Geomorfologia

Appunti 2020/2021 di geomorfologia

Daniel Cucugliato

Università degli Studi di Catania

Sommario

• Cosa studia la geomorfologia ...................................................................................................... 3
• Ciclo di erosione ..................................................................................................................................... 4
• Cause e tipi dei processi geomorfologici ................................................................................ 6
• Gruppi di cause ...................................................................................................................................... 6
• Il tempo .................................................................................................................................................... 6
• Zone e sistemi morfoclimatici ........................................................................................................ 7
• Equilibrio morfoclimatico ................................................................................................................. 8
• La pedogenesi ............................................................................................................................................ 9
• Modellamento dei versanti .......................................................................................................... 10
• Processi di degradazione fisica e chimica ............................................................................ 12
• Degradazione fisica ................................................................................................................................... 12
• Alterazione chimica .................................................................................................................................. 13
• Il dilavamento ................................................................................................................................... 14
• Erosione pluviale in senso stretto splash erosion .................................................... 16
• Erosione laminare sheet erosion .............................................................................. 16
• Erosione a rivoli rill erosion ...................................................................................... 16
• Erosione a solchi gully erosion ................................................................................ 16
• Piramidi di terra ....................................................................................................................................... 17
• Depositi colluviali ..................................................................................................................................... 17
• Azione della forza di gravità [pag. 56] ....................................................................... 17
• Soliflusso .............................................................................................................................................. 19
• Reptazione o creep ...................................................................................................................................... 19
• Superfici di spianamento .............................................................................................................. 19
• Ciclo idrologico azione dei corsi d’acqua ......................................................................... 20
• Storia del Simeto ............................................................................................................................. 21
• Patterns idrografici ...................................................................................................................... 22
• Morfometria dei bacini idrografici ..................................................................................... 23
• Proprietà lineari - gerarchizzazione ............................................................................. 23
• Proprietà areali .......................................................................................................................... 25
• Proprietà del rilievo ................................................................................................................ 26
• Energia fluviale ............................................................................................................................... 27
• Energia potenziale .......................................................................................................................... 28
• Profilo di equilibrio ...................................................................................................................... 28
• Suddivisione di un sistema fluviale ...................................................................................... 29
• Erosione dei corsi d’acqua ......................................................................................................... 29
• Erosione fluviale in senso stretto .................................................................................. 29
• Cavitazione ...................................................................................................................................... 29
• Abrasione .......................................................................................................................................... 29
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• Degradazione ................................................................................................................................. 30
• Erosione regressiva .................................................................................................................... 30
• Trasporto ............................................................................................................................................. 30
• Sedimentazione ................................................................................................................................. 31
• Conoide alluvionale o di deiezione ................................................................................ 31
• Pianura alluvionale .................................................................................................................. 31
• Il letto fluviale ............................................................................................................................... 31
• Tracciato braided o intrecciato ...................................................................................... 32
• Corsi d’acqua rettilinei .......................................................................................................... 32
• Pseudomeandriforme ................................................................................................................ 32
• Meandri .............................................................................................................................................. 32
• Canali anastomizzati ................................................................................................................ 32
• Terrazzi fluviali .......................................................................................................................... 33
• Rapporti tra evoluzione dei corsi d’acqua e dei versanti ................................ 33
• Terrazzi marini .................................................................................................................................. 33
• Terrazzi di genesi tettonica ................................................................................................ 33
• Morfologia vulcanica ...................................................................................................................... 34
• Conseguenze delle variazioni climatiche quaternarie ............................................. 34
• Terrazzi climatici ............................................................................................................................ 35
• Domini morfostrutturali .............................................................................................................. 36
• Frane ............................................................................................................................................................. 41
• Crolli – falls ................................................................................................................................... 41
• Ribaltamenti – topples ............................................................................................................. 42
• Scivolamenti – slide ................................................................................................................... 42
• Espandimenti laterali – lateral spreads ...................................................................... 43
• Colate ................................................................................................................................................. 43
• Ambiente costiero ........................................................................................................................... 45
• Pericolosità ....................................................................................................................................... 47
• Carsismo ...................................................................................................................................................... 47
• Forme epigee ........................................................................................................................................ 47
• Campi solcati .................................................................................................................................. 47
• Dolina ................................................................................................................................................. 48
• Polje ...................................................................................................................................................... 49
• Forme ipogee ........................................................................................................................................ 49
• Dissesto ................................................................................................................................................... 49
• Acquiferi ................................................................................................................................................ 49

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Cosa studia la geomorfologia

La geomorfologia ha per obiettivo lo studio, l’interpretazione e l’evoluzione sia presente che futura delle forme della superficie terrestre e in particolare delle cause che le generano.

L’oggetto di studio della Geomorfologia è la superficie di contatto fra litosfera, atmosfera e idrosfera, cioè l’interfaccia di due diverse entità fisiche, una solida e l’altra fluida; è proprio lungo questa superficie di contatto che avvengono i processi geomorfologici.

Le forze principali che modificano la superficie sono di due tipi: forze endogene ed esogene. Le prime sono forze agenti dall’interno che provocano delle modificazioni della litosfera; si tratta di fenomeni di deformazione crostale, di attività vulcanica e del lento trasferimento in superficie del calore dall’interno della Terra in superficie. Le forze esogene, invece, hanno origine nel sistema solare e provocano delle modificazioni sulla superficie della litosfera, si tratta della forza di gravità e dell’energia solare, che determinano dei movimenti vettoriali, convettivi e tangenziali di porzioni di masse solide liquide o aeriformi sulla superficie.

Questa suddivisione viene fatta al fine di distinguere due processi che agiscono comunque in maniera differente, tuttavia questo non implica che questi processi non possano agire contemporaneamente; cioè la morfologia terrestre risulta essere data dalla interazione di entrambe le forze, con l’eventuale prevalenza dell’una o dell’altra nello spazio e nel tempo.

Possono essere i fenomeni vulcanici o tettonici ad imprimere i caratteri più rilevanti sull’aspetto della superficie terrestre, prevalendo sui processi esterni di demolizione o di accumulo, oppure può essere il modellamento esterno a mascherare o cancellare rilievi o depressioni di origine endogena.

Alla concezione spaziale va aggiunta anche quella temporale: le forme di rilievo ove prevale la componente endogena sono in genere anche le più estese e le più antiche, anche decine di milioni di anni, al contrario, laddove prevale la componente esogena sono più piccole e più recenti.

Vengono distinte in morfostrutture, dove prevale la componente endogena, e in morfosculture, quelle originate o modificate da fenomeni esogeni più o meno recenti.

Infine, è necessario chiarire che la Geomorfologia è una scienza empirica, cioè risulta dall’osservazione e dall’esperienza, dalla ricerca sperimentale sui vari processi e sulle varie forme del modellamento della superficie terrestre, ovvero sui singoli fenomeni dell’infinita casistica geomorfologica, tutti e sempre diversi l’uno dall’altro.

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Ciclo di erosione

La Geomorfologia non è sempre stata una disciplina indipendente, alla fine dell’800 le concezioni geomorfologiche risiedevano ancora su una molteplicità di dati e teorie poco collegate tra loro. Si deve a un geografo americano, William Davis (1850-1934), il merito di completare, di ordinare e sintetizzare tutto quanto era stato detto precedentemente. Questi fece della Geomorfologia una disciplina, coordinando le osservazioni dei suoi predecessori in una sintesi fondata sulla teoria del ciclo geografico, o ciclo d’erosione.

Il modello dell’evoluzione del rilievo secondo il ciclo di erosione di Davis si basa essenzialmente su sei principi:

• Le forme del rilievo sono il prodotto delle interazioni tra forze endogene e forze esogene.
• L’evoluzione del rilievo è regolata secondo una successione sistematica di forme.
• I corsi d’acqua erodono rapidamente in senso verticale fino a raggiungere un profilo pianeggiante, tendono a livello di base, dopodiché prevale l’erosione laterale.
• I versanti si addolciscono progressivamente dal piede via via verso la cima, con angoli di scarpata che dipendono dalla struttura e dalla granulometria del terreno.
• Non sono previsti cambiamenti climatici.
• Dal punto di vista tettonico, nel modello ideale si ha un rapido sollevamento seguito da un lungo periodo di stasi.

Il ciclo consiste nell’accezione che tutte le forme di rilievo osservabili in natura fanno parte di serie evolutive, i cui termini derivano gli uni dagli altri secondo una successione irreversibile. In questa continua evoluzione, legata ad un livello di base ben definito, si possono distinguere degli stadi di giovinezza, di maturità e di vecchiaia, secondo le caratteristiche dei versanti e dei corsi d’acqua e l’influenza su di essi esercitata dalla struttura geologica.

Dopo un brusco movimento orogenetico, che determina il sollevamento di una regione, si ha un periodo di stasi tettonica: nell’area i corsi d’acqua approfondiscono le valli, un’intensa erosione regressiva si ripercuote in violenti processi di degradazione dei versanti: è lo stadio della giovinezza. Nel successivo stadio di maturità la rete idrografica si organizza in modo gerarchico e assume un aspetto più regolare, con una riduzione del numero dei corsi d’acqua; i versanti presentano forme addolcite, determinate da processi lenti e isolati.

Infine, nello stadio di vecchiaia, i fiumi non erodono più, hanno un profilo quasi pianeggiante, con un mantello uniforme di depositi alluvionali, i versanti mostrano pendici molto addolcite, con sommità tendenti ad avvicinarsi via via alle quote dei letti fluviali e con linee di spartiacque mal definite.

Il risultato finale è il penepiano, superficie quasi pianeggiante, con limiti incerti fra corsi d’acqua e affluenti, elaborato dall’attività di molteplici processi strettamente controllati dall’evoluzione fluviale.

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Secondo Davis avviene la progressiva diminuzione della pendenza, che lo caratterizza, deriva dal fatto che l’erosione è massima nella zona sommitale, ed invece a valle il materiale rimosso viene compensato in misura progressivamente crescente da quello proveniente dall’alto.

Successivamente Davis introduce delle varianti di tipo tettonico e climatico e concepisce altri cicli per l’ambiente litorale, glaciale e arido. Una voce nuova, nettamente contraria a quella di Davis, è quella di Walter Penck. All’opposto della teoria del ciclo d’erosione, con la sua teoria mobilista W. Penck attribuisce un ruolo fondamentale del modellamento del rilievo alla componente endogena di sollevamento crostale. In pratica vi sarebbe una contemporaneità fra fenomeni tettonici, processi d’erosione dei versanti e forme di accumulo connesse, coerentemente con il principio di isostasia. Questo modello prende il nome di slope replacement.

Il modello del parallel retreat (KING, 1953; 1957) si verifica generalmente in rocce coerenti e pseudocoerenti (argille), quando il tasso col quale avviene l’asportazione dei frammenti rocciosi dalla base del versante è analogo a quello di produzione dei frammenti stessi della scarpata. In pratica, prevede l’arretramento, parallelamente a sé stessa, di una scarpata costituita da roccia coerente (free face), la cui altezza si riduce per innalzamento del piede della scarpata.

Le interazioni fra slope replacement ed attività tettonica, sono individuate in 4 casi, poiché la sostituzione del versante procede ad un ritmo relativamente costante, la forma complessiva del versante di faglia può fornire utili indicazioni sull’attività della faglia.

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Cause e tipi dei processi geomorfologici

Gruppi di cause

Le forme della Terra, sia per la parte emersa dal mare che per quella sommersa, risultano legate alle attività delle forze endogene ed esogene: le une creano o modificano il rilievo attraverso l’orogenesi, gli spostamenti tettonici e le manifestazioni vulcaniche; le altre tendono a demolirlo, a spianarne le irregolarità o a modificarne alcune parti. Le megastrutture della Terra appaiono connesse soprattutto alle azioni delle forze