Geopedologia - Soil taxonomy e i suoli (parte 2/2)

Alterazione biochimica - Chelazione

Con l’intervento delle sostanze organiche nei meccanismi di alterazione prende avvio il

processo pedogenetico (t della formazione del suolo).

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Il licheni e i muschi attaccano chimicamente i minerali formando un sottile velo di alterazione

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grazie a acidi organici (ossalico, citrico e salicilico) e composti fenolici producendo chelanti .

Si ha una “cattura” di ioni metallici entro strutture ad anello, molto stabili

I composti di Fe(III) possono essere ridisciolti sia attraverso una riduzione microbica a Fe(II)

sia attraverso una complessazione per opera di leganti organici (chelanti)

La sostanza organica nel suolo può essere presente in diverse forme:

❖ biomasse vegetali, animali e microbiche

❖ necromasse integre o in fase di demolizione delle strutture cellulari

❖ unità molecolari semplici che si liberano dalle bio e necromasse

❖ molecole umiche che si originano per ossidazione, polimerizzazione e

policondensazione dei composti precedenti

➢ Acidi umici bruni (chiari): sono poco polimerizzati, liberi e molto mobili

➢ Acidi umici gridi (scuri): sono molto polimerizzati, poco mobili, legati all’argilla

2+ 2+ 3+ 3+

mediante ponti Ca , Fe , Fe e Al

➢ Acidi fulvici

2 chelante: composto/miscela che forma complessi con ioni e atomi tramite chelazione (l’atomo

metallico funge da acido di Lewis accettandi elettroni e viene legato da un chelante con un legame

chimico covalente detto coordinativo). Il nome deriva dalle chele del granchio perchè avvolge l’atomo

sottratto 4

Evoluzione di un suolo

Alterazione

: adattamenti termodinamici delle rocce alle condizioni ambientali della

superficie terrestre dove è predominante l’azione delle acque meteoriche e dei gas

atmosferici

Quando le acque (contenenti O e CO ) si infiltrano reagiscono con i componenti minerali e

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organici: la sostanza organica entra nel sistema grazie alla sua ossidazione (consumo di O )

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e la sua mineralizzazione (produzione di CO )

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I minerali risultano possedere un’alterabilità tanto maggiore quanto minore è stata l’energia

di formazione richiesta per la loro separazione e cristallizzazione.

Altri fattori che influenzano l’alterabilità delle rocce sono

● la temperatura dell’ambiente

● il tasso di percolazione dell’ambiente

● il grado di ossidazione dello strato alterato

● il grado di suddivisione e l’area superficiale dei frammenti esposti

La granulometria e la tessitura dei minerali è da considerare nell’alterabilità:

● Argille → 0,0002 - 0,002 mm

● Limo → 0,002 - 0,05 mm

● Sabbia fine → 0,05 - 0,15 mm

● Sabbia media → 0,15 - 0,5 mm

● Sabbia grossolana → 0,5 - 2 mm

● Scheletro fine → 2 - 10 mm

● Scheletro grossolano → 10 - 80 mm

● Ciottoli → > 80 mm

A causa dei movimenti d’acqua lungo il profilo del suolo si possono determinare fenomeni di

migrazione di composti minerali e organici, tali movimenti possono essere discendenti

(acqua gravitazionale), ascendenti (acqua capillare) o obliqui (legati alla morfologia del

rilievo)

Ai fenomeni di migrazione seguono fenomeni di accumulo dei composti (minerali o organici)

che portano alla differenziazione del profilo del suolo in orizzonti,quando l’accumulo avviene

sul luogo in cui si è verificata la disgregazione minerale si creano substrati pedologici

autoctoni, in caso di trasporto si creano substrati pedologici alloctoni

Quando i fenomeni di migrazione e accumulo si sono stabilizzati viene raggiunto un

equilibrio detto “suolo in climax”.

Cosa migra:

❖ + + 2+ 2+

Metalli alcalini (K e Na ) ed alcalino terrosi (Ca e Mg )

❖ Elettroliti (cloruri, solfati e carbonati)

❖ Ossidi ed idrossidi di Fe, Al, Mn

❖ Humus

❖ Argilla

❖ Silice 5

Le migrazioni sono condizionate dal clima (temperatura e precipitazioni), dalla tessitura e

struttura del suolo, dalla permeabilità della roccia madre, dal tipo di humus, dalle condizioni

idrologiche e dal pH

I processi di accumulo avvengono sia in particolari orizzonti che caratterizzano il profilo

pedologico sia in superficie (efflorescende saline), sono da imputare a fenomeni di

precipitazione e vengono influenzati dalla concentrazione delle soluzioni, dall’eterogeneità

del profilo, dal pH e dalla gleyficazione

I 5 Fattori della pedogenesi

1. Roccia madre e minerali

: assume importanza nella genesi di vari tipi di suoli. Da

essa dipendono alcune proprietà fisiche come la permeabilità che infuenza la

velocità di alterazione della roccia e da proprietà chimiche che determinano gli

elementi liberati durante l’alterazione.

Le rocce madri sono generalmente distinte in:

a. Rocce ignee → derivano dal consolidamento dei magmi, possono essere

intrusive (es. granito,nelle masse continentali) o effusive (basalto, nei fondali

oceanici). Non sono in equilibrio con l’ambiente subaereo

es. intrusive: granito, diorite, sienite, gabbro.

effusive: basalto, andesite, riolite, trachite, porfido, ossidiana, pomice

b. Rocce sedimentarie → predono origine dala decomposizione, trasporto,

accumulo e diagenesi delle rocce ignee,metamorfiche. Contengono sia

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minerali residuali che autìgeni . Sono in equlibrio con l‘ambiente

pedogenetico.

Possono essere distinte in clastiche (a seconda delle dimensioni),

piroclastiche (origine vulcanica), di deposito chimico, organògene (con frammenti

organici o biocostituite)

es. clastiche: arenaria, argillite,puddinga, breccia, arenaria

piroclastiche: tufo

di deposito chimico: gesso, travertino

organogene: calcare compatto, dolomia, torba, antracite

c. Rocce metamorfiche → derivano da rocce ignee,sedimentarie,

metamorfiche a seguito di elevati pressioni e temperature a cui sono state

sottoposte nelle profondità della crosta terrestre, non sono in equilibrio con

l’ambiente pedogenetico

es. gneiss,marmo, serpentinite

2. Clima: le variabili principali sono precipitazioni e temperatura

a. acqua → è responsabile dei processi di alterazione dei minerali, di

dissoluzione e ridistribuzione

3 autigeno: In geologia e mineralogia, di materiali naturali che si trovano nello stesso ambiente o posto

nel quale si sono originariamente formati. es rocce clastiche 6

b. temperatura → può esercitare un effetto inibitorio (t. rigide) o accelerare i

processi di formazione (t. elevate) oltre che determinare la possibilità di vita

degli organismi viventi

3. Morfologia: la superficie terrestre risulta modellata da eventi tettonici, processi di

erosione, deposizione di materiali. Le diverse conformazioni morfologiche

determinano una sensibile influenza sul comportamento delle acque,

sull’irraggiamento solare e sullo sviluppo della vegetazione.

4. Organismi: Licheni, alghe, batteri, funghi, muschi, vegetali superiori (erbacei,

arbustivi, arborei) concorrono alla alterazione chimica della roccia, ed apportano

sostanza organica fresca per la formazione dell’ humus. Gli animali con il movimento

contribuiscono al rimescolamento della massa del suolo condizionandone la

struttura.Anche l’uomo rientra nei fattori della pedogenesi perchè capace di

modificare in maniera intensiva e radicale i processi pedogenetici. 7

5. Tempo (inteso come durata): è difficile stabilirei tempi di formazione del suolo per

mancanza di dati riferiti al passato ma è ipotizzabile un lasso di tempo di 200-300

anni per lo sviluppo di un suolo naturale con spessore significativo. La velocità di

formazione di un suolo è in funzione di:

a. alterabilità della roccia madre

b. clima (umidità e temperatura)

c. stabilità geomorfica

d. copertura vegetale

e. durata del processo

Alcuni pedotipi risultano svilupparsi solo su particolari substrati o in presenza di particolari

specie mineralogiche:

● Spodosols: su depositi di sabbie e limi grossolani e su rocce acide cristalline e quarzi

● Andisols: su materiali piroclastici

● Oxisols: su materiali antichi e profondamente alterati spesso costituiti darocce

mafiche

● Vertisols: su depositi sedimentari a tessitura argillosa e su rocce basiche

NB: Le rocce basiche e ultrabasiche mostrano una velocità di alterazione che è, in media,

2,5 volte maggiore di quella delle rocce acide

Orizzonti Pedologici

● Orizzonte H →,materiale organico indecomposto o parzialmente decomposto, saturo

d’acqua per lunghi periodi

● Orizzonte O → materiale organico indecomposto o parzialmente decomposto, è

differente dall’orizzonte H perchè non è saturo d’acqua

● Orizzonte A → minerale, si forma in superficie o sotto l’orizzonte O, i caratteri della

roccia da cui derivano sono stati cancellati e presenta sostanza organica umificata e

mescolata alla parte minerale. Presenti segni di lavorazioni e coltivazioni agrarie

● Orizzonte E → minerale privo della struttura della roccia originaria, vengono perse le

argille silicate, il ferro e l’alluminio ma acquista particelle limose e sabbiose. Spesso

più chiaro dell’orizzonte B

● Orizzonte B → Presenta una concentrazione illuviale di sostanze: argille silicate,

ferro, alluminio, humus, carbonati, gesso o silice. Colore rossiccio dato dalla

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presenza di sesquiossidi e struttura granulare, poliedrica o prismatica. Talvolta può

essere carente di carbonati e presentare fragilità

● Orizzonte C → strato debolmente interessato da processi pedogenetici e privo delle

proprietà degli strati soprastanti

● Orizzonte R → roccia dura e coerente sottostante al suolo,non è attraversabile se

non attraverso eventuali fessure

● Strato/Corpo W → banco d’acqua entro o sotto il suolo, spesso gelata

esquiossidi:

4 S Secondo una vecchia terminologia, composto chimico la cui molecola contiene atomi

di ossigeno in rapporto di tre a due con gli atomi del metallo con cui è combinato 8

I processi pedogenetici si svolgono attraverso reazioni chimiche, ridistribuzioni fisiche o

biologiche. Tali processi possono essere simultanei, sequenziali con sinergismi o

antagonismi reciproci.

La temperatura è il fattore che controlla più drasticamente la possibilità di formazione del

suolo: al di sotto del punto di congelamento dell’acqua vi è una forte riduzione dell’attività

biotica, le soluzioni non circolano nel suolo e l’evoluzione pedogenetica si arresta. Tra 0° e

5°C la crescita delle radici e la germinazione sono inibite. Un orizzonte avente una

temperatura sotto i 5°C risulta un ostacolo fisico (thermal pan) per lo sviluppo degli apparati

radicali della maggioranza delle piante. Ad ogni aumento