono di tipo solubile (ad es. la calcite). Spesso nel territorio
lombardo si riconoscono lembi di conglomerati ben cementati letteralmente
cariati da cavita` perlopiu` superficiali.
Nel caso del Varesotto e` istruttivo percorrere il solco del Rio
Tinella (Oltrona al Lago), i cui fianchi sono interessati da numerosi ripari
incisi in grossi banconi di conglomerati spesso ricchi di ciottoli calcarei
e spalmature di cemento calcitico. Fuori della Lombardia ricordiamo almeno le
cavita` trevigiane aperte nei conglomerati che costituiscono il rilievo
collinare del Montello; qui e` nota la
Busa di Castel Sotterra, interamente scavata in ghiaie ben cementate e
lunga oltre 6 Km...
All'estero sono famose le grotte siberiane in conglomerato con sviluppi di
decine di Km....
I criteri di classificazione delle rocce psefitiche (ruditi) comprendono:
- dimensione dei granuli;
- forma e aspetto (grado di arrotondamento) dei granuli;
- tipo litologico (monogenetiche, poligenetiche);
- ambiente di sedimentazione
(terrestre, glaciale, lacustre, marino, fluviale, ... );
- quantita` e namura della matrice.
Per la classificazione delle rocce psammitiche (arenarie)
si considera la composizione mineralogica dei grani (in base al
contenuto relativo di quarzo, calcite, feldspati e fillosilicati)
e si usa una denominazione in cui il nome del costituente principale
viene anteposto alla roccia (es. quarzoarenite).
Per la classificazione delle rocce pelitiche (lutiti e siltiti)
si fa riferimento al contenuto di minerali argillosi, minerali
residuali, e fango carbonatico.
Fig. 305. Calcare e dolomia
Nella seconda classe troviamo la categoria piu` importante per il carsismo in
assoluto: le rocce carbonatiche,
ovvero quelle costituite da carbonati
vari: di calcio (i calcari) e di calcio e magnesio (le dolomie).
Nel complesso tali rocce sono legate all'azione di organismi marini che
estraggono i carbonati dissolti nell'acqua (perlopiu`marina) e li
fissano, li separano in strutture scheletriche (ad esempio i coralli) che
vengono poi trasformate in vere rocce.
Nella terza classe troviamo le cosiddette
evaporiti:
rocce generate dalla concentrazione,
saturazione e separazone di sali disciolti nelle acque;
in questo caso il processo di formazione e` esclusivamente chimico,
legato al raggiungimento di una soglia di saturazione dell'acqua che porta in
soluzione tutti i sali, oltre la quale soglia avviene una brusca separazione
dei sali (si parla in genere di precipitazione); tipiche rocce sono:
- il salgemma (cloruro di sodio e sali affini- potassio, magnesio);
- il gesso (solfato di calcio con acqua).
Entrambe queste due categorie (sale e gesso) sono soggette a forti fenomeni
carsici, connessi con l'elevata solubilita` di tali rocce.
Vediamo allora qualche dettaglio su queste categorie di rocce.
O. Sules (escluse le figure) Wed Sep 10 22:06:07 2008
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