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9.3 Formazione delle grotte
9.3.1 Strutture geologiche
9.3.1.1 Stratificazione
Fig. 306. Direzione e inclinazione
Le rocce sedimentarie sono caratterizzate da una netta stratificazione
dovuta alle variazioni delle condizioni di deposizione dei sedimenti.
I contatti fra gli strati formano giunti di stratificazione, spesso
ricchi di argilla e silicati, disomogenei rispetto alla massa
compatta degli strati.
Questi formano dei limiti piu` o meno permeabili.
La disposizione degli strati determina un piano nello spazio, che viene
descritto dall'angolo di immersione, cioe`
dalla pendenza rispetto al piano orizzontale,
e dalla direzione, cioe` dall'angolo che la direzione
(nel piano dello strato) orizzontale
forma con il Nord. Percio` la direzione dello strato e` perpendicolare
al piano verticale passante per la direzione di immersione.
Durante l'emersione le rocce sono soggette e forti pressioni litostatiche
e subiscono piegamenti e flessioni che
inducono rotture nalla roccia:
- diaclasi e fessure, che interessano un solo giunto di strato;
- fratture, coinvolgenti piu` giunti;
- faglie, se si ha anche spostamento relativo delle due parti.
9.3.1.2 Pieghe
Fig. 307. Piega
I piegamenti delle rocce possono presentare diverse forme di cui
la piu` comune e` l'ondulazione degli strati.
Si chiamano anticlinali
le pieghe in cui le rocce piu` giovani risultano all'esterno,
sinclinali quelle in cui risultano all'interno; si chiamano
antiformi e sinformi la creste e gli avvallamenti, con riferimento alla
disposizione spaziale (si parla anche di pieghe neutre quando queste sono
verticali o quasi).
Il piegamento
e` l'inclinazione sui bordi della piega, nella direzione dell'ondulazione,
e misurata rispetto al piano medio delle ondulazioni.
La direzione della piega la direzione in cui gli strati non sono ripiegati.
Il fenomeno del piegamento permette di comprendere la fessurazione
della roccia: nelle anticlinali la roccia risulta stirata nella parte alta,
mentre nelle sinclinali lo e` nella parte bassa.
Altre morfologie delle pieghe sono:
- pieghe coricate;
- pieghe a ginocchio;
- pieghe con inversione dell'ordine degli strati
- ...
9.3.1.3 Fratture e faglie
Nella trattazione precedente si e` accennato piu'
volte al termine frattura, senza mai specificare
esattamente che cosa si intenda con questo nome.
In termini molto generali possiamo definire una frattura come
una generica discontinuita` che interrompe la originaria
distribuzione regolare dei granuli che compongono la roccia e di eta`
successiva alla formazione della stessa.
Nella maggior parte dei casi la fratturazione e` dovuta al
comportamento rigido delle rocce sottoposte alle forze che modellano le
catene montuose; esistono comunque casi di fratture
contemporanee o quasi alla genesi delle rocce (ad esempio fratture di
raffreddamento per le lave; fratture diagenetiche nel caso dei sedimenti).
Nel caso del carsismo hanno primaria importanza le fratture di origine
tettonica (quelle legate alla formazione delle montagne) in quanto si
assume che il carsismo si imposti solo dopo che le rocce si siano
completamente formate e trasformate in strutture rigide (ma esistono
eccezioni.., come sempre!).
Per essere concisissimi, indichiamo due grandi categorie di
discontinuita` tettonica, entrambe importanti per il carsismo:
- fratture vere e proprie
- faglie
Le fratture
sono discontinuita` semplici, di forma e dimensioni variabilissime;
si parla di litoclasi, diaclasi, leptoclasi.
Ai nostri fini queste distinzioni non hanno molto senso.
Le faglie
sono discontinuita` dove si osserva uno spostamento differenziale
tra le originarie strutture della roccia; tale spostamento e`
riconoscibile confrontando le originarie strutture sui bordi
opposti della discontinuita`.
Se si vede una dislocazione anche di pochi mm tra le posizioni opposte si
e` in presenza di una faglia. Lo spostamento e` noto come rigetto.
Il piano lungo il quale si e` verificato lo spostamento, piano di faglia,
e` caratterizzato da una superficie piu` o meno liscia, e da
frammenti di roccia dovuti allo scorrimento, detti breccia di faglia
o miloniti. Questa fratturazione non e` tipica dei piani di faglia,
ma puo` interessare anche altre forme, come ad esempio il nucleo di
una piega.
Fig. 308. Faglie
Si parla di faglie dirette e inverse.
Le prime sono prodotte da fenomeni distensivi, in cui i blocchi di roccia
tendono ad allargarsi. Le seconde sono prodotte da fenomeni di
compressione.
In genere le faglie interessano le formazioni rocciose in "sistemi":
cioe` in numero elevato e raggruppate secondo determinate direzioni.
I punti di intersezione fra una faglia a l'altra si chamano
nodi di faglia.
In una catena montuosa soggetta a compressione e sollevamento
si possono formare pieghe, e sovrascorrimenti, lungo faglie, degli
elementi centrali su quelli periferici.
Si parla allora di linee di sovrascorrimento.
Una faglia e` sovente accompagnata da una serie di fagliette che si
dipartono con un angolo acuto. In genere sia le faglie normali
(distensive) che quelle riverse (compressive) presentano una
bassa permeabilita` all'acqua a causa dei riempimenti clastici o
milonitici o di ricristallizzazione. Solitamente c'e` maggior
permeabilita` e possibilita` di formazione di cavita` nella zona
delle fagliette; in molte grotte le faglie appaiono solo in
pochi passaggi mentre controllano l'andamento globale della cavita`.
Altre volte le faglie costituiscono delle vere e proprie barriere
allo sviluppo della grotta.
9.3.2 Fattori speleogenetici
La maggioranza delle grotte e` scavata in rocce carbonatiche.
Le grotte hanno una eta` di pochi milioni d'anni, mentre le formazioni
in cui sono scavate risalgono principalmente
al Mesozoico (65-230 milioni d'anni)
e al Cenozoico (20-65 milioni d'anni), e, raramente, al
Paleozoico (230-550 milioni d'anni) [
257] .
Lo studio dello sviluppo delle grotte richiede di essere affrontato da
diversi punti di vista: come geologia delle cavita` (morfologia), come
idrologia carsica (acquiferi e bacini di drenaggio), e dal punto di vista
chimico (dissoluzione) e della meccanica dei fluidi (trasporto)
[
670] [
671] [
672] [
673] [
674] [
675]
[
676] [
677] [
678] .
I princiali fattori speleogenetici sono
- la litologia (composizione delle rocce, purezza, mineralogia,
solubilita', porosita` iniziale e fessurazione);
- la stratigrafia (disposizione degli strati e loro spessore, presenza di
rocce clastiche di interstrato, sequenza di litologie adiacenti);
- l'idrologia (clima, esposizione, rilievo, assorbimento, emergenze);
- fattori meccanici (distribuzione degli sforzi);
- l'azione chimica dell'acqua (aggressivita');
- l'azione fisica-meccanica dell'acqua (erosione);
- il ruolo dei sedimenti.
9.3.2.1 Litologia
I fattori litologici che determinano la dissoluzione della roccia sono
[
679] [
680]
- Natura della roccia, sua solubilita'.
Il salgemma e` molto solubile (360000 mg/l)
Gesso ed anidrite sono relativamente solubili (2000-2500 mg/l).
Il calcare e la dolomite sono debolmente solubili (100-300 e 90-480
mg/l, rispettivamente).
il quarzo e` molto poco solubile (12 mg/l).
- Struttura della roccia:
porosita` e fessurazione.
La porosita' interviene ad aumentare la superficie di roccia
attaccabile dall'acqua.
Calcari giovani hanno una porosita` tra 25 e 80% . Dopo la compattazione
(diagenesi)
la porosita` e` molto inferiore e tende ad essere correlata con la
dimensione dei grani e l'omogeneita` tessurale: e` inferiore al 2% nelle micriti, tra 5 e 10% nelle spariti, tra 5 e 15% nella dolomite,
e meno di 1% per il marmo. Il gesso ha una porosita` iniziale di 5-10% .
La fessurazione determina la permeabilita`, che permette l'infiltrazione
di acqua e l'allargamento delle fessure fino alla genesi di condotti.
- Grado di cristallizzazione.
Piccoli cristalli sono piu' facilmente attaccabili di grossi
cristalli.
- Presenza di impurita'.
Il calcare risulta carsificabile anche con impurita' (argillose)
fino al 20-30% . Oltre il 35% i depositi bloccano i protovuoti che si
formano inibendo la carsificazione.
Il grado di fratturazione della roccia e` importante per la
formazione di grotte. Una roccia troppo fratturata trasmette
troppo facilmente il flusso idrico. Una poco fratturata,
al contrario carsifica in superficie ma non in profondita`
[
681] .
9.3.2.2 Stratigrafia
Le cavita' si sviluppano a partire da fessurazioni presenti
nella roccia, giunti di strato e fratture
formatesi in seguito a compressioni, distensioni, e
flessioni della roccia.
La disposizione stratigrafica delle rocce determina
la formazione di discontinuita' (giunti di strato) e fratture
che sono punti preferenziali per l'evoluzione di cavita'.
L'intensita` della frattturazione influenza il tipo di cavita` che si
viene a formare, determinandone uno sviluppo lungo fratture preferenziali
(debole fratturazione) oppure uno sviluppo governato dal carico
idraulico (intensa fratturazione).
I piani di interstrato sono gli elementi di continuita` nello
sviluppo delle grotte. I giunti e le faglie sono elementi discreti
le cui estensione termina a breve distanza.
La spaziatura dei giunti e` legata, linearmente, alla potenza degli strati.
Banchi spessi (30-100 cm) hanno giunti spaziati (100-300 cm).
In banchi medi (10-30 cm) i giunti sono a minor distanza (30-100 cm).
In banchi sottili (3-10 cm) i giunti sono ravvicinati (5-30 cm).
La penetrabilita` interstrato varia similmente: 106 m2
per i banchi spessi, 103 per quelli medi, ed alcuni metri
quadrati per quelli sottili.
Per la formazione di una grotta gli strati devono essere medi o spessi,
altrimenti la dissoluzione e` troppo dispersa.
La penetrazione dell'acqua e` facilitata nei contatti calcare-argilloscisto
e ancor piu` nei contatti calcare-arenaria, a causa di effetti diagenetici
e scorrimenti differenziali. Percio` si possono formare grotte
anche in banchi di calcare di limitata potenza, o in situazioni di
alternanza con strati non carsificabili.
La stratigrafia influenza le forme in cui si sviluppano i condotti:
- gallerie di interstrato;
- pozzi di attraversamento di strati.
Gli apici di pieghe hanno una alta densita` di giunti e i piani di strato
possono essere leggermente aperti.
Le sinclinali sono zone favorevoli per l'accumulazione di acqua e lo sviluppo
di condotti (carsismo profondo).
Le anticlinali invece formano limiti che segnano i
confini del bacino di alimentazione di un sistema.
Le fratture delle anticlinali sono in genere associate ad un carsismo
superficiale.
Le faglie possono agire come linee di drenaggio o come barriere
(a causa degli accumuli di
breccie di faglia cementate da depositi di carbonato di calcio).
La giacitura degli strati (immersione)
e` molto importante nella determinazione del tipo di cavita` che si
puo` sviluppare.
A basse profondita` l'inclinazione degli strati influenza il carico
(pressione) litologico. In profondita` il carico litologico assume una
disposizione uniforme (idrostatico).
Deboli immersioni corrispondono a cavita` a piu` livelli suborizzontali
connessi da pozzi interstrato.
Immersioni medie invece favoriscono un andamento di gallerie inclinate
lungo gli interstrati.
9.3.2.3 Idrologia
L'assetto idromorfologico (idrografia superficiale) condiziona lo sviluppo
di cavita` determinando il tipo e i punti di raccolta delle acque.
La morfologia e l'idrologia esterne sono intercorrelate: l'una influenza
l'altra in quanto l'idrologia determina l'erosione e la morfologia
determina l'idrologia [
682] .
L'assorbimento influenza la tipologia delle cavita`.
Un assorbimento concentrato (in inghiottitoi)
comporta un flusso concentrato in pochi grandi condotti.
Si tratta di un sistema "lineare" con un condotto principale, ed eventualmente
condotti secondari di smaltimento delle piene (vie anastomizzate).
Un assorbimento diffuso
e` tipico di un sistema con molti piccoli condotti che alimentano vie
sotterranee sempre piu` grandi.
Si puo` avere anche alimentazione indiretta in cui le acque di precipitazione
passano attraverso rocce non carsificabili che le rilasciano in maniera
graduale alle rocce sottostanti. Si forma allora un sistema labirintico.
Fig. 309. Flusso vadoso
Linee di flusso vadoso si sviluppano lungo fratture o nel verso di
immersione degli strati. Condotti freatici si sviluppano lungo la
direzione degli strati. Quando la pendenza e` moderata i condotti vadosi
sono meandriformi e la rete ha struttura dendritica, con concavita`
leggermente rivolta verso l'alto. Se la pendenza e`
accentuata i condotti hanno andamento verticale, con pozzi, fino ad
incontrare il collettore alla base. La concavita` e` molto pronunciata
[
683] .
9.3.2.4 Fattori meccanici
I fattori meccanici influenzano la forma delle gallerie,
quando la fessurazione della roccia e' uniforme, e la
dimensione dei condotti e' grande.
Le rocce hanno una determinata resistenza alla pressione:
oltre un certo valore si fratturano. Questo valore e' tanto piu'
elevato quanto piu' la roccia e' elastica.
Il calcare (alla scala delle cavita') risulta avere comportamento
elastico, mentre altre rocce (scisti, argille) hanno un
comportamento plastico.
La resistenza inoltre e'
maggiore per compressioni isotrope (cioe' uguali da ogni
direzione, come e' il caso all'interno della massa rocciosa di
un massiccio) che per compressioni con una direzione preferenziale
(come succede vicino alle pareti delle cavita').
La pressione all'interno di un massiccio cresce con la profondita'
in maniera idrostatica, anche se ci sono anisotropie dovute
alla stratigrafia (sovrapposizione di strati di natura differente),
fessurazione, fattori morfologici (altezza del rilievo), e
sforzi residui di natura tettonica.
Alle pareti della cavita' le condizioni meccaniche sono diverse:
non c'e' la pressione dall'interno della cavita' (che e' vuota),
la pressione esterna e' controbilanciata da una compressione
laterale. Ne risulta un limite di "vuoto meccanico", che in genere
non coincide con le pareti della grotta, ma c'e' una zona
decompressa circondante la cavita'.
In questa zona la roccia non e' sottoposta
a compressione e quindi le fessure sono allargate
favorendo la circolazione dell'acqua e l'accrescimento
della cavita'.
La presenza di acqua influenza lo stato meccanico nella roccia.
In regime allagato l'acqua sostiene parte degli sforzi esterni
cosicche' la roccia si trova in condizioni di minor compressione.
Questo facilita la dissoluzione (aumentata porosita').
Anche l'acqua che riempie le fessure esercita una azione di
"sostegno": lo sforzo si trasmette in parte alla roccia e in parte
all'acqua.
Anche i depositi possono esercitare una azione di sforzo meccanico
sulle gallerie che li contengono, per il loro peso.
9.3.2.5 Azione chimica dell'acqua
L'acqua puo' dissolvere la roccia.
Questa sua qualita' (aggressivita') dipende dalla quantita' di sali
disciolti e dalla quantita' di anidride carbonica disciolta
(che la rende acida) [
684] [
685] [
686] .
Per corrodere la roccia l'acqua non deve essere satura di
carbonato di calcio.
La dissoluzione della roccia e' regolata essenzialmente da due
reazioni chimiche, una all'interfaccia liquido-parete
(dissoluzione della roccia / deposizione di calcite), l'altra
nell'interfaccia tra acqua e aria [
687] .
La prima reazione e'
Ca(HCO3)2 ->(CaCO3)solido + (CO2)disciolto + H2O ->Ca2+ + 2 (HCO3)-
Percio' quanta piu' anidride carbonica e' disciolta tanto
piu' la reazione procede verso destra e si ha dissoluzione
della roccia.
La percentuale di anidride carbonica disciolta dipende dalla
sua pressione parziale nell'aria.
All'esterno questa e' molto bassa (0.03L'acqua di percolazione che attraversa un suolo vegetale (in cui
la percentale di anidride carbonica arriva al 7 - 10e' carica di
CO
2. Quando esce dalle fessure c'e' un travaso di
CO
2 nell'aria.
La percentuale di anidride carbonica dipende dalle condizioni di
ventilazione della grotta: varia da 0.3nei sistemi a sviluppo
verticale, a 5 o 6% nei sistemi orizzontali con grande copertura
di suoli vegetali e poca circolazione d'aria.
Questi valori sono confermati da misure del Ph delle acque alle
risorgenze. I fattori biochimici (suoli vegetali) hanno
influenza solo sulla zona superficiale. Nella zona profonda si
hanno solo meccanismi chimico-fisici.
La percentuale di CO2 all'interno delle grotte
cresce con la profondita`.
Nelle zone profonde tenori del 3% sono frequenti.
Questo aumento e` dovuto alla maggiore densita` dell'anidride carbonica
rispetto all'aria e al suo trasporto da parte dell'acqua di percolazione.
La presenza di altri sali e/o ioni in soluzione puo' alterare
l'equilibrio chimico sia verso una maggiore dissoluzione della
roccia (per esempio ioni Mg2+) sia diminuendo
l'azione della CO2 (nel caso di un sale con uno ione
in comune col sistema CO2-H2O-CaCO3).
La velocita` di dissoluzione dipende dalla cinetica delle reazioni
alle due interfaccie.
Per quanto riguarda la dissoluzione di anidride carbonica,
questa e' influenzata dal movimento e profondita` dell'acqua.
Anche la temperatura influenza il grado di dissoluzione della CO2,
che e' piu' alto a basse temperature.
La velocita` di dissoluzione della roccia non e` una funzione lineare
del grado di sottosaturazione dell'acqua. Essa procede velocemente fino a che
l'indice di saturazione arriva a -0.3, poi rallenta di parecchi ordini di
grandezza.
Fattori influenzanti la cinetica all'interfaccia acqua-roccia
sono lo stato di agitazione dell'acqua, e la dimensione della superficie di
interazione.
La superficie della roccia corrosa dall'azione chimica dell'acqua
risulta irregolare. La volta presenta cupole di
erosione, di forma emisferica.
Elementi presenti nella roccia e meno solubili (noduli di selce,
fossili, lame) restano in rilievo.
Maggiori dettagli sulla chimica della dissoluzione si trovano
nella
App. 10.b
.
9.3.2.6 Azione meccanica dell'acqua
La circolazione dell'acqua dipende dalle dimensioni dei vuoti
(v. tabella sotto): avviene in regime turbolento se il
condotto e' largo (almeno dell'ordine dei centimetri, ma dipende
anche dalla velocita' dell'acqua), quindi con elevata
velocita' e miscelazione dell'acqua, in regime laminare se invece
e' piccolo (fessure), dove le velocita' sono inferiori
e la miscelazione e' praticamente assente.
I tempi di svuotamento dopo una piena delle gallerie sono
dell'ordine dei giorni (o ore), quelli delle fessure sono
settimane (o mesi).
Definizione dei vuoti
|
intergranulari |
0.001 - 0.1 mm
|
fratture |
0.1 - 10 mm
|
fessure |
10 - 100 mm
|
condotti |
0.1 - 10 m
|
L'azione fisica dell'acqua dipende dalla sua velocita' e dalla
quantita' e tipologia dei grani di sabbia, roccia e detriti
trasportati dall'acqua, che agiscono come agenti abrasivi.
Le condizioni per lo sviluppo di condotti sono governate dal rapporto
Q / R L, dove Q e` la portata, R il raggio medio,
e L la distanza percorsa dal flusso.
Se tale rapporto e` inferiore a 0.001 cm/s l'allargamento e` lento e
dipende dalla portata (erosione). Se e` superiore l'allargamento e`
massimo e dipende dal chimismo dell'acqua e non dalla portata (a meno
che la roccia sia molto debole).
La velocita' che l'acqua deve possedere per trasportare un
corpo solido varia quadraticamente (almeno fino a dimensioni
centimetriche) con il suo diametro (legge di Stokes [
663] ).
Questa e' la velocita' di deposizione.
La velocita' di erosione (velocita' che l'acqua deve possedere
per iniziare il trasporto di un corpo) e' superiore alla velocita'
di deposizione. Di poco per i corpi grossi, ma di molto per quelli
piccoli perche' questi si agglomerano tanto meglio quanto piu'
piccoli sono (forze coesive) (v. diagramma di Hjulstrom).
Nei condotti con riempimenti, in regime allagato
si raggiunge un equilibrio fra la velocita'
dell'acqua e la dimensione del condotto.
Se la velocita' e' bassa tendono ad accumularsi depositi che
riducono la sezione e quindi aumenta la velocita' dell'acqua.
Se la velocita' e' alta l'acqua tende ad erodere il riempimento.
La differenza fra la velocita' di deposizione e quella di erosione
favorisce pero' l'ostruzione del condotto.
L'abrasione tende a produrre forme a marmitta
se la circolazione e' libera, e scallops in regime allagato.
La corrosione produce approfondimenti e canali. Cupole
sono indice di una circolazione lenta in regime allagato.
Gli scallops variano in dimensione da qualche centimetro a
piu' di un metro. Hanno forma asimmetrica, al contrario delle
cupole di corrosione.
Sono prodotti in regime allagato per azione corrosiva dell'acqua.
Quelli grandi corrispondono ad ondulazioni regolari del flusso
dovute ad asperita'. Sono caratterizzati da una lunghezza
inversamente proporzionale alla velocita` dell'acqua.
Quelli piccoli, che si trovano in gallerie piccole oppure alte
e strette, con presenza di ciotoli, hanno una lunghezza
proporzionale alla dimensione dei ciotoli.
Sono prodotti dalla disposizione del flusso attorno ai ciotoli.
9.3.2.7 Ruolo dei riempimenti
In genere l'argilla presente nelle cavita' e' trasportata dalle
zone di alimentazione e deriva dall'alterazione dei terreni.
Nelle zone profonde le argille sono cariche di ioni
Ca2+.
Il riempimento protegge la roccia sul fondo dall'azione dell'acqua.
Ne risultano morfologie con bancate laterali allineate
parallele scavate dall'acqua
in diversi periodi al variare della quantita' di deposito.
Se il riempimento arriva alla volta e la circolazione d'acqua e'
limitata (quindi e' lenta) essa corrode la volta formando un
canale di volta
oppure canali anastomizzati, fino ad avere una volta con tante
piccole sporgenze (lapiaz).
Quando l'acqua non arriva alla volta, essa puo' corrodere
le pareti alla base formando nicchie di meandro.
Le gallerie paragenetiche
si formano con flussi lenti (velocita' inferiore a 10 cm/s)
e sedimentazione continua.
Il fondo della galleria continua a crescere mentre l'acqua
corrode la volta. La galleria cresce verso l'alto.
Quando il regime diventa libero l'acqua erode il riempimento
lasciando a volte bancate laterali.
Sulla volta si possono trovare cupole, canali, lapiaz.
Nelle gallerie singenetiche
il flusso e' veloce e la corrosione uniforme (condotta forzata)
la circolazione e' rapida e senza deposito.
In questa fase tendono ad assumere una forma cilindrica
con protuberanze lungo le discontinuita' litologiche.
Quando il regime diventa a pelo libero la galleria tende ad
approfondirsi verso il basso.
Se la galleria attraversa piu' strati di rocce
diverse ci sono sporgenze e rientranze.
Le gallerie singenetiche presentano sovente scallops.
Nella zona piezometrica si ha deposizione di argille su pareti
e volta a seguito delle messe in carico e svuotamento.
9.3.3 Speleogenesi ipogenica
... descrivere le morfologie caratteristiche dovute alla speleogenesi
ipogenica.
Teorie:
- sostituzione del carbonato con solfato;
- ossidazione della pirite FeS2 ad acido solforico;
- acqua acidificata (con H2S di origine batterica) risalente
[688] .
Secondo le terza teoria, l' H
2S presente nell'acqua in risalita,
quando arriva all'interfaccia con l'aria, si ossida ad acido solforico
secondo le reazioni
2 H2S + O2 ->2 S + 2 H2O
2 S + 2 H2O + 3 O2 ->2 HSO4- + 2 H+
HSO4- + H+ + CaCO3 ->CaSO4 +2 H2O + CO2
Un prodotto caratteristico di queste reazioni sono depositi di zolfo.
Inoltre assenza di cupole a soffitto.
9.3.4 Grotte laviche
Le grotte laviche [
689] [
690] [
689] [
691] [
692]
[
693] [
694] [
695] [
696]
sono generate dallo scorrimento della lava (cavita` reogenetiche)
o dalla esplosione e/o espansione di gas e vapori surriscaldati (cavita`
pneumatogenetiche).
Nel primo caso si hanno i tubi lavici tipici di una lava fluida (basica,
denominata
pahoehoe).
La lava fuoriuscendo si raffredda e solidifica rapidamente. Si formano in tal
modo due argini o un guscio solido entro cui puo` scorrere la lava fluida,
poiche` l'involucro ne limita la dispersione di calore.
La pressione idrostatica sulla estremita` inferiore provoca la rottura
frontale del guscio cosicche` il fronte lavico riesce ad avanzare.
Quando l'apporto di lava cessa, la lava fluida continua a scendere nel tubo
lasciando un condotto vuoto che e` la grotta lavica.
Si possono formare cavita` complesse, a seguito della intercettazione e
connessione di tubi oppure quando un soffitto crolla e si crea un tubo
all'interno di un'altro. Possono anche avere emissari secondari.
I tubi lavici inizialmente sono dei canali in cui la lava scorre fra
due argini. In seguito si forma la crosta: pezzi che solidificano e vengono
trasportati finche` si accumulano, oppure un soffitto che si accresce
mediante travasi successivi (la lava non esce in modo costante ma
ad intermittenza).
Le gallerie laviche sono rivestite di una guaina continua e vetrosa
con fratture a disegno diagonale dovute alle contrazioni a seguito
del raffreddamento.
Altre cavita` reogenetiche sono quelle presenti nelle fratture eruttive
(dette anche frattogenetiche).
Si formano in seguito al reflusso della lava verso l'interno, quando
cessa l'attivita` eruttiva in seguito all'apertura di nuove bocche a
quote inferiori. Le fratture eruttive sono le cavita` laviche piu`
importanti, e sono contenute nelle fratture sui fianchi del vulcano.
Presentano pozzi e lunghe gallerie con pareti sub-verticali.
Sono cavita` dovute a reflusso anche i crateri a pozzo (pit craters),
cavita` circolari ad andamento verticale.
Le cavita` pneumatogenetiche sono originate dall'esplosione di gas
vulcanici o da masse fratiche: acqua, ghiaccio, neve improvvisamente
vaporizzati e surriscaldati a causa del contatto con la lava fluida
o con i gas vulcanici. Esplosioni possono aver luogo sia all'interno della
roccia (diatremi o pit-craters) che nella lava fluida (hornitos).
Quando i gas si espandono piu` lentamente all'interno della massa lavica,
si formano bolle di espansione (blisters), che presentano all'esterno
un aspetto a forma di cupola.
Altre cavita` sono quelle epigenetiche, formatesi in rocce vulcaniche in seguito
a erosione di varia natura (eolica, marina, fluviale).
Le grotte laviche contengono formazioni laviche (stalattiti, stalagmiti,
colonne, tubolari, eccentriche) e speleotemi secondari (forme minerali
formatesi dopo che la lava si e` raffreddata [
697] .
Stalattiti si formano a seguito del gocciolamento della patina vetrosa che
copre il soffitto [
698] [
699] .
Le goccie che si raccolgono al suolo possono formare
stalagmiti globulari.
9.3.5 Grotte nel ghiaccio
marco corvi - Mon Nov 19 11:34:13 2007
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