E MORFOLOGIA DEI SISTEMI CARSICI Progetto Powerpoint 2009 STRUTTURA E MORFOLOGIA DEI SISTEMI CARSICI a cura di Leonardo Piccini coordinatore con la collaborazione di: Carlo Balbiano Jo De Waele Subterranean River, Palawan, Filippine (foto G. Savino/Arch. La Venta)

I SISTEMI CARSICI Per sistema carsico s’intende, comunemente, l’insieme di forme superficiali e sotterranee prodotte da processi carsici, o da processi da essi indotti, la cui funzione è quella di drenare le acque sotterranee da una determinata area verso una sorgente carsica. Si tratta quindi di un particolare tipo di “sistema idrogeologico”, in cui la componente sotterranea del deflusso è dominante. La struttura di un sistema carsico dipende da molteplici fattori, il cui ruolo può essere sostanzialmente passivo (caratteristiche geologiche) o attivo (condizioni ambientali). Struttura e morfologia dei sistemi carsici - Società Speleologica Italiana 2009

CARATTERISTICHE LITOLOGICHE Da esse dipende in primo luogo il grado di carsificabilità: Alto: Medio: Basso: calcari massicci o a strati spessi; marmi. calcari a strati sottili; calcareniti; calcari selciferi; dolomie. calcari marnosi; calcescisti; calcari selciferi metamorfici; calcari cataclasati. Alpi Apuane, Italia (foto L. Piccini) Messico (foto L. Piccini) Alpi Apuane, Italia(foto L. Piccini) Struttura e morfologia dei sistemi carsici - Società Speleologica Italiana 2009

STRUTTURA DI UN SISTEMA CARSICO La struttura di un sistema carsico dipende principalmente da tre insiemi di fattori: 1) CARATTERISTICHE E ORIENTAMENTO DELLE DISCONTINUITÀ superfici di strato, fratture (diaclasi, faglie), clivaggio.  2) ASSETTO MACROSTRUTTURALE tabulare, omoclinale o a pieghe. 3) TIPO DI ALIMENTAZIONE E DI CIRCOLAZIONE IDRICA allogenica, locale, per travaso (diffusa), ipogenica, libera, semi confinata, confinata. Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

DISCONTINUITÀ LITOLOGICHE Le discontinuità presenti in un ammasso roccioso possono essere in genere di tre tipi: Stratificazione: superfici primarie di deposizione; Fratturazione: superfici secondarie prodotte per rottura meccanica; Clivaggio: superfici secondarie in rocce deformate prodotte da sforzi di taglio e/o compressivi (es. calcari metamorfici). Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

DISCONTINUITÀ LITOLOGICHE PRIMARIE Stratificazione I giunti di strato hanno di per sé conducibilità idraulica ridotta. Possono diventare più permeabili quando i pacchi di strato sono stati oggetto di movimenti differenziali, come nel caso di un piegamento, producendo linee di flusso d’interstato. Alpi Apuane, Toscana, Italia (foto L. Piccini) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

DISCONTINUITÀ LITOLOGICHE PRIMARIE L’inclinazione degli strati ha una forte influenza nella struttura di una grotta. Nella zona vadosa, dove il flusso è condizionato direttamente dalla gravità, i condotti tendono a seguire l’immersione degli strati. Nella zona freatica, ove il flusso è condizionato dal gradiente di pressione, i condotti seguono spesso la direzione di strato. Cuatrociénegas, Messico (foto L. Piccini) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

DISCONTINUITÀ LITOLOGICHE SECONDARIE Fratture (diaclasi, joint) Sono legate a sforzi tettonici, e possono essere associate a faglie o a piegamenti. Hanno maggiore conducibilità idraulica le fratture dovute a distensione. Nelle pieghe si hanno sia zone in distensione sia in compressione, con formazione di fratture con orientamento parallelo, trasversale od obliquo rispetto alla direzione di massimo sforzo. Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

FRATTURAZIONE E CARSISMO Influenza delle discontinuità sul carsismo superficiale Il grado di fratturazione superficiale influenza in modo determinante lo sviluppo di forme carsiche di superficie. Se la conducibilità idraulica è alta abbiamo la formazione di cavità a pozzo, se la conducibilità è più bassa avremo in genere la formazione di ampie depressioni poco accentuate, centrate sulle zone più fratturate. M. Corchia, Alpi Apuane, Italia (foto L. Piccini) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

FRATTURAZIONE E CARSISMO PROFONDO Influenza delle discontinuità sul carsismo profondo in zona vadosa Nella zona vadosa la struttura dei sistemi carsici dipende dalle condizioni di permeabilità verticale “in grande” dell’ammasso roccioso. In condizioni di bassa permeabilità verticale avremo la formazione di sistemi gerarchizzati (ad albero). Monte Tambura (Alpi Apuane) M. Tambura (Alpi Apuane, Italia) In condizioni di elevata permeabilità verticale avremo numerose vie parallele confluenti direttamente nella zona satura. Valle d’Arnetola (Alpi Apuane, Italia) Struttura e Morfologia dei sistemi carsici - Società Speleologica Italiana 2009

FRATTURAZIONE E CARSISMO PROFONDO Influenza del grado di fratturazione sulla struttura della zona satura Con l’aumentare del grado di fratturazione aumenta il grado di libertà del sistema. Con bassa fratturazione avremo sistemi batifreatici (a) Con media fratturazione avremo sistemi misti (b) Con alta fratturazione avremo prevalenti sistemi epifreatici (c) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

FRATTURAZIONE E CARSISMO PROFONDO L’orientamento delle principali famiglie di fratture influenza la struttura di un sistema carsico. Lo studio delle fratture in superficie permette di avanzare ipotesi sull’andamento generale dei sistemi carsici in profondità (da Eraso, 1986). Struttura e Morfologia dei sistemi carsici - Società Speleologica Italiana 2009

FRATTURAZIONE E CARSISMO PROFONDO Influenza delle discontinuità sul carsismo profondo in zona satura. Rapporti stratificazione/fratturazione Maggiore o minore influenza delle fratture sull’andamento di un condotto freatico d’interstrato, in funzione della loro diversa conducibilità idraulica iniziale (a: alta, b: bassa) a b Corchia, Alpi Apuane, Italia (foto L. Piccini) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

ASSETTO GEOLOGICO STRUTTURALE L’assetto strutturale a grande scala influenza la configurazione dei sistemi carsici. Si possono avere tre situazioni tipo: A – assetto a strati orizzontali; B – assetto a strati inclinati; C – assetto a pieghe. Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

ASSETTO TABULARE Si ha quando la stratificazione Spluga della Preta Si ha quando la stratificazione è grossomodo orizzontale. L’andamento in sezione è condizionato dalla presenza di livelli a minore permeabilità. Il sistema carsico assume un tipico profilo a gradini. In figura il classico esempio della Spluga della Preta (Monti Lessini, Italia), dove i tratti orizzontali sono dovuti a livelli marnoso-argillosi (m), intercalati all’interno del calcari di San Vigilio. (Legenda: B - Biancone, RA - Rosso Ammonitico, DP - Dolomia Principale). Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

ASSETTO OMOCLINALE Si ha quando gli strati sono inclinati in modo omogeneo L’eventuale presenza di piani a sviluppo orizzontale, al di sopra della quota di base attuale, indica in genere l’esistenza di livelli paleofreatici in corrispondenza di antichi livelli di base. L’andamento è spesso condizionato dalla presenza di livelli a minore permeabilità, su cui poggiano i condotti freatico-vadosi. Sistema di Cima Paradiso (Lombardia) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

Abisso Olivifer (Alpi Apuane) ASSETTO OMOCLINALE Abisso Olivifer (Alpi Apuane) L’Abisso Olivifer, nelle Alpi Apuane, segue prevalentemente il contatto tra Grezzoni (gr) e marmi dolomitici (md), lungo livelli di marmi scistosi e filladici (ms), sul fianco rovesciato di una anticlinale con al nucleo i porfiroidi (pf) del basamento. L’andamento è influenzato da pieghe minori. Solo gli approfondimenti più recenti seguono le fratture attraversando pressoché indisturbati le discontinuità litologiche. Sistema di Cima Paradiso (Lombardia) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

ASSETTO A PIEGHE L’Abisso Gofredo (Alpi Apuane) attraversa una struttura complessa, lungo una serie di fratture, risentendo della struttura. In generale l’andamento di un sistema carsico segue tanto più la struttura quanto minore è la permeabilità delle fratture. Anche per questo l’effetto della struttura si fa sentire maggiormente in profondità piuttosto che nelle zone vicine alla superficie. (Legenda: 1) anticlinale, 2) sinclinale, 3) condotti vadosi, 4) condotti freatici relitti, 5) condotti epi-freatici attivi. Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

RAPPORTI SPAZIALI TRA LITOLOGIE DIVERSE Da essi dipende: 1. la geometria degli acquiferi carsici; 2. la presenza di zone a diverso grado di carsificabilità; 3. i rapporti geometrici tra acquiferi confinanti. Esempi di sezioni geologiche che mettono in evidenza rapporti tra rocce a diverso grado di carsificabilità (Alpi Apuane). Sopra: rocce carsificabili = mac, csi e cm. Sotto: rocce carsificabili = cs, m, md, gr. Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

GEOMETRIA DEL SUBSTRATO Nel caso di superfici di base inclinate, che si spingono al di sotto del livello di base, il flusso non è condizionato dall’immersione del substrato (circolazione libera). I sistemi carsici non hanno vincoli verticali e i condotti in zona satura possono spingersi anche al di sotto del livello di base. Gli acquiferi sono delimitati lateralmente da contatti sottoposti o sovraimposti. Le sorgenti si posizionano nei punti di trabocco inferiori. Sistema del Frigido (Alpi Apuane) (da: Piccini et al., 1999) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

GEOMETRIA DEL SUBSTRATO Quando la superficie di base delle rocce carsificabili si trova a quota maggiore di quella del livello di base, la geometria del substrato determina, in genere, la direzione di scorrimento dell’acqua (circolazione semiconfinata). I sistemi carsici sono costituiti prevalentemente da condotte con scorrimento a pelo libero inclinate, lungo la superficie di contatto. Sistema di Tenerano (Alpi Apuane, Italia) UM) unità metamorfica, bp) brecce poligeniche. Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

RAPPORTI CON CORPI ROCCIOSI CONFINANTI Determinano diversi tipi di alimentazione: a) acquiferi carsici isolati, con alimentazione locale; b) acquiferi carsici con alimentazione laterale da acque superficiali (allogenica); c) acquiferi carsici con alimentazione diffusa da coperture porose. Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

MORFOLOGIE IPOGEE I sistemi carsici sono, in pratica, degli insiemi organizzati di condotti, prodotti da processi di dissoluzione (corrosione) e di erosione. I condotti possono avere dimensioni variabili, in sezione, da pochi millimetri a qualche decina di metri. Le caratteristiche morfologiche dei condotti carsici si manifestano: a scala media, con diverse forme per quanto riguarda la geometria del condotto stesso e in particolare la sua sezione trasversale; a scala piccola, cioè relative alla struttura delle pareti in roccia (forme parietali). Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

CLASSIFICAZIONE DELLE FORME IPOGEE Una prima classificazione può essere fatta sulla base del processo morfogenetico: forme di dissoluzione o precipitazione (forme carsiche s.s.); forme dovute all’azione meccanica delle acque correnti; forme dovute all’azione meccanica di ghiaccio o neve; forme dovute alla gravità. Per tutte queste categorie esistono sia forme di demolizione che di deposizione. In questa presentazione ci limitiamo alle sole forme di erosione s.l. essendo le seconde oggetto di presentazioni specifiche. Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

CLASSIFICAZIONE DELLE FORME IPOGEE Gran parte delle forme ipogee è dovuta all’azione dell’acqua, sia attraverso processi dissolutivi che meccanici (erosione s.s.). La distinzione non è sempre facile, e molte forme, soprattutto alla scala del condotto, possono essere il risultato di entrambi i processi. Per questa ragione applicheremo una classificazione basata in primo luogo sulle condizioni di flusso nei diversi ambienti ipogei, evidenziando di volta in volta il ruolo della dissoluzione e dell’erosione meccanica. Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

FORME DOVUTE ALL’AZIONE DELL’ACQUA Nei sistemi carsici si riconoscono tre situazioni tipiche, caratterizzate da flussi idrici in condizioni idrodinamiche diverse: zona vadosa (o di scorrimento a pelo libero); zona epifreatica (o di oscillazione piezometrica); zona freatica (o di flusso a pieno carico). Questi tre ambienti, i cui limiti non sono sempre facilmente identificabili, sono caratterizzati da diverse caratteristiche morfologiche in funzione delle diverse modalità di flusso. Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

FORME DOVUTE ALL’AZIONE DELL’ACQUA Alla scala dei condotti, si osservano conformazioni ben distinte nelle tre zone idrogeologiche, con andamento in genere verticale nella zona vadosa (pozzi s.l.) e prevalentemente orizzontale (gallerie s.l.) in quella epifreatica e freatica. Il ruolo dei fenomeni di erosione meccanica è particolarmente importante nella bassa zona vadosa e in quella epifreatica. zona vadosa zona epifreatica zona freatica Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

DISTRIBUZIONE DELLE FORME IPOGEE La forma dei condotti assume particolari configurazioni in funzione del regime idrologico dominante e del carico litostatico. La figura illustra alcune tipiche forme nelle diverse zone di un sistema carsico: a) forra di erosione verticale, b) pozzo di percolazione a “fusoide”, c) ambiente di crollo, d) forra epifreatica, e) condotti freatici relitti, f) condotto freatico interno attivo, g) condotto paragenetico parzialmente riempito da sedimenti, h) condotto freatico periferico attivo. Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

MORFOLOGIA DELLA ZONA VADOSA Nella zona vadosa, o di flusso a pelo libero, i condotti assumono in genere andamento verticale con forme molto variabili, e prendono il nome generico di pozzi. Nella zona alta, ove prevalgono percolazione e flussi laminari parietali, i pozzi hanno forma da cilindrica ad allungata, in funzione delle modalità di alimentazione (puntuale o lineare). Nelle zone di flusso incanalato i pozzi hanno sezione complessa, con ampliamenti e restringimenti, e maggiore sviluppo in pianta. Fenomeni di retrocessione di tali pozzi possono portare alla formazione di forre. Pozzo cascata che connette due diversi piani di flusso su interstrato (da Lauritzen e Lundberg, 2000) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

Esempi di pozzi di percolazione lineare (a), puntuale con retrocessione (b). a b Corchia, Alpi Apuane, Italia (foto L. Piccini) Rimonio, Toscana, Italia (foto L. Piccini) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

POZZI CASCATA Esempi di pozzi “cascata”, con forme da arretramento. a b Abisso Gofredo, Alpi Apuane, Italia (foto L. Piccini) Antro degli Orridi, Alpi Apuane, Italia (foto L. Piccini) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

MEANDRI E FORRE Nella zona vadosa, in condizioni di bassa penetrabilità verticale del corpo roccioso (fratturazione poco sviluppata) o di basso gradiente idraulico, si formano forre sotterranee, grazie anche a processi di erosione meccanica. c La sezione assume profili diversi in funzione del controllo litostrutturale (da Lauritzen e Lundberg, 2000). L’andamento può essere rettilineo o ad anse (meandri). L’andamento rettilineo si ha in presenza di fratture o di flussi a regime variabile. L’andamento a meandri si ha in rocce omogenee e con flussi più regolari. Nei meandri le anse, approfondendosi, tendono a spostarsi verso valle, dando ai meandri un andamento sinuoso anche in sezione verticale (a). Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

Esempi di forre ad andamento sinuoso (a) rettilineo (b, c). MEANDRI E FORRE Esempi di forre ad andamento sinuoso (a) rettilineo (b, c). a b c Abisso del Gatto, Sicilia, Italia (foto M. Vattano) Abisso Milazzo, Alpi Apuane, Italia (foto L. Piccini) Pannè, Alpi Apuane, Italia (foto L. Piccini) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

MORFOLOGIA DELLA ZONA EPIFREATICA La zona epifreatica è soggetta sia a scorrimento a pelo libero sia a pieno carico. I condotti tendono ad avere andamento orizzontale; le sezioni sono assai variabili e tendono a essere influenzate dalla struttura. Le forme più tipiche sono le forre e i canyon formati per incisione da gallerie freatiche e le gallerie paragenetiche, in presenza di cospicuo trasporto solido. Evoluzione di un condotto a saliscendi in zona epifreatica per incisione dei dossi ed erosione paragenetica (da Lauritzen e Lundberg, 2000) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

Si formano per erosione FORRE DI EROSIONE Canyon e forre ipogee. Si formano per erosione da flussi a pelo libero. Bai Sun Tau, Uzbekistan (foto M. Vianelli) Santa Ninfa, Sicilia, Italia (foto M. Vattano) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

CONDOTTI PARAGENETICI Si formano a partire da condotti preesistenti (di origine vadosa o freatica), riempiti parzialmente da sedimenti. In queste condizioni l’azione dissolutiva e talvolta erosiva agisce sulla volta, dando origine a forme peculiari. Monte Conca, Sicilia, Italia (foto M. Vattano) da Lauritzen e Lundberg, 2000 Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

MORFOLOGIA DELLA ZONA FREATICA La zona freatica è caratterizzata da flussi solitamente lenti in condizioni di totale saturazione e con pressioni elevate (sino a qualche decina di bar). Queste condizioni influenzano la forma dei condotti, che tende ad essere regolare con profili da circolari a ellittici, più o meno eccentrici. I condotti hanno andamento da orizzontale a “sali/scendi”, in funzione del diverso assetto strutturale. Hagengebirge, Austria (foto L. Piccini) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

CONDOTTI FREATICI I condotti hanno sezioni solitamente ellittiche, con asse maggiore lungo le superfici di discontinuità. La maggiore o minore eccentricità dipende dalla permeabilità della discontinuità e quindi, spesso, dal carico litostatico. Con forti spessori di roccia si hanno condotti a sezione circolare, mentre con spessori modesti si hanno condotti a sezione fortemente ellittica, in genere con asse maggiore orizzontale. In presenza di più discontinuità si possono avere sezioni irregolari. Diverse forme di condotti freatici in funzione del diverso controllo strutturale (da Lauritzen e Lundberg, 2000) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

GALLERIE FREATICHE Esempi di condotte a pieno carico (dette anche gallerie freatiche) a sezione ellittica (a) o subcircolare (b) a b Corchia, Alpi Apuane, Italia (foto L. Piccini) Abisso Milazzo, Alpi Apuane, Italia (foto L. Piccini) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

FORME DI ORIGINE FREATICO-VADOSA Le condotte di ambiente freatico possono evolvere in forre quando rimangono a lungo oggetto di flussi idrici in condizioni di non saturazione. Esempio di evoluzione di un condotto freatico in forra e quindi in galleria per erosione laterale e crolli (Grotta di Pietrasecca, Abruzzo, Italia) Corchia, Alpi Apuane, Italia (foto L. Piccini) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

DELLE MICROFORME IPOGEE CLASSIFICAZIONE DELLE MICROFORME IPOGEE Le forme presenti sulle pareti dei condotti (microforme) sono anch’esse determinate, in gran parte, dalle condizioni di flusso. Si tratta soprattutto di forme dovute a fenomeni di dissoluzione, ma localmente possono avere avuto un ruolo rilevante anche processi d’erosione meccanica. Le forme descritte sono molte. In questa sede ci limiteremo alle principali, proponendo una classificazione basata ancora una volta sulle condizioni di flusso. Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

CLASSIFICAZIONE MICROFORME IPOGEE PRINCIPALI FORME DI DEMOLIZIONE DOVUTE ALL’AZIONE DELLE ACQUE Condizioni Flusso Dissoluzione prev. Erosione prev. Vadose sgocciolamento fori di gocciolamento flusso a rivoli solchi di ruscellamento flusso incanalato solchi parietali canali pavimentali solchi di getto forre marmitte lame (pinne) Epifreatiche tra roccia e depositi anastomosi pendenti canali di volta solchi di livello libero solchi di battente scallop piccoli cupole vaschette di ristagno Freatiche a pieno carico scallop grandi alveoli – spongework solchi di flusso Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

FORME DA SGOCCIOLAMENTO Comarelle, Alpi Apuane, Italia (foto L. Piccini) Fori pavimentali: si formano in corrispondenza dei punti di caduta di stillicidi o, in grotte ricche di fauna, per raccolta di materia organica. St. Paul karst, Palawan, Filippine (foto L. Piccini) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

FORME DA RUSCELLAMENTO Solchi: lungo le pareti di un pozzo (sotto) e lungo le pareti di una galleria (a lato) dovuti a ruscellamento Corchia, Alpi Apuane, Italia (foto L. Piccini) Dachstein, Mammuthoehle, Austria (foto L. Plan) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

FORME DI EROSIONE A PELO LIBERO Due esempi di canali pavimentali: si formano per erosione lineare sul fondo di forre e gallerie in seguito a una riduzione netta della portata Abisso del Gatto, Sicilia, Italia (foto M. Vattano) Bai Sun Tau, Uzbekistan (foto M. Vianelli) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

FORME DI EROSIONE A PELO LIBERO Marmitte: si formano per erosione in corrispondenza di vortici di fondo su letto roccioso. Hanno forma cilindrica e dimensioni variabili da qualche centimetro sino a qualche metro, sia in larghezza che in profondità. Su Bentu, Sardegna, Italia (foto L. Sanna) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

FORME DI EROSIONE A PELO LIBERO Solchi di battente: si formano per erosione o dissoluzione laterale in corrispondenza di livelli d’acqua persistenti. Subterranean River, Palawan, Filippine (foto G. Savino/Arch. La Venta) Abisso Gofredo, Alpi Apuane, Italia (foto L. Piccini) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

FORME DI FLUSSO D’INTERFACCIA Canali anastomizzati: si formano lungo superfici di strato (sotto). Canali di volta: sono tipici dei condotti paragenetici e si formano al contatto tra sedimento e volta (a lato). Steinenersmeer, Austria (foto C. Schmidtlein) Monte Conca, Sicilia, Italia (foto M. Vattano) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

FORME DI FLUSSO In ambiente freatico ed epifreatico, il movimento dell’acqua scolpisce le pareti formando delle impronte di flusso dette scallop. Le loro dimensioni sono inversamente proporzionali alla velocità di flusso. Modificato da White (1988), Geomorphology and Hydrology of Karst Terrains. Oxford University Press, New York, p. 464 Corchia, Alpi Apuane, Italia (foto L. Piccini) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

FORME DI FLUSSO A PIENO CARICO Grandi scallop: si formano per l’azione di vortici in acque lente, innescati dalle irregolarità delle pareti. Indicano in genere acque a elevata aggressività. St. Paul karst, Palawan, Filippine (foto Arch. La Venta) St. Paul karst, Palawan, Filippine (foto Arch. La Venta) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

FORME DI DISSOLUZIONE A PIENO CARICO Cupole: si formano per l’accumulo di aria, soggetta a variazioni di pressione durante le piene, in grado di acidificare l’acqua a livello del perimetro interno. Bai Sun Tau, Uzbekistan (foto T. Bernabei) Bai Sun Tau, Uzbekistan (foto M. Vianelli) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

FORME DI DISSOLUZIONE A PIENO CARICO Alveoli, corrosioni a spugna (spongework): si formano per l’azione di acque stagnanti Su Coloru, Sardegna, Italia (foto L. Sanna) Abisso Saragato, Alpi Apuane, Italia (foto L. Piccini) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

FORME ZOOGENICHE (?) Bell-hole: sono delle cupole con forma cilindrica, di 15-20 centimetri di diametro, tipiche di grotte tropicali. La loro origine è dubbia. Per alcuni sono forme di ambiente freatico, secondo alcuni autori potrebbe essere invece dovute a fenomeni di condensazione localizzata imputabili alla presenza di pipistrelli. St. Paul karst, Palawan, Filippine (foto Arch. La Venta) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

FORME DOVUTE ALLA GRAVITÀ I vuoti sotterranei sono soggetti a fenomeni di collasso in funzione delle loro dimensioni e delle caratteristiche geomeccaniche della roccia. I crolli modificano la forma dei condotti, tendendo, in condizioni isostatiche, a forme stabili (a cupola). L’ampiezza critica dei soffitti dipende in primo luogo dallo spessore degli strati. Il grafico rappresenta una situazione a strati orizzontali (S = sforzo di taglio, r = peso specifico) (da White & White, 2000) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

FORME DI CROLLO Gallerie di crollo: si formano da forre o gallerie freatiche. I crolli possono nascondere completamente l’originaria morfologia, comportando una migrazione dei vuoti verso l’alto. Abisso Olivifer, Alpi Apuane, Italia (foto L. Piccini) Bai Sun Tau, Uzbekistan (foto T. Bernabei) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

di più pozzi paralleli. Sono i più grandi ambienti sotterranei. FORME DI CROLLO Sale di crollo: si formano da gallerie coalescenti o per l’intersezione di più pozzi paralleli. Sono i più grandi ambienti sotterranei. Subterranean River, Palawan, Filippine (foto Arch. La Venta) Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

FONTI ICONOGRAFICHE ERASO A. (1986), Metodo de prediccion de las direcciones principales de drenaje en el karst. Kobie 15, pp. 15-165; LAURITZEN S-E., LUNDBERG J. (2000), Solutional and erosional morphology. In: KLIMCHOUK A.B., FORD D.C., PALMER A.N., DREYBRODT W., Speleogenesis and Evolution of Karst Aquifers, Nat. Spec. Soc., Huntsville, pp. 408-426; PALMER A. N. (1991), Origin and morphology of limestone caves. Geol. Soc. Am. Bull. 103 (1), pp. 1-21; WHITE W.B. (1988), Geomorphology and Hydrology of Karst Terrains. Oxford University Press, New York, pp. 464; WHITE W.B., WHITE E.L. (2000), Breakdown morphology. Nat. Spec. Soc., Huntsville, pp. 427-429. Progetto Powerpoint, Società Speleologica Italiana 2007 Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

PER SAPERNE DI PIU’ KLIMCHOUK A.B., FORD D.C., PALMER A.N., DREYBRODT W. (2000), Speleogenesis and Evolution of Karst Aquifers,(Nat. Spel. Soc., Huntsville USA. FORD D.C. & WILLIAMS P. (2007), Karst hydrogeology and geomorphology. John Wiley & Sons, Chichester. PICCINI L. (1999), Geomorfologia e Speleogenesi carsica. Quaderno didattico della Società Speleologica Italiana n°1. SAURO U. (1991), Morfologia carsica. In: Castiglioni G.B. Geomorfologia, UTET. SLABE T. (1995), Cave rocky relief and its speleological significance. Znanstvenoraziskovalni Center Sazu, Ljubljana. Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009

CREDITI Questa lezione è stata preparata da Leonardo Piccini. Per la parte fotografica si ringraziano i fotografi: Tullio Bernabei, Lukas Plan, Laura Sanna, Giuseppe Savino, Christoph Schmidtlein, Marco Vattano, Mario Vianelli e Archivio La Venta Esplorazioni Geografiche. Le foto, senza diversa indicazione, sono dell’autore. I disegni sono stati preparati da Leonardo Piccini, salvo quando diversamente indicato. © Società Speleologica Italiana Ogni parte di questa presentazione può essere riprodotta sotto la propria responsabilità, purché non se ne stravolgano i contenuti. Si prega di citare la fonte. Struttura e morfologia dei sistemi carsici – Società Speleologica Italiana 2009