Morfologia della Terra, Pedologia, Morfogenesi di un versante, Geomorfologia fluviale

Morfogenesi della Terra

Ti ricordo:

• Processi esogeni: riconducibili al clima, fattori biologici…
• Processi endogeni: riconducibili all’attività interna della Terra e all’attività tettonica.

La morfogenesi

I processi che modellano e caratterizzano le terre emerse si distinguono in:

• Processi gradazionali: tendono a portare la superficie della litosfera ad uno stesso livello. Sono detti:
  • Degradazionali: quando tendono a demolire i rilievi, abbassando il livello topografico (processi erosivi);
  • Aggradazionali: quando tendono a colmare le depressioni, accumulandovi sedimenti (processi sedimentari).
• Processi pedogenetici: si verificano quando c’è un “letargo” dei processi gradazionali (questo letargo è detto biostasia). Questi processi portano alla formazione del suolo.

L’ambiente morfogenetico è una porzione della superficie terrestre su cui agiscono determinati processi specifici riconducibili a un agente dominante:

• Ambienti marini: ambiente costiero e deltizio. Gli agenti possono essere il moto ondoso e le correnti marine;
• Ambienti continentali:
  • Ambiente di versante: gravità più acque correnti non incanalate;
  • Ambiente alluvionale: acque correnti incanalate;
  • Ambiente glaciale: masse glaciali in movimento (ghiacciai);
  • Ambiente periglaciale: cicli di gelo e disgelo (permafrost);
  • Ambiente eolico: vento;
  • Ambiente carsico: circolazione sotterranea di acque correnti.

Biostasia: formazione del suolo in condizioni di stabilità geomorfologica (pedogenesi).

Resistasia: prevalgono processi d’erosione e sedimentazione.

Ciclo dei sedimenti

È una serie più o meno regolare di eventi e trasformazioni che dà vita alla genesi dei sedimenti. Dai sedimenti derivano le rocce sedimentarie e dalle rocce sedimentarie possono formarsi rocce metamorfiche che, attraverso la fusione, possono creare rocce ignee.

Stabilità dei minerali

Un minerale è tanto più stabile quanto più il suo ambiente di formazione è simile a quello atmosferico. Il quarzo è il minerale più stabile.

Erosione e trasporto

I processi di alterazione fisica e chimica fanno sì che un materiale (roccia o sedimento) diventi disponibile per essere rimosso dall’erosione ed essere successivamente preso in carico dagli agenti di trasporto e di sedimentazione.

L’erosione è l’asportazione di materiale dalla superficie del terreno ad opera degli agenti morfogenetici (acqua corrente, ghiaccio, vento…) o da agenti biologici o antropici. Dopo l’erosione avviene il trasporto, che è l’azione di dispersione esercitata dagli agenti morfogenetici che provocano il trasferimento del materiale eroso dal punto di partenza a quello in cui sarà deposto. Su questo materiale, una volta giunto a destinazione e stabilitosi per un tempo più o meno stabile, si potrebbe formare anche il suolo.

I sedimenti

I sedimenti rappresentano il prodotto di processi di alterazione, di erosione e trasporto attivi sulla superficie terrestre. In base al processo che ha dato loro origine, abbiamo:

• Sedimenti clastici: sono costituiti da frammenti derivati da disgregazione di sedimenti più antichi e rocce erose per effetto dell’azione di agenti sedimentari (acqua corrente, vento, gravità…). Tipici sedimenti clastici sono ghiaie, sabbie, argille…;
• Sedimenti chimici: si formano dalla precipitazione chimica di sostanze disciolte in acqua. Esempio: stalattiti;
• Sedimenti organici: si formano dall’accumulo e dalla decomposizione di materia organica;
• Sedimenti piroclastici: si formano dalla deposizione di materiali prodotti da eruzioni vulcaniche.

Alterazione fisica

Non comporta la trasformazione della composizione della roccia, ma ne modifica le proprietà come la consistenza o la permeabilità. Manifesta la massima intensità nei climi freddi e secchi. Può esporre la roccia alle condizioni adatte per dare il via a una alterazione chimica. I processi fisici sono:

• Termoclastismo: è un fenomeno dovuto alle forti escursioni termiche e variazioni di temperatura dal giorno alla notte che possono far dilatare e contrarre continuamente le particelle dei minerali. Il processo ripetuto un gran numero di volte porta alla frantumazione della roccia. Esempio: deserto o alta montagna.
• Crioclastismo: è un processo di disgregazione di una roccia causato dalla pressione provocata dall’aumento di volume dell’acqua contenuta dentro le fessure rocciose quando questa ghiaccia. È un fenomeno legato principalmente ai cicli di gelo e disgelo nelle aree periglaciali.
• Aloclastismo: è l’effetto di frantumazione della roccia per effetto dell’evaporazione di acque ricche di sali. Quando l’acqua evapora i sali rimangono cristallizzati sulla o nella roccia.
• Rilascio di pressione: è quando una roccia viene scoperta per esempio dallo scioglimento di un corpo glaciale o per un’erosione del terreno sovrastante. In questo caso avviene un’esfoliazione dove delle lamine di roccia si staccano dalla parete rocciosa. Esempio: pareti di antiche valli glaciali.
• Bioclastismo: la disgregazione è dovuta a fattori biologici: piante e animali.

Alterazione chimica

È un processo di trasformazione dei minerali primari in altri minerali detti secondari. Rende la roccia più tenera e meno compatta e quindi più sensibile alle alterazioni fisiche. Manifesta la massima intensità nei climi caldi e umidi. L’efficacia di questa alterazione dipende dall’acqua (pH), dall’ossigeno e dagli acidi organici.

Dal processo di alterazione fisica avviene la pedogenesi ossia la formazione dei vari tipi di suolo. Esistono quattro processi di alterazione chimica:

• Ossidazione: è una reazione che porta gli atomi di ossigeno a combinarsi con altri elementi chimici dando origine a nuovi composti chiamati ossidi. L’ossidazione è un processo comune nei minerali che contengono ferro ferroso (Fe²⁺).
• Dissoluzione: si tratta della completa dissoluzione di un minerale nelle sue componenti ioniche. Questa alterazione è realizzata solo dall’acqua che riesce a scindere facilmente i legami ionici. I minerali più soggetti sono quelli costituiti da elementi legati tra di loro da legami prevalentemente ionici.
• Idratazione: ad un minerale viene aggiunta dell’acqua. Con l’aggiunta di molecole d’acqua si forma una nuova entità mineralogica. Le molecole d’acqua si dispongono attorno agli ioni determinando l’idratazione dei minerali che prendono il nome di anidri. Ne consegue un aumento di volume e una diminuzione di compattezza. Questo espone i minerali alle alterazioni fisiche;
• Idrolisi: l’acqua (parzialmente dissociata in H⁺ e OH^-) reagisce con i silicati. L’acqua sostituisce il suo idrogeno con un elemento del minerale. Ciò comporta che il minerale primario perde un elemento e si trasforma in un nuovo minerale;
• Attività biologiche: un esempio possono essere i licheni o il muschio.

Pedologia

Abbiamo detto che la pedogenesi è quel processo che forma il suolo. Il suolo è una sottile pellicola di materiale vivente che copre la superficie terrestre, di notevole estensione e di limitato spessore. Infatti, delle volte è spesso solo pochi centimetri e raramente arriva ad una profondità maggiore ai due metri. Esistono aree sterili dove il suolo non si può formare: deserti, zone polari, ghiacciai, zone occupate dall’acqua e aree urbane.

Il suolo è prodotto da varie e numerose interazioni che avvengono tra l’atmosfera (processi climatici), la biosfera (vegetazione, organismi e attività umane) e la litosfera (rocce e i sedimenti che costituiscono la parte superficiale della crosta terrestre). Dalle interazioni di questi tre elementi si formano suoli differenti da luogo a luogo.

Da cosa è costituito il suolo

Il suolo consiste in una complessa mistura di particelle minerali ed organiche che rappresentano il prodotto dei processi di alterazione fisica e biochimica, che frantumano le rocce e i sedimenti in singoli grani di dimensioni sempre più piccole, e della decomposizione dei resti organici che si accumulano al suo interno.

I costituenti del suolo:

• 50% suolo solido:
  • 45% frazione minerali;
  • 5% frazione organica;
• 50% pori occupati da acqua e aria.

Frazione minerale

Abbiamo:

• I costituenti primari: derivano dall’alterazione e dalla disgregazione della roccia madre e caratterizzano la frazione più grossolana. Sono frammenti di roccia o granuli la cui natura dipende dal substrato.
• I costituenti secondari: costituiscono la frazione più fine formatasi ad opera dell’alterazione dei costituenti primari. Sono detti neoformazione.

Frazione organica

Nel suolo la sostanza organica può essere considerata come una miscela di composti derivati da piante e microrganismi a diversi stadi di degradazione, partendo dai residui biologici freschi fino ad arrivare a composti già quasi trasformati in humus, cioè in materiale organico capace di migliorare la fertilità del suolo. La decomposizione della parte organica può essere:

• Veloce mineralizzazione primaria: avviene generalmente ad opera di microrganismi o funghi, che porta alla sua totale decomposizione in composti inorganici semplici.
• Lenta umificazione: l’insieme dei processi chimici per i quali le sostanze organiche provenienti dagli organismi sono trasformate in altre sostanze organiche o inorganiche costituenti l’humus. Tutti questi processi sono dovuti soprattutto all’attività di organismi saprobi, in particolare batteri e funghi.

L'acqua

È fornita principalmente dalle precipitazioni e può distinguersi in:

• Acqua di ruscellamento: è quella che scorre in superficie;
• Acqua gravitativa: è quella che si muove nei pori del suolo verso la falda acquifera;
• Acqua capillare: è quella che viene trattenuta sulla superficie delle particelle dalla tensione superficiale;
• Acqua igroscopica: è quella che aderisce saldamente come una pellicola alle particelle.

La capacità di campo definisce il contenuto d’acqua nel terreno. Il suo valore è strettamente correlato alla porosità del suolo e alla sua tessitura.

• L’acqua disponibile è l’acqua capillare contenuta nei micropori. Le piante riescono ad assorbirla facilmente;
• L’acqua non disponibile è l’acqua igroscopica contenuta nei macropori. Le piante non riescono ad assorbirla;
• Punti di appassimento: è il margine in cui le piante si possono spingere per trovare acqua facilmente assorbibile.

Il profilo del suolo

Il suolo non è un’entità omogenea, ma si articola in orizzonti che sono il risultato dei processi pedogenetici e di alterazione legati all’ambiente locale. Questi conferiscono ad ogni orizzonte delle caratteristiche fisico-chimiche particolari (colore, tessitura…) che li distinguono dall’orizzonte sottostante o da quello sovrastante. Ricorda: non si chiamano strati ma orizzonti!

Un profilo pedologico è uno scavo eseguito per mettere in luce i vari orizzonti del suolo. Questo procedimento è necessario per l’identificazione e quindi la descrizione del suolo.

I principali orizzonti sono designati da lettere maiuscole e sono:

• Orizzonte O: è un orizzonte organico superficiale in cui la frazione minerale è davvero poca. Può essere chiamato:
  • Lettiera: ricco di sostanze organiche in decomposteio parzialmente decomposte;
  • Torba: è saturo d’acqua, perciò l’ossigeno non c’è e questo fa sì che le sostanze organiche non si decompongano.
• Orizzonte A: può essere localizzato sotto O oppure, in mancanza di O, può essere l’orizzonte superficiale. È caratterizzato dall’accumulo di sostanza organica umificata mescolata con la frazione minerale. Di solito ha un colore molto scuro. In genere è l’orizzonte che l’uomo prende in considerazione per la coltivazione e per il pascolo.
• Orizzonte E: non è sempre detto che ci sia. È un tipo di orizzonte che si forma dal processo di eluviazione. In questo caso, l’acqua gravitativa nel suolo può rimuovere materiale negli orizzonti superiori e trasportarli in orizzonti più profondi. Il colore in questo caso, è più chiaro di quello degli orizzonti sovrastanti. Può addirittura essere bianco grazie all’accumulo di sostanze come il quarzo. Ha anche una granulazione di dimensioni superiori all’orizzonte sottostante.
• Orizzonte B: se esiste E può essere sotto di lui, oppure si trova sotto a A. È caratterizzato dalla massima espressione dei diversi processi pedogenetici (colore, aggregazione…). Ha in genere una colorazione rossastra indotta dall’accumulo degli ossidi di ferro e la struttura del materiale originario non è riconoscibile. Ha una granulometria molto fine perché è ricco di argilla. Se è presente l’orizzonte E, B è arricchito maggiormente di materiali trasportati da E. In questo caso prende il nome di orizzonte illuviale.
• Orizzonte C: si tratta di un orizzonte minerale profondo. È costituito da frammenti di roccia madre o da sedimenti ancora penetrabili dalle radici delle piante. È materiale disgregato formato dall’alterazione fisica.
• Orizzonte R: è la base del profilo. Si tratta di rocce litoidi compatte e dure che costituiscono la roccia madre inalterata. Le possibili fratture sono riempite dal materiale proveniente dagli orizzonti superiori.

Orizzonti di transizione: si tratta di orizzonti che si stanno ancora formando perciò non si può capire con certezza che tipo di orizzonte potrebbe essere. In questo caso si utilizzano lettere affiancate di due orizzonti (AB, EB, BE…). La prima è quella relativa al carattere dominante.

Si possono utilizzare anche dei numeri nella descrizione del suolo:

• Numero dopo la lettera maiuscola: si utilizza qualora le proprietà tipiche dell’orizzonte dovessero variare un po’. In questo caso si divide l’orizzonte e si aggiungono tanti numeri quante volte è stato diviso l’orizzonte. Esempio: A1, A2.
• Numero prima della lettera maiuscola: si utilizza qualora sia presente una discontinuità litologica. Una discontinuità litologica si verifica quando, tra due orizzonti, c’è uno stacco netto che in genere è visibile grazie alla granulazione. Quando si verifica questo fenomeno vuol dire che l’orizzonte al di sotto della discontinuità aveva subito dopo gli orizzonti A e O. Quindi, l’orizzonte al di sotto della discontinuità è un suolo antico su cui pian piano è sorto un suolo nuovo.

Infine, si possono usare anche dei suffissi (lettere minuscole) che mettono in luce ulteriori caratteri dell’orizzonte.

Proprietà fisiche degli orizzonti

• Colore: viene stimato per mezzo di tavole cromatiche di riferimento chiamate Munsell^®, dove viene identificato attraverso una sigla alfabetica che codifica tre proprietà:
  • Hue: il colore dominante. Si trova nel vertice in alto a destra della tavola;
  • Value: la luminosità;
  • Chroma: il tono/saturazione.
• Granulometria: si riferisce alla dimensione delle particelle che costituiscono il suolo, cioè la ripartizione dei costituenti minerali per classi dimensionali. La granulometria influenza le proprietà fisico-chimiche e funzionali del suolo (permeabilità, areazione…). Le particelle con un diametro maggiore di 2mm vengono chiamate scheletro (ghiaia). Quelle con un diametro minore vengono chiamate terra fine (in ordine di grandezza: sabbia, silt (limo) e argilla).
• Tessitura: per capire la tessitura si bagna il campione e lo si passa fra le dita. In base alla sensazione che percepiremo avremo:
  • Sabbia: se il campione gratta;
  • Limo: se il campione scivola ed è modellabile;
  • Argilla: se il campione è adesivo e plastico.
• Scheletro: si intendono i frammenti litoidi (in pratica di sassi) con diametro maggiore di 2mm. Sul terreno bisogna descriverne l’abbondanza, le dimensioni e, soprattutto, la forma. In base alla forma abbiamo:
  • Forme tipiche di sedimenti fluviali. Sono materiali che hanno subito un trasporto;
  • Forme tipiche di sedimenti di spiaggia marina. Il moto ondoso ha modellato la loro forma;
  • Forme tipiche di detriti di un versante. Sono materiali poco maturi che non sono stati trasportati dalle acque.
• Aggregazione: è l’unica caratteristica che distingue un materiale pedogenetico da un sedimento. È la capacità delle particelle del suolo di saldarsi e di dare vita a delle unità di dimensioni maggiori: gli aggregati. A loro volta si scindono facilmente e si…