Grotte e fenomeno carsico

Panoramica dei processi erosivi

Il fenomeno carsico (o carsismo) è un processo erosivo che si protrae per lunghissimi periodi di tempo ed interessa le rocce carbonatiche. La parola carsismo deriva da Carso, una zona del Friuli Venezia Giulia dove il fenomeno è particolarmente pronunciato. Principale attore del carsismo è l’acqua, la cui infiltrazione nel massiccio montuoso genera processi di corrosione chimica ed erosione meccanica, eventi che portano alla dissoluzione del calcare, modificando nel tempo l’aspetto delle rocce e di conseguenza il paesaggio circostante, quest’ultimo caratterizzato da forme particolari. Affinché i processi di carsificazione possano innescarsi è necessario che siano presenti una serie di fattori: la presenza di rocce carbonatiche combinata all’azione di fattori fisici e chimici. Calcari e dolomie sono le rocce che meglio si prestano al processo di carsificazione, formatesi per deposizione e di origine sedimentaria, risultano solubili sotto l’azione dell’ossigeno e dell’anidride carbonica nonché ai composti solforati e nitrici (acido solforico, acido solfidrico, acido nitrico). Caratteristica delle rocce carbonatiche è la presenza di calcite e dolomia (calcite con aggiunta di magnesio) in percentuale superiore al 50%. Maggiore sarà il contenuto di calcite (o dolomia) più le rocce risultano carsificabili e quindi soggette a dissoluzione. Quando la percentuale di calcite scende sotto il 50%, si hanno le marne, formate maggiormente da argilla e sabbia, minerali insolubili che fanno diminuire la carsificabilità e conferiscono alle rocce un colore più scuro. La sola presenza delle rocce carbonatiche non è sufficiente per lo sviluppo del carsismo, è importante che le stesse siano fratturate e che l’acqua possa penetrare in profondità.


Le rocce carbonatiche
Rocce carbonatiche
Paesaggio carsico
Paesaggio carsico

Attraverso un’azione meccanica sulle rocce, con dinamiche compressive e distensive, i movimenti tettonici (fattore fisico) generano i sistemi di fratture necessari allo sviluppo del fenomeno carsico. L’acqua meteorica che penetra nel massiccio esercita un’azione chimica sulla roccia (fattore chimico), provvedendo ad una lenta ma costante corrosione , consumando e dissolvendo il calcare mentre la successiva fase di erosione meccanica e trasporto accumula i residui in aree di deposizione. Punto cardine del processo carsico è l’aspetto chimico che porta alla dissoluzione del calcare. L’acqua meteorica (H2O) percola nei pori, negli interstizi e nelle fessurazioni della roccia, arricchita di anidride carbonica (CO2) prelevata dall’atmosfera e prodotta dalla vegetazione esterna, forma l’acido carbonico (H2CO3); la roccia calcarea costituita da carbonato di calcio (CaCO3), normalmente insolubile in acqua, venuta a contatto con l’aggressivitá dell’acido carbonico, si dissolve e rilascia parte del minerale che va a combinarsi con quest’ultimo formando il bicarbonato di calcio Ca(HCO3)2. Lungo il suo percorso l’acqua tende a perdere parte dell’anidride carbonica e con questa anche il carbonato di calcio che a sua volta si deposita formando le concrezioni (es le stalattiti). Il meccanismo è regolato dall’equilibrio gassoso dell’anidride carbonica contenuta nella soluzione. Quando l’acqua è sottosatura risulta essere maggiormente aggressiva poiché l’elevata concentrazione di anidride carbonica consente di sciogliere in soluzione altro carbonato di calcio, prima di raggiungere l’equilibrio chimico. Viceversa, acque con minor concentrazione di anidride carbonica sono sovrasature e, per raggiungere l’equilibrio chimico, cedono il carbonato di calcio. All’interno di una cavità, le acque provenienti dalla superficie sono generalmente più corrosive di quelle che circolano nelle zone sottostanti, tendenzialmente più concrezionanti.


Il fenomeno carsico
Il fenomeno carsico

Caratteristica peculiare delle zone carsiche è la mancanza quasi totale di acque di superficie, subito assorbite dalla fratturazione delle rocce. Dopo le piogge l’acqua scompare in profondità, in un percorso complesso dettato dall’inclinazione degli strati rocciosi e dalle cavità presenti fino a raggiungere le zone più basse del sistema carsico, su strati di roccia impermeabili, raccolte da grossi collettori che le convogliano verso le sorgenti più a valle. Le dinamiche di trasferimento delle acque, aspetto largamente studiato in ambito idrogeologico, consentono di suddividere l’intero sistema carsico in più zone, ognuna con caratteristiche proprie. La zona di assorbimento coincide con la parte alta del massiccio, in prossimità della superficie ed influenzata dai fenomeni atmosferici; in quest’area le acque hanno la maggior concentrazione di anidride carbonica e la dissoluzione è decisamente marcata. La porzione di massiccio sottostante è la zona di trasferimento verticale, costituita da pozzi a "campana" spesso uniti da meandri. Nei pozzi l’erosione è dovuta allo scorrimento dell’acqua sulle pareti e le concrezioni sono piuttosto rare. I meandri risultano vivacemente concrezionati nei rami inattivi detti anche fossili (senza scorrimento di acqua), con depositi di argilla, sabbia e ghiaia. Al contrario, nei meandri attivi il concrezionamento è meno pronunciato ma sono presenti forme di erosione particolari dovute all’energia cinetica delle acque e alla sua forza di trascinamento (marmitte, scallops). In generale, il trasferimento dell’acqua è per vie verticali. Lo strato inferiore è la zona di trasferimento orizzontale o vadosa, qui le acque scorrono lungo condotte meandriformi, non di rado simili a canyon con pareti alte anche decine di metri e con andamento orizzontale o sub orizzontale. La zona allagata o freatica è collocata nella parte profonda del sistema, tra lo strato inferiore di rocce impermeabili ed il limite superiore delle acque di falda (livello piezometrico di falda): le acque circolano in percorsi sommersi lungo condotte forzate. In questo strato del massiccio carbonatico è assente la componente gassosa (non c’è aria) e l’acqua, vincolata nel suo percorso obbligato, sottopone a maggior pressione le superfici rocciose generando un’erosione simmetrica e facendo assumere alle condotte una forma subcircolare o ellissoidale.


Carsismo e zone di assorbimento acqua
Percorso delle acque
Concrezioni in grotta
Concrezioni in grotta

Facile intuire che il punto di contatto tra zona vadosa e zona freatica è variabile nel tempo ed oscilla in funzione degli apporti idrici, innalzandosi durante i periodi di piena ed abbassandosi nei periodi di magra. Quest’area prende il nome di zona epifreatica, soggetta sia a dissoluzione chimica che ad erosione meccanica con condotte ora allagate ora libere dall’acqua. Come già anticipato, il processo carsico interessa l’intero massiccio montuoso, modificando con formazioni tipiche sia il paesaggio esterno che gli strati in profondità. Doline, uvala, polje e karren sono le forme tipiche del carsismo di superficie (carsismo epigeo). Le doline sono depressioni nel terreno tipicamente a forma di imbuto e con diametro che può arrivare anche a centinaia di metri; raccolgono le acque meteoriche e le convogliano nelle cavità sotterranee, non di rado infatti in prossimità di una dolina è presente un inghiottitoio. Le uvala sono invece depressioni più estese, derivano dalla fusione di due o più doline. Fenomeni ben più ampi sono i polje, doline carsiche con fondo pianeggiante estese anche chilometri e spesso attraversate da corsi d’acqua. I karren o campi solcati sono forme del carsismo epigeo caratterizzate dalla presenza di solchi paralleli sulla superficie delle rocce calcaree. Per quanto riguarda il carsismo sotterraneo (carsismo ipogeo), la diversa evoluzione dei processi di solubilizzazione dà origine a grotte e concrezioni. Gli inghiottitoi sono punti sulla superficie in cui le acque sprofondano nel sottosuolo, solitamente si attivano dopo le piogge. Vengono denominati abissi quelle grotte ad andamento prevalentemente verticale, a volte con un pozzo profondo in entrata, voragine se la bocca d’ingresso è larga. Nelle cavità trovano posto numerose concrezioni, diverse per condizioni di formazione e meccanismo di deposizione del carbonato di calcio: stalattiti, stalagmiti, cannule, eccentriche,vele e corralloidi sono i tipi maggiormente diffusi.