1 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE ANNO ACCADEMICO.

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1 1 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE ANNO ACCADEMICO 2012-2013 GEOSCIENZE LEZIONE 18 * - IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE ACQUE CONTINENTALI ACQUE CONTINENTALI * Icone, grafici e foto provengono da varie fonti. Si ringraziano i relativi Autori ed Editori.

2 2 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE ANNO ACCADEMICO 2012-2013 GEOSCIENZE INTRODUZIONE PARTE PRIMA. TELLUS, LA TERRA E LO SPAZIO PARTE PRIMA. TELLUS, LA TERRA E LO SPAZIO PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE - IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE. - IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE. ACQUE CONTINENTALI ACQUE CONTINENTALI - PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE - PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE - ASPETTI DELLA TERRA FLUIDA - ASPETTI DELLA TERRA FLUIDA - ASPETTI DELLA TERRA SOLIDA - ASPETTI DELLA TERRA SOLIDA - PARTE QUARTA. ESERCITAZIONI DI LABORATORIO - PARTE QUARTA. ESERCITAZIONI DI LABORATORIO - PARTE QUINTA. ESCURSIONI SUL TERRENO - PARTE QUINTA. ESCURSIONI SUL TERRENO

3 3 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE Il mare, e l’idrosfera in genere, ha come carattere principale la fluidità’, per cui le particelle sono libere di muoversi l’una sull’altra sollecitate dalla forza di gravità e tendono ad occupare i punti più depressi e a disporsi con una superficie di equilibrio che è ovunque perpendicolare alla forza di gravità (g) in quel punto e che è detta superficie di livello. Se le acque del mare fossero omogenee e in quiete, si avrebbe sempre in ogni punto un livello statico di riferimento, definito livello medio del mare. Struttura dei bacini oceanici

4 4 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE Il livello delle acque marine è però turbato da alcuni fattori: - Influenze atmosferiche e astronomiche: pressioni atmosferiche mutevoli, vento, pioggia, afflussi fluviali, evaporazione, variazioni di temperatura, attrazione lunisolare ecc. - Movimenti costieri: per movimenti locali di elevazione e di abbassamento, la costa varia progressivamente rispetto al mare. - Variazioni eustatiche: per variazioni volumetriche della massa oceanica dovute ad aumento o diminuzione dei ghiacciai. Il livello medio del mare varia in epoche diverse. Attualmente si registra un aumento medio del livello marino pari a 1,5 mm/anno (15-20 cm per secolo). Registrazione di variazioni del livello medio del mare nell’arco di un quarantennio

5 5 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE I movimenti maggiori delle acque oceaniche, correnti e maree, sono dovuti al bilancio di radiazioni, ai movimenti della Terra (principalmente rotazione), nonché ai movimenti e alla forza di attrazione di Luna e Sole. [1] El Niňo: si origina nel periodo di Natale a causa di anomale conseguenze originate dalla caduta degli Alisei. La contro corrente del Pacifico cambia il suo corso normale con il risultato che lungo la costa peruviana, a dicembre, scende una corrente calda che sostituisce la corrente fredda di Humboldt carica di nutrienti. Il risultato è la perdita della pesca delle acciughe e forti perturbazioni meteorologiche lungo la costa con piogge torrenziali che possono interessare anche il deserto di Atacama in Cile. CORRENTI MARINE La forza maggiore che guida le correnti di superficie oceaniche è rappresentata dalla circolazione atmosferica del vento. Sono i venti di lunga durata che originano le maggiori correnti di superficie ma alcune correnti oceaniche dipendono da cambiamenti di vento stagionale (corrente dell’Africa Orientale). Altre ancora sono dovute a caratteristiche climatiche intermittenti (El Niňo [1], Pacifico meridionale). E’ bene precisare che s’intende per direzione del vento quella dalla quale il vento soffia mentre si definisce direzione della corrente quella verso la quale la corrente va

6 6 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE CORRENTI MARINE Nel quadro della circolazione planetaria gli Alisei nordorientali e sudorientali guidano le correnti equatoriali occidentali. La presenza dei continenti blocca il flusso delle maggiori correnti zonali causando la formazione di GYRE o celle rotatorie che hanno direzione oraria nell’emisfero settentrionale e antioraria in quello meridionale a causa della forza deviante di Coriolis. Questi vortici hanno il centro a circa 30° N e 30° S, come gli anticicloni subtropicali, con correnti più intense sul lato ovest dei bacini che non su quello est a causa della rotazione terrestre in senso contrario(da W a E): il momento angolare terrestre dev’ essere mantenuto ma la massa idrica non è solidale con quella solida terrestre per cui tende ad arretrare e si insacca verso ovest. I due effetti si sommano. Deviazione di Coriolis

7 7 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE CORRENTI MARINE Le correnti del settore occidentale rispetto al bacino sono denominate calde perchè trasportano calore verso i poli e contribuiscono ad attutire lo squilibrio esistente fra regioni polari ed equatoriali nella radiazione termica: il 40% secondo i dati satellitari, più probabilmente il 25% in tempi più lunghi. Le correnti occidentali sono più rapide e più cospicue. Correnti calde occidentali sono: Corrente del Golfo, Corrente Kuroshivo, Corrente del Brasile, Corrente Australiana occidentale. Nell’Oceano Indiano la circolazione è più complessa ma tendenzialmente calda. Le correnti del settore orientale che vanno verso l’Equatore sono più fredde se paragonate all’acqua oceanica media ad una certa latitudine; si considerano quindi correnti fredde. Ricordiamo: la Corrente di California, la Corrente di Humboldt (o del Perù), la Corrente delle Canarie e quella del Benguela.

8 8 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE CORRENTI MARINE Vicino ai confini continentali, sul lato orientale dei bacini, vi sono RISALIENZE di acqua fredda dal termoclino perché masse d’acqua si sono spostate verso ovest come correnti che diventeranno calde. La velocità di risalienza può essere anche di 25 metri al giorno. Le zone di risalienza del Perù e dell’Africa occidentale (Angola) sono biologicamente le più produttive del mondo per gli elevati nutrienti che trasportano, i quali favoriscono la crescita del fitoplancton. Vicino all’Equatore il sistema di correnti oceaniche diventa complesso perché gli alisei sud- orientali attraversano l’Equatore quindi le correnti equatoriali meridionali penetrano a 3°- 5° Nord. Ma le correnti equatoriali settentrionali si trovano a 10°-15° N; si crea così una regione intermedia detta dei DOLDRUMS (depressione, calma equatoriale), la saccatura equatoriale, con venti molto lievi e variabili e con debole controcorrente equatoriale. Variazione di produttività del fitoplancton

9 9 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE CORRENTI DI DERIVA - MECCANISMO DI EKMANN Le CORRENTI DI DERIVA sono correnti molto superficiali originate essenzialmente dal vento. Il vento ha effetto complesso sull’acqua di superficie. Oltre alla formazione di onde, la resistenza di attrito del vento trascina un sottile strato superficiale di acqua nella stessa direzione. La Forza di Coriolis fa volgere l’acqua verso destra (Emisfero Nord) mentre il vento la trascina ancora avanti. Ogni strato sottostante il primo comincia a muoversi collegato per attrito al superiore e cerca anch’esso di volgersi a destra. Il profilo della corrente così generato è sfalsato rispetto alla superficie ed è detto Spirale di Ekmann. Lo strato di superficie si muove a 45° rispetto alla direzione del vento con una velocità pari al 2-3% di quella del vento. Gli strati inferiori si muovono più lentamente e scorrono verso destra rispetto agli strati superiori. Ad una profondità definita profondità di Ekmann, l’acqua scorre in direzione opposta ad una velocità pari a 0,043 volte quella dello strato di superficie (meno del 5%). Il trasporto complessivo dell’acqua risulta a 90° dalla direzione del vento. La profondità di Ekmann D, si determina in base alle condizioni fisiche dell’acqua. La spirale di Ekmann si verifica nelle correnti di deriva e in mare aperto. Meccanismo di Ekmann

10 10 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE I grandi circuiti oceanici verticali sono originati da CORRENTI DI GRADIENTE che si formano per differenza di pressione tra livello più alto e livello più basso dell’acqua del mare. Sono originate da variazioni di densità nella massa acquea per variazione di temperatura e salinità (precipitazioni, evaporazione, radiazione solare) e perciò vengono definite correnti di gradiente termoalino. Le correnti di gradiente si estendono tanto in superficie quanto in profondità. Si distinguono così movimenti orizzontali e verticali, di masse calde e fredde, meno dense o più dense. Nei grandi sistemi di circolazione prevalgono i movimenti orizzontali ma si registrano anche correnti ascensionali e discensionali. Una colonna d’acqua di altezza h esercita verso il basso una pressione p = . g. h con g = accelerazione di gravità e  = densità. La pressione p quindi dipende essenzialmente da . Maggiore è la differenza di densità , maggiore è il gradiente. Origine correnti di gradiente termoalino nello strato superiore oceanico ITCZ = Zona di convergenza intertropicale

11 11 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE La CORRENTE DEL GOLFO (Gulfstream) dell’Atlantico settentrionale, è sostanzialmente una corrente di gradiente ma vi è anche una componente meccanica di deriva che la muove. La Corrente NordEquatoriale (spinta dagli alisei) si insacca nel Golfo del Messico che può considerarsi bacino semichiuso. Qui si gonfia, accresce il livello marino di circa 17 cm e fuoriesce per spinta idrostatica verso l’Atlantico con una velocità di circa 140 cm/sec e una portata di 55 milioni mc/sec: un fiume di acqua marina di 50 km di larghezza per 400 metri di profondità. Superati gli Stretti della Florida si allarga fino a 150 km e si approfondisce per circa 800 metri. Trasporta in media una quantità d’acqua pari a 150 milioni mc/sec ad una velocità di 1,5 mt/sec (5,4 km/ora, circa 3 nodi/ora). Si divide in diversi rami: - un primo ramo si dirige a Nord, verso la Groenlandia e l’Islanda; - un secondo ramo si dirige a NE verso le Isole Britanniche, la Norvegia e l’Artico; - un terzo ramo si dirige verso Est in direzione delle coste iberiche; - un quarto ramo gira a Sud isolando il Mar dei Sargassi. E’ un grande fiume diverso per temperatura, salinità e colore delle acque circostanti. Analoga alla Corrente del Golfo è la Corrente Kuroshivo del Pacifico settentrionale Corrente del Golfo

12 12 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE CORRENTI MARINE - CIRCOLAZIONE PROFONDA Oltre alla circolazione superficiale vi è dunque anche una circolazione profonda la quale dipende dalle differenze di temperatura e salinità (densità termoalina) tra le masse oceaniche. Le regioni equatoriali hanno acqua meno densa a causa delle abbondanti piogge e della più elevata temperatura. Le regioni polari hanno acqua più densa (l’acqua di superficie gela senza i sali) che scivola verso le basse latitudini indipendentemente dalla circolazione di superficie: nel Nordatlantico al disotto della corrente del Golfo, viaggia una corrente densa e più fredda. Nel Mediterraneo all’altezza dello stretto di Gibilterra si registra una corrente profonda in uscita costituita da acque più dense e una corrente superficiale in entrata che ne permette il ricambio. Circolazione delle correnti profonde oceaniche NADW = North Atlantic Deep Water AABW = Antartic Bottom Water AAIW = Antartic Intermediate Water

13 13 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE MOTO ONDOSO Le onde si originano e prendono energia dal vento. Le onde variano di dimensioni dalle più piccole increspature fino alle enormi onde di burrasca e alle maree la cui lunghezza d’onda è pari a ½ della circonferenza terrestre. Si definisce cresta dell’onda il suo punto più alto; cavo il suo punto più basso; altezza d’onda la distanza verticale cavo-cresta; lunghezza d’onda la distanza orizzontale fra due creste; periodo il tempo necessario (generalmente in secondi) perché una cresta percorra una distanza pari alla lunghezza d’onda. Vi è relazione fra periodo e lunghezza mentre l’altezza è indipendente. L’altezza delle onde dipende dalla forza del vento, dal tempo durante il quale il vento ha soffiato, dall’area su cui il vento ha soffiato. Si definisce FETCH la superficie delle acque su cui agisce il vento, generando le onde. Le onde si classificano in base al periodo. Il periodo varia da <1 sec a più di 10.000 secondi (3 h) Origine delle onde

14 14 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE MOTO ONDOSO Nelle onde oceaniche l’energia si distribuisce fra diversi gruppi fondamentali di onde ognuno dei quali ha una sua gamma caratteristica di periodi. E. e W. WEBER hanno dimostrato che le onde vengono riflesse verticalmente senza perdere energia; le orbite circolari ad esse collegate diventano sempre più piccole man mano che la profondità aumenta. In prossimità del fondo le orbite sono schiacciate e sotto costa si frangono. Le onde formano complessi treni d’onda di varie altezze (H) e varie lunghezza (L). Ogni treno d’onda si muove con velocità c pari a : c 2 = g. L / 2  da cui c =  g. L / 2  In acque basse sarà però: c =  g. d con d = profondità dell’acqua. c =  g. L / 2  significa che le onde più lunghe sono più veloci delle brevi; c =  g. d significa che la velocità delle onde diminuisce per attrito in acque più basse. Se a causa di perturbazioni intense si origina sovrapposizione di treni d’onda, il mare si definisce confuso con onde che si muovono nella direzione del vento ma senza altezza e lunghezza definite. Relazione tra parametri di onde

15 15 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE MOTO ONDOSO Quando le creste dei vari treni d’onda convergono, si origina un’onda molto grande (onda anomala) che si esaurisce subito perché ogni treno d’onda continua per la sua strada. E’ molto pericolosa per la navigazione. Onde giganti sono rare; la più grande mai registrata da uno strumento era alta 22 metri. Le onde più grandi sono generalmente lunghe come avviene per le onde di burrasca. Le correnti focalizzano le onde come avviene per la Corrente delle Agulhas dell’Atlantico meridionale dove parecchie navi entrano in difficoltà. Di interesse pratico nell’analisi del moto ondoso è il calcolo dell’altezza significativa di un’onda (Hs) la quale ci può dare la misura di E cioè dell’energia totale delle onde: E = 1/8 . g. Hs 2 Si può calcolare così l’altezza massima per la quale dighe foranee e piattaforme petrolifere possono resistere rimanendo attive per almeno 25 anni.

16 16 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE MOTO ONDOSO - TSUNAMI Un tipo di onda molto particolare è la cosiddetta onda nel porto o TSUNAMI. Sono onde di maremoto originate da frane sottomarine o da sollevamento rapido del fondo marino sotto azione sismica. Viaggiano anche a più di 200 km/ora. In oceano aperto non sono avvertite perché la loro altezza è di pochi decimetri mentre la lunghezza è dell’ordine dei 20 km. In acque basse però lo tsunami si alza anche di 20-30 metri e si abbatte sulla terraferma provocando devastazioni come quelle originate dallo tsunami del 26 dicembre 2004 che ha colpito le coste del sudest asiatico prospicienti l’Oceano Indiano e quello di Fukushima (Giappone orientale) dell’ 11 marzo 2011 che ha provocato un immane disastro ambientale. Nel Pacifico è attiva da tempo una catena di osservatori per prevenire il rischio tsunami. Notizie storiche di tsunami in Europa sono collegate al terremoto di Lisbona del 1755 e a quello di Messina del 1908. In entrambi i casi si registrò dapprima un ritiro delle acque del mare e dopo circa 10-15 minuti l’arrivo di un’onda anomala che concluse l’opera devastatrice del terremoto. Onde di Tsunami Spettro delle onde oceaniche Sessa originata da Tsunami

17 17 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE MAREE* Onde e maree sono i fenomeni oceanici più frequenti ed evidenti. Consistono entrambi in innalzamenti ed abbassamenti periodici della superficie del mare ma con origini diverse. Le maree sono originate da forze che si manifestano sulla superficie terrestre ma che sono dovute a cause astronomiche: i movimenti reciproci di Terra, Luna, Sole. Per effetto di queste forze si produce acqua alta in posizioni che hanno la Luna e il Sole o allo zenit o al nadir. L’entità delle maree solari è 0,47 volte le maree lunari; maggiore quindi l’efficacia delle maree lunari. A causa della rotazione terrestre la marea solare dura esattamente 12 ore (teoricamente dovrebbe durare 24 ore) mentre la marea lunare ha un periodo di 12,41 ore (teoricamente dovrebbe essere 24h 50m). Le forze che generano le maree lunari (le più evidenti) dovrebbero produrre sempre acque alte con la Luna allo zenit e l’apice dell’onda dovrebbe seguire sempre la posizione della Luna. La risposta reale è però diversa: le onde di marea si possono muovere solo ad una velocità c definita dalla profondità oceanica d secondo la relazione c 2 = g. d dove g è il valore dell’accelerazione di gravità. Forze del mecanismo di marea * Vedi anche LEZIONE 7

18 18 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE MAREE, segue L’onda di marea all’Equatore dovrebbe viaggiare alla velocità di 1500 km/ora ma ciò richiederebbe profondità medie oceaniche di 17-18 km anzichè di circa 4 km. Altri disturbi si registrano per la presenza delle terre emerse e a causa delle forze devianti di Coriolis. Le onde di marea diventano così sistemi rotanti. La marea risponde quindi ad un ritmico elevarsi (flusso) e abbassarsi (riflusso) del livello del mare. La massima elevazione del mare si definisce alta marea; il massimo abbassamento si definisce bassa marea. La loro differenza si definisce escursione o ampiezza di marea. MECCANISMO DI MAREA* Il baricentro del sistema Terra-Luna si trova all’interno della Terra a 1600 km dalla superficie. Il baricentro della Terra risulta così spostato di circa 4770 km dal centro della sfera terrestre. Ne deriva che sulla superficie dell’emisfero opposto la forza centrifuga è maggiore; si evidenziano così forze risultanti fra i due sistemi di forze. La conseguenza è l’origine di componenti tangenziali che generano correnti dirette da ogni parte verso A e verso A’ le quali tendono ad ammassare acqua la cui superficie s’innalzerà. A causa di questo meccanismo, contemporaneamente, nelle zone intermedie l’acqua si abbasserà. Meccanismo di marea A A’ * Vedi anche LEZIONE 7

19 19 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE MAREE, segue La doppia onda di marea per attrazione lunare si sposterà in senso contrario (est-ovest) a quello del moto della Terra, con periodo semidiurno, altezza teorica di 563 mm e intervallo fra alta e bassa marea di 6h 12m 37s. L’attrazione solare genera anch’essa nello stesso senso due onde di marea con altezza teorica di 246 mm e intervalli di 6 ore. Si distinguono così maree di sizigie (4 flussi) e maree di quadratura (8 flussi complessivi). Quando le maree si propagano sulla piattaforma continentale ampiezza e velocità mutano e si registrano effetti considerevoli. La topografia del fondo e la geometria del bacino determinano gli effetti delle maree soprattutto in corrispondenza degli estuari e dei mari semichiusi. Questi corpi d’acqua hanno periodo di oscillazione proprio. Se questo è vicino al periodo di oscillazione di uno dei cicli delle maree maggiori, va in risonanza e si registrano valori anomali dell’onda di marea. Il ritardo con cui la marea giunge dopo il passaggio della Luna sul meridiano del luogo si chiama ora di porto o stabilimento di porto e può essere anche di 12 ore. Marea di quadratura e di sizìgie QUADRATURA SIZIGIE

20 20 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE MAREE, segue Le linee ideali che riuniscono i punti con eguale elevazione di marea si definiscono linee cotidali e carte cotidali sono le relative rappresentazioni planimetriche. Le linee cotidali tendono a congiungersi in punti definiti per ciascun bacino, i cosiddetti punti anfidromici. Nel Mediterraneo si registrano piccole escursioni di marea perchè il suo periodo naturale di oscillazione è lontano da qualsiasi periodo di marea. Il massimo di ampiezza delle maree si registra nella Baia di Fundy in Canada (19,60 metri). A La Rance (Francia settentrionale) l’ampiezza di marea raggiunge il valore di 8,5 metri e viene sfruttata economicamente da una diga a turbina. Nel Mediterraneo il massimo di ampiezza si registra a Gabès (Tunisia) con 2,10 metri e a Trieste con 1,67 metri. A Napoli la massima elevazione di marea è di 0,36 metri. Mont Saint Michel, Francia

21 21 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE AZIONE GEOMORFOLOGICA DEL MARE Il mare, come agente geomorfico, svolge la sua triplice azione di erosione, trasporto, deposito che si esercita lungo i litorali, la fascia in cui vengono a contatto le parti emerse e quelle sommerse della superficie terrestre. Questa complessa azione geomorfica può essere resa possibile grazie all’energia posseduta dal mare che si esplica essenzialmente attraverso i suoi movimenti : - maree - correnti - moto ondoso ORIGINE DELLE MAREE SPIAGGIA DI MAREA La fascia intercotidale dei litorali rappresenta un ambiente di transizione in continua evoluzione e trasformazione

22 22 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE AZIONE EROSIVA DEL MARE L’azione erosiva del mare si esplica sulle coste per opera delle maree, delle correnti e soprattutto delle onde che sono il più importante agente modificatore del mare. I lineamenti di una costa vengono modificati dall’azione erosiva del mare o da quella costruttiva della sedimentazione. L’azione erosiva prende il nome di abrasione marina che si esplica in vari modi: - azione idraulica di martellamento; - corrosione, azione solvente dove questa è possibile; - corrasione, sbattimento e trascinamento di detrito sulla costa; - usura, detrito che viene trascinato avanti e dietro dal moto ondoso e dai frangenti. AZIONE EROSIVA DEL MARE

23 23 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE AZIONE COSTRUTTIVA DEL MARE L’azione costruttiva del mare si esercita come: - azione chimica : si originano depositi e incrostazioni saline lungo la costa, soprattutto per precipitazione di cloruro di sodio (NaCl) e di carbonato di calcio (CaCO 3 ); - azione biologica : formazioni rocciose permanenti, soprattutto di CaCO 3 originate da organismi costruttori marini (scogliere coralline e similari); - azione meccanica. Quest’ultima è di gran lunga la più efficace e si combina con l’azione di TRASPORTO. SCOGLIERE E ATOLLI CORALLINI Le Maldive sono isole di origine vulcanica e corallina

24 24 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: MOVIMENTI DEL MARE EVOLUZIONE DI UNA COSTA Anche il mare offre il suo notevole contributo alla trasformazione del paesaggio e della superficie terrestre. La sua azione di erosione, trasporto e deposito si può configurare alla pari di un ciclo di erosione come avviene sulla terraferma dove tutto si trasforma tendendo a ripianare le asperità del rilievo. Gli stadi di evoluzione di una costa prevedono che ad uno stadio giovanile caratterizzato da una sostenuta irregolarità della costa (che si presenta molto frastagliata) fa seguire uno stadio di maturità in cui i promontori vengono progressivamente demoliti e le insenature colmate di detriti di spiaggia con formazioni di cordoni litoranei e lingue di sabbia che tendono a chiudere le insenature. EVOLUZIONE DI UNA COSTA ALTA Spiaggia matura

25 25 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI IDROSFERA – ACQUE CONTINENTALI I due grandi serbatoi costituiti dall’umidità del suolo e dalle acque sotterranee regolano il trasferimento dell’acqua di precipitazione o in evapotraspirazione o come emissione attraverso le correnti fluviali. La pioggia di un solo giorno può formare un deflusso superficiale che scorre fino a raggiungere un fiume. Questo però non è molto frequente e avviene solo quando piove molto forte. Quando si forma un esteso deflusso superficiale, si origina la piena di un fiume. Normalmente la maggior parte delle precipitazioni si infiltra nel terreno dove si aggiunge alla riserva di umidità del suolo e viene così trattenuta. Se il contenuto di umidità del suolo è notevolmente alto, allora parte dell’acqua può defluire attraverso la zona di aerazione per ricaricare le acque sotterranee. Questa ricarica innalzerà il livello della superficie del corpo idrico sotterraneo e causerà un aumento di filtrazione verso fiumi e sorgenti. In questo modo il deflusso d’acqua attraverso il suolo e le acque sotterranee porta alla fine ad un aumento delle correnti fluviali. Un altro trasferimento di acqua si verifica sotto forma di corrente diffluente o infiltrazione verso il basso di umidità del suolo su pendii ripidi.

26 26 PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA Il modello secondo il quale l’acqua viene immagazzinata e liberata, insieme ai modelli stagionali delle precipitazioni, della temperatura e anche dell’evapotraspirazione, dà luogo a variazioni stagionali della corrente fluviale che sono diverse nelle diverse regioni del pianeta. Distinguiamo così: - regimi megatermici dei climi tropicali e temperati; - regimi mesotermici dei climi a temperatura sostanzialmente calda; - regimi microtermici dei climi temperati freddi; - regimi montuosi o regimi d’alta quota caratterizzati da nevicate. Le acque che defluiscono nelle varie fasi del ciclo idrologico disciolgono minerali a mano a mano che scorrono. I principali costituenti inorganici delle acque naturali sono: idrogeno (H + ), calcio (Ca ++ ), magnesio (Mg ++ ), sodio (Na + ), potassio (K + ), carbonato (CO3 -- ), bicarbonato (HCO3 - ), cloruro (Cl - ), solfato (SO4 -- ), idrossido (OH - ), silicato (HSiO4 - ), silice (SiO 2 ) e poi ancora ferro (Fe ++, Fe +++ ), alluminio (Al +++ ), ossigeno (O 2 ), anidride carbonica (CO 2 ) e acido solfidrico (H 2 S). La concentrazione totale varia da 1 mg/litro a 100 g/litro. Quella dell’acqua marina è di 35 g/litro. Regimi fluviali

27 27 PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA LE CORRENTI FLUVIALI Una gran parte della superficie terrestre è incisa dall’acqua che scorre. I fiumi costituiscono la via principale attraverso la quale l’acqua di precipitazione ed i detriti confluiscono al mare. Le acque che scorrono in regioni rilevate depositano il loro carico allo sbocco delle valli formando conoidi alluvionali che possono variare in dimensione da decine di metri a centinaia di chilometri di raggio. Nei fondovalle o su aree aperte di pianura i sedimenti tendono a depositarsi e formano aree a dolce pendenza, le piane alluvionali, in cui si possono intrecciare canali fluviali che cambiano continuamente forma e posizione. CONOIDE ALLUVIONALE VALLE ALLUVIONALE PIANA ALLUVIONALE COSTIERA

28 28 PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA CORRENTI FLUVIALI Quando l’afflusso è più regolare e i pendii sono molto dolci, i fiumi sviluppano meandri e il carico è generalmente più fine. Durante le piene i fiumi straripano e coprono l’area compresa fra i vari canali e i meandri, ma lasciano depositare il materiale più grossolano vicino al canale e quello più fine lo abbandonano sopra la piana detta alluvionale. La conseguenza è che lungo i bordi del letto fluviale si formano dei rialzi, comunemente definiti argini. Nelle aree umide la piana alluvionale può essere ricoperta da boschi; si formano così zone paludose che nel corso del tempo possono dare origine alle torbiere. Nelle aree aride le pianure fluviali possono essere ricoperte da boscaglia, ma l’intensa evaporazione fa precipitare il carbonato di calcio (CaCO 3 ) o il solfato di calcio (CaSO 4 ) formando crostoni salini. Anche l’azione morfologica delle acque fluviali si può dunque sintetizzare in erosione, trasporto, sedimentazione. Zona paludosa di piana che può evolvere a torbiera Corso d’acqua a treccia con canali e qualche meandro

29 29 PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA CORRENTI FLUVIALI I processi erosivi prelevano materiale dal fondo e dalle sponde del corso d’acqua. L’erosione può avvenire come: - abrasione fluviale : è l’azione meccanica esercitata dai detriti che vengono trasportati; - degradazione fluviale : è l’azione esercitata dall’acqua corrente che si può differenziare in: - gelivazione : processo di degradazione fisica; - idrolisi : processo di degradazione chimica: - scalzamento: azione meccanica che determina l’erosione al piede delle sponde originandone il franamento. Valle alluvionale colmata dai detriti erosi dai rilievi Modalità di trasporto dei detriti da parte di un corso d’acqua

30 30 PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA CORRENTI FLUVIALI - PROFILO DI EQUILIBRIO E LIVELLO DI BASE L’azione erosiva provoca la modifica del profilo longitudinale di un corso d’acqua (sezione verticale). Attraverso questa azione si registra un’ accentuata erosione verso monte che è la parte più acclive, con maggiore velocità dell’acqua; in compenso si avrà sedimentazione a valle, cioè deposito di materiale detritico nella parte meno acclive, dove la velocità dell’acqua rallenta perdendo in parte l’energia capace di trasportare materiale, il quale tende a depositarsi. L’erosione tende a spianare e ad azzerare i rilievi. La tendenza è di portare tutto al livello di base più importante : il mare. Ogni corso d’acqua ha un suo profilo di equilibrio che può essere paragonato ad una curva di tipo iperbolico con pendenze minori man mano che si procede verso la foce. Profili di equilibrio di due corsi d’acqua che tendono alla stessa foce L’erosione tende ad appiattire i rilievi e a colmare di detriti le depressioni.

31 31 PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA CORRENTI FLIUVIALI - PROFILO DI EQUILIBRIO E LIVELLO DI BASE Il profilo di equilibrio ha un suo livello di base al quale tende. Il livello di base generale, come detto, è il mare, ma vi sono livelli di base parziali o secondari (laghi, sbarramenti artificiali,ecc.) in ambito continentale. N.B. : Le acque non possono erodere sotto il livello di base ma solo al di sopra. L’erosione fluviale che, a partire dal livello di base regredisce verso monte viene detta erosione regressiva. Erosione regressiva di una cascata Profilo di equilibrio di un corso d’acqua che tende al proprio livello di base che è il mare (1). Se per qualche ragione il livello di base cambia rispetto al profilo di equilibrio (in questo caso si abbassa, 2) anche quest’ultimo cambia. Il vecchio profilo fluviale non è più in equilibrio con il nuovo livello di base; inizia una progressiva azione erosiva verso monte (erosione regressiva) che tenderà col tempo a ristabilire gli equilibri dinamici fra erosione e sedimentazione. 1 2

32 32 PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA CORRENTI FLUVIALI – IL TRASPORTO I materiali trasportati dai corsi d’acqua vengono indicati come carico. Si definisce carico limite o capacità di trasporto il carico totale che un corso d’acqua può trasportare in un determinato momento. La competenza di una corrente indica la dimensione massima degli elementi detritici che essa è in grado di trasportare. Il carico fluviale può essere trasportato per soluzione, sospensione, galleggiamento, trascinamento (che interessa il carico di fondo). Il trascinamento del carico di fondo può avvenire per rotolamento, saltazione, strisciamento. Capacità di trasporto e competenza di una corrente fluviale

33 33 PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA CORRENTI FLUVIALI – IL TRASPORTO Un fiume di pianura porta i tre quarti del suo carico in soluzione e in sospensione; poco significativo è il carico di fondo. Un torrente porta più del 50% del suo carico in sospensione; notevole è anche la quantità di carico di fondo, molto poco quello in soluzione. Complessivamente prevale la sospensione come carico privilegiato dei corsi d’acqua. Morfologicamente i corsi fluviali possono essere di tre tipi principali, con varie combinazioni: - tracciato a treccia - tracciato a meandri - tracciato rettilineo Carico in sospensione e carico di fondo. Il carico in soluzione non è visibile

34 34 PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA CORRENTI FLUVIALI - TRACCIATO A TRECCIA Il tracciato a treccia si forma quando si registra un eccesso di sabbia o di ghiaia nel fiume rispetto alla portata dell’acqua. Si evidenziano isole ghiaiose e i canali fluviali tendono a deviare costantemente il loro corso. E’ tipico delle regioni aride o semiaride o delle regioni pedemontane. Tracciati a treccia

35 35 PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA CORRENTI FLUVIALI - TRACCIATO A MEANDRI La terminologia deriva dal fiume Meandro (Turchia). Si forma in tratti fluviali sovralluvionati, molto prossimi al livello di base, principale o secondario. Ritroviamo quindi questa tipologia di tracciato nell’ambito delle pianure alluvionali. Il percorso è tortuoso, più o meno pronunciato nelle curvature. In questa maniera l’acqua che scorre distribuisce meglio la propria energia di moto. I meandri si presentano liberi o incassati. In quest’ultimo caso si è evidentemente registrata una variazione del livello di base: il fiume erode il proprio letto. MEANDRI LIBERI E MEANDRI ABBANDONATI Meandri incassati (sopra) e fortemente incassati o imprigionati (sotto).

36 36 PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA CORRENTI FLUVIALI - TRACCIATO RETTILINEO Il percorso rettilineo si verifica raramente, quasi sempre quando vi è un controllo di tipo strutturale, tettonico, da parte dell’assetto geologico regionale, per esempio per la presenza di faglie o pieghe oppure quando il fiume defluisce lungo il contatto tra formazioni diverse. Può essere reso tale anche per l’azione dell’uomo che tende a rettificare, canalizzandoli, i percorsi tortuosi per motivi di bonifica ambientale (Tanagro, Val Diano). 1 2 3 Tipici tracciati fluviali a controllo strutturale (1, 2, 3)

37 37 PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA CORRENTI FLUVIALI - SEDIMENTAZIONE Un corso d’acqua che sbocca in una valle o nella regione pedemontana accusa una diminuzione di pendenza. Si registra così una caduta della velocità della corrente e quindi un rilascio di energia, con conseguente perdita di carico del materiale trasportato dall’acqua. Avviene in questo modo la sedimentazione di ghiaia e sabbia e si forma un cono alluvionale che ha la forma di ventaglio leggermente convesso. Anche in aree prossime al livello di base si registra una caduta della velocità delle acque e quindi sedimentazione; si forma la pianura alluvionale caratterizzata da scarsa pendenza: prevale il tracciato meandriforme. Pianura alluvionale costiera con tracciato fluviale meandriforme La caduta di velocità di una corrente idrica per cambio di pendenza provoca una consistente perdita di carico

38 38 PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA CORRENTI FLUVIALI - SEDIMENTAZIONE Altra caduta della velocità delle acque del fiume si registra alla sua foce. Qui il fiume incontra il mare (o un lago) che con la sua massa si oppone al deflusso della corrente fluviale: avviene una nuova perdita di carico del materiale trasportato; si ha ulteriore sedimentazione e la formazione di un corpo geologico sedimentario dalla forma a ventaglio, il delta (nome attribuito da Erodoto), che è formato da una parte emersa e da una parte sommersa. Le parti subaeree del delta comprendono vaste aree di paludi e acquitrini con rapida crescita di piante e formazione tendenziale di torbiere. Nei delta vengono depositati grandi volumi di sedimenti. Formazione e avanzamento di un delta (da A verso D)

39 39 PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA DELTA FLUVIO-MARINI Forma e aspetto di un delta possono variare a secondo delle azioni reciproche tra fiume e mare e sono funzione del rifornimento dei sedimenti e della forza delle onde: - se prevale la corrente fluviale, i detriti avanzano verso il mare, il corso del fiume è pensile (più alto del livello marino). Si forma un delta attivo controllato dai processi fluviali, con sedimenti protesi verso il mare. Quando l'azione delle onde è comunque importante, la linea di contorno del delta si presenta più arrotondata; - se prevale la forza del mare, si forma un delta passivo: il fiume si allarga verso il mare e questo tende a penetrare nell'asta fluviale. Per effetto del moto ondoso si formano lidi rettilinei, tomboli, lagune. Per effetto della marea si formano barre di marea oppure un delta negativo a imbuto. I delta attivi del Nilo (sopra) e della Lena (Siberia, a destra) Delta attivi Delta passivo

40 40 PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA LA CORRENTE IDRICA SOTTERRANEA L'acqua sotterranea trae origine dalle precipitazioni atmosferiche che s'infiltrano nel terreno e impregnano fratture, vuoti e pori della roccia. Le acque sotterranee hanno possibilità di accumularsi perché rocce e depositi superficiali sono in gran parte porosi e possono immagazzinare fluidi: acqua, gas, petroli. La porosità si esprime in percentuale: Porosità = Volume dei vuoti / volume totale della roccia x 100 Esempio: se un recipiente della capacità di 10 litri contiene sabbia che viene saturata con 2 litri di acqua, la porosità sarà : 2 / 10 x 100 = 20%.

41 41 PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA CORRENTE SOTTERRANEA La riserva d'acqua contenuta nei terreni dipende da : - porosità della roccia - velocità di infiltrazione nel terreno - velocità di deflusso (per evaporazione, traspirazione, emungimento naturale) - intensità di sfruttamento (emungimento artificiale) Quando i pori del terreno sono completamente pieni di acqua, si dice che il suolo è saturo; quando il terreno nella porzione più superficiale contiene aria, il suolo viene definito non saturo. Falde di acque sotterranee

42 42 PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA CORRENTE SOTTERRANEA Quando un suolo è saturo o quasi saturo, l'acqua che si muove può drenarlo con facilità. Il drenaggio verticale si muove verso il basso attraverso le rocce fino a raggiungere la superficie freatica che è il livello al disotto del quale le rocce vengono saturate dalle acque sotterranee (acqua di fondo). La porzione di terreno che si trova tra la superficie topografica e la superficie freatica viene definita zona di aerazione e contiene acqua vadosa. L'acqua sotterranea che non scorre a grandi profondità, alimenta fiumi e sorgenti vicini. La velocità con cui si muovono le acque sotterranee è molto minore di quelle delle acque correnti (da pochi mm/giorno a qualche metro/giorno). Sono più accentuate in presenza di fessurazioni nella roccia. E' piuttosto difficile misurare il livello delle acque sotterranee. Per far questo si fa ricorso a pozzi e fori di sonda.

43 43 PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA CORRENTE SOTTERRANEA Il flusso idrico nel sottosuolo segue le linee di maggiore pendenza. L'acqua si sposta dai punti più alti a quelli più bassi con una velocità di flusso che dipende dalla permeabilità dei materiali che si lasciano attraversare dall'acqua. Il terreno o il corpo roccioso che contiene l'acqua viene detto acquifero, mentre si definisce falda acquifera il corpo idrico che è contenuto nel terreno, cioè nell'acquifero. Falda idrica tributante verso una corrente fluviale in regime umido (A) e corrente fluviale che tributa verso l’acquifero in regime arido o semiarido (B).

44 44 PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA CORRENTE SOTTERRANEA Gli acquiferi possono variare in spessore, profondità ed estensione naturale. Si possono dividere in: - acquiferi non confinati - acquiferi confinati. ACQUIFERI NON CONFINATI L'acquifero non confinato è detto anche libero o freatico ed è limitato superiormente dalla superficie freatica. Il suo livello può fluttuare liberamente. ACQUIFERI CONFINATI L'acquifero confinato (o imprigionato) va a costituire le falde artesiane. Le acque sono imprigionate da strati relativamente impermeabili che ne impediscono la fluttuazione. Sono dotate di una certa pressione per cui, se trivellate, risalgono di quota o possono addirittura superare la superficie topografica zampillando.

45 45 PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI. AZIONE GEOMORFICA E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA ELEMENTI CONOSCITIVI PER LA CONSERVAZIONE DEL SUOLO Come abbiamo avuto modo di apprendere, i processi di superficie, determinati dagli agenti esogeni, agiscono come modificatori della superficie terrestre. La modificazione tende a distruggere le parti più esposte e a riorganizzare i prodotti dell’azione distruttrice accumulandole e conservandole in zone di raccolta tendendo così a livellare la superficie terrestre. Tutti i processi di superficie possono essere sintetizzati in tre diversi meccanismi: erosione dei materiali trasporto dei prodotti della degradazione deposito degli stessi (sedimentazione). I sedimenti (la coltre di copertura originata dall’azione degli agenti modificatori di superficie) sono dunque materiali derivanti da reazioni fra le rocce della superficie terrestre e i gas e i liquidi dell’atmosfera, dell’idrosfera e anche della biosfera. I prodotti dell’erosione vengono trascinati via dal luogo dove avvengono le reazioni da agenti vari (acqua che scorre, vento, ghiaccio), influenzati dalla forza di gravità. Meccanismo dei processi di superficie

46 46 PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA ELEMENTI CONOSCITIVI PER LA CONSERVAZIONE DEL SUOLO I detriti solidi degradati scendono lungo i pendii o vengono trasportati dall’acqua, dal vento, dal ghiaccio. L’agente più importante del trasporto è l’acqua corrente. L’allontanamento in acqua può avvenire sia in soluzione (frazione chimica) che come trasporto meccanico per sospensione, rotolamento, saltazione, galleggiamento (frazione clastica). La facilità con cui gli agenti del trasporto fanno muovere i granuli varia con la dimensione e la densità dei granuli, ma anche con la loro forma e rotondità anche se in misura minore. I minerali trasportati sono soggetti all’ abrasione o alla dissoluzione; gli spigoli si frantumano o si schiacciano e le particelle diventano più arrotondate. Il trasporto, dunque, porta ad una diminuzione delle dimensioni dei granuli e ad un aumento della rotondità.

47 47 PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE – 18. IDROSFERA: ACQUE CONTINENTALI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA ELEMENTI CONOSCITIVI PER LA CONSERVAZIONE DEL SUOLO I detriti, una volta rimossi e trasportati, confluiscono in vari bacini di raccolta transitori o duraturi e rimanervi anche per milioni di anni fino alla loro completa trasformazione in roccia (processo di diagenesi). La sedimentazione principale avviene in ambiente marino, recettore di tutti i detriti trasportati dai fiumi e dai corsi d’acqua in genere. Ovviamente anche in ambiente continentale avvengono processi di sedimentazione (nei laghi per es.) il cui principale contributo è sempre offerto dalle acque correnti. Il ciclo litogenetico assegna un ruolo importante alla sedimentazione e alla successiva litificazione, cioè alla trasformazione in roccia (diagenesi).