Universit Mediterranea di Reggio Calabria Facolt di Ingegneria

Università Mediterranea di Reggio Calabria – Facoltà di Ingegneria VI DINAMICA ESOGENA

La superficie terrestre rappresenta una superficie-limite, sede dell’interferenza tra processi della dinamica dell’atmosfera, dell’idrosfera, della litosfera e della biosfera (fisici, chimici, biologici e umani). Atmosfera: Atmosfera Involucro gassoso che circonda la terra. Idrosfera: Idrosfera Insieme di tutta le acque della Terra, comprendente oceani, acque superficiali dei continenti, falde idriche e acqua nell’atmosfera. Litosfera: Litosfera Strato roccioso più esterno. Biosfera: Biosfera insieme di tutti gli organismi viventi della Terra e degli ambienti con cui essi interagiscono.

PROCESSI GEODINAMICI Processi che contribuiscono a modificare la forma della superficie terrestre: ¤ Processi endogeni (movimenti crostali, plutonismo, attività tettonica, vulcanismo); ¤ Processi esogeni (alterazione e disfacimento delle rocce, pedogenesi, erosione s. l. , sedimentazione).

Processi esogeni legati all’atmosfera, biosfera, idrosfera Agenti del modellamento Aria, Acqua, Gravità, Uomo determinano fenomeni di frantumazione e alterazione delle rocce. Con il loro movimento operano: trasporto di detriti, fenomeni di erosione e di deposizione. Condizioni climatiche Caldo, freddo, umidità e aridità favoriscono l’alterazione e l’erosione delle rocce. Presenza e tipo di vegetazione. Processi endogeni + processi esogeni + clima Forme del terrestre rilievo

Processi endogeni + esogeni + clima - Esempio STROMBOLI - Processi endogeni: eruzioni magmatiche serie di depositi vulcanici Processi esogeni: gravità, acque correnti diffuse e incanalate, uomo Condizioni climatiche: clima temperato (PENDOGENI+PESOGENI+CCLIMA)= = Forma osservata

SCHEMA DELLE CAUSE DEI PROCESSI GEOMORFOLOGICI Tettonica Fattori strutturali Litologia + Cause dei processi geomorfologici Agenti del modellamento Gravità Acqua Vento Uomo + Dirette Condizioni climatiche Indirette Dinamica (orogenesi) Statica (fratturazione, f Composizione Coesione Fragilità, ecc. Precipitazione Temperatura ecc. Vegetazione Pedogenesi

Alterazione (“weathering”) = processo distruttivo dei minerali e delle rocce a seguito dell’esposizione agli agenti atmosferici

PROCESSI DI ALTERAZIONE Alterazione (“weathering”) per: I) DISINTEGRAZIONE FISICA; prevalente nei climi aridi o nelle regioni artiche e di alta montagna II) DECOMPOSIZIONE CHIMICA. prevalente nei climi caldoumidi.

(Processi di alterazione) I - DISINTEGRAZIONE FISICA Principali azioni di disintegrazione: - congelamento ed espansione dell’acqua nei giunti o in altre cavità all’interno della massa rocciosa (crioclastismo); - cicli alternati di espansione/contrazione termica (termoclastismo); - accrescimento di cristalli di minerali salini (aloclastismo); - spinta esercitata dalle radici delle piante nei giunti in roccia ed azioni di aerazione e miscelamento del suolo ad opera di animali (vermi, insetti, alcuni mammiferi) (bioclastismo). EFFETTI Frammentazione e progressiva diminuzione delle dimensioni dei singoli elementi di roccia.

(Processi di alterazione) II - DECOMPOSIZIONE CHIMICA Principali reazioni: - Soluzione: da CO 2 (atmosferica, o derivante dal decadimento delle sostanze organiche) e conseguenti processi carsici; da SO 3 e altri ossidi, contenuti nelle “piogge acide”; - Ossidazione e idratazione: su pirosseni, anfiboli, magnetite, pirite, olivina, …, in suoli ben aerati, con formazione di ossidi di ferro (ematite, limonite); - Idrolisi: attacco dei feldspati contenuti nelle rocce (ad es. graniti, ecc. ), in particolare in climi caldo-umidi, con formazione di minerali argillosi, ioni (K, Na, Ca, Fe, Mg) e dissoluzione della silice. ==>

(Processi di alterazione) [da Pipkin et al. , 2005]

PROCESSI DI EROSIONE (S. L. ) in ambiente glaciale e periglaciale nei versanti in ambiente fluviale in ambiente lacustre in ambiente desertico (eolica) in ambiente costiero in ambiente subacqueo I FENOMENI DI EROSIONE s. l. comprendono: Ø erosione s. str. ; Ø movimenti di massa (frane).

Università Mediterranea di Reggio Calabria – Facoltà di Ingegneria Ambiente montano

Università Mediterranea di Reggiodell’ambiente Calabria – Facoltà di Ingegneria Forme del terreno tipiche montano Corso di Geologia Applicata – Maria Clorinda Mandaglio

Modello ipotetico di versante

Ambiente di medio-alta montagna Frana per crollo di massi da una parete calcarea Frana per scorrimento rotazionale al limite di un corpo stradale [da Bell, 1998, 2001]

Ambiente di media montagna: versante interessato da fenomeni di erosione lineare, lineare in fase di degradazione verso fenomeni di erosione diffusa (areale).

Ambiente di medio-bassa montagna: testata di un vallone interessato da estesi fenomeni di erosione diffusa

Valle intramontana: corso d’acqua ad andamento meandriforme, interessato da fenomeni di erosione di sponda e di (temporaneo) deposito di alluvioni grossolane.

Processi di demolizione del rilievo (“mass wasting”) EVOLUZIONE TEMPORALE: I. iniziale incisione del rilievo da parte dei fiumi e dei torrenti; II. successiva, progressiva diminuzione del gradiente topografico; III. peneplanazione finale.

Erosione superficiale dovuta alla pioggia La perdita di suolo (“soil loss” – SL) dovuta alla pioggia su un versante dipende da numerosi fattori: climatici, idrologici, morfologici, geologici s. l. (litologici, strutturali, geotecnico-geomeccanici), vegetazionali, ed è rappresentabile con l’espressione (generica) SL = f(ER, ES) in cui: ER = erosività della pioggia (capacità di causare erosione); ES = erodibilità del suolo (suscettibilità ad essere eroso). In termini quantitativi, l’erosione (quantità di materiale eroso – Soil Loss SL) è principalmente dovuta all’azione delle acque di scorrimento superficiale.

L’azione erosiva della pioggia si sviluppa secondo le seguenti modalità: a) distacco e movimento di singole particelle a seguito dell’impatto da parte delle gocce di pioggia (“raindrop erosion”) EROSIONE LOCALIZZATA (“LOCALIZED EROSION”) b) distacco e trasporto delle particelle da parte delle acque di scorrimento superficiale (“surface runoff”), inizialmente come erosione superficiale ad opera di una lama d’acqua (“overland sheet flow erosion”), successivamente come erosione lineare, con formazione dapprima di rigagnoli (“rill flow erosion”), infine confluenti in canali d’erosione (“gully erosion”) EROSIONE A SCALA DI VERSANTE (“SLOPE SIZE EROSION”) c) confluenza finale nel corso d’acqua al piede del versante.

Modalità e forme di erosione da pioggia su un versante

Erosione in rigagnoli (rill erosion) Erosione in canali (gully erosion)

Erosività della pioggia (“rainfall erosion”) In generale, ER = f(I, t, d, Ek) dove: I = intensità di pioggia, t = durata della pioggia, d = diametro delle gocce di pioggia, Ek = energia cinetica; il prodotto I t rappresenta la precipitazione totale. Condizioni per lo scorrimento superficiale dell’acqua di pioggia: □ intensità I > Iinf ; □ durata t sufficiente a saturare il suolo superficiale. Effetti dell’impatto delle gocce di pioggia sul suolo: formazione di microcrateri e spostamento laterale delle singole particelle di suolo; leggera compattazione superficiale, con formazione di una crosta (1÷ 2 mm) e conseguente diminuzione della permeabilità, che a sua volta favorisce lo scorrimento dell’acqua in superficie.

Erodibilità del suolo (“soil erodibility”) Valutazione di ES: problema complesso, dovuto a: ♦ FATTORI IDRAULICI (ridotto spessore della pellicola d’acqua superficiale – distribuzione della velocità – viscosità e densità del fluido carico di sedimenti – rugosità della superficie); ♦ FATTORI GEOTECNICI (granulometria del suolo – coesione e sua variazione con il contenuto d’acqua fino a saturazione); ♦ FATTORI AGRONOMICI (tipo e densità della copertura vegetale, perenne o stagionale). Conseguenze dell’erosione su un versante: ==> asportazione di materiale, produzione e trasporto di detriti, tendenza alla “regolarizzazione” del versante.

Evoluzione di una parete rocciosa in un versante regolarizzato: A) con formazione di una falda detritica al piede (F); B) contemporanea asportazione dei detriti da parte delle acque correnti in superficie. Effetto [da Castiglioni, 1975]

Effetto Corso d’acqua interessato da fenomeni di deposito di detriti grossolani.

Erosione accelerata di versante correlata all’azione dilavante delle acque, in aree in cui affiorano terreni argillosi CALANCHI: CALANCHI vallecole strette dai versanti molto ripidi e privi di vegetazione separate da creste. Le vallecole confluiscono in vallecole via di dimensioni maggiori. Si sviluppano in seguito a fenomeni di imbibizione ed essiccamento su terreni a scarsa permeabilità.