Speleogenesi

 

 

Introduzione

 

Il termine speleogenesi indica l'insieme dei fenomeni fisici, chimici e biologici che portano alla formazione di uno spazio vuoto, detto vacuo, dentro la roccia ed alla sua successiva evoluzione per dare quindi luogo ad una grotta. Tre sono i meccanismi fondamentali che possono dare origine ad una cavità:

- La roccia si forma attorno al vacuo: il processo riguarda la genesi di "grotte primarie" nei travertini ed è quindi estremamente raro.

- La roccia e il vacuo si formano contemporaneamente: il fenomeno riguarda la formazione di grotte di origine vulcanica.

- Il vacuo si forma all'interno della roccia preesistente: il meccanismo interessa la quasi totalità delle grotte presenti in natura.


Grotte formatesi in rocce preesistenti

 

A questo gruppo appartengono:

 

1. Grotte di corrosione chimica e fisica (cavità carsiche). Divise in due sottogruppi in base alla solubilizzazione della roccia ad opera dell'acqua:
grotte che si sono formate in rocce idrosolubili (gesso e salgemma),
grotte che si sono formate in calcare o dolomia, rocce di per sè scarsamente solubili in acqua (vedi fig. 1a, 1b, 1c, 2)

 

 

Speleogenesi 1a  Speleogenesi 1b 
 Fig. 1a   Fig. 1b
 Speleogenesi 1c  Speleogenesi 2
  Fig. 1c   Fig. 2

 

2. Grotte meteoriche: dovute ad agenti meteorici tra i quali il più importante è il vento (grotte eoliche).

 

3. Grotte litorali: si aprono a livello della battigia di laghi o del mare: si tratta per lo più di cavità di corrosione chimica e fisica riprese dall'azione esercitata dall'acqua battente (vedi fig. 3);


4. Grotte tettoniche: dovute alla deformazione meccanica della roccia che le ospita che può essere data dall'allontanamento di due pareti rocciose o da fenomeni di crollo (vedi fig. 4);

 

Speleogenesi 3   Speleogenesi 4
Fig. 3 Fig. 3

 

 

Teorie speleogenetiche

 

Erosione direttta
Le acque inizialmente penetrano nelle fratture della roccia calcarea e le allargano per corrosione scendendo in profondità (vedi fig. 1a, 1b, 1c). Dopo una prima fase di percolazione dispersa si stabiliscono vie di drenaggio più intenso (fig. 5a).

 


fig.5a

 

Via via l'attività di corrosione perde importanza mentre divengono sempre più importanti i fenomeni meccanici di erosione (fig. 5b)

 

fig.5b


Il sistema sotterraneo si sviluppa progressivamente dall'alto verso il basso (fig. 5c).

 

fig.5c



L'azione erosiva si realizza anche per la presenza in sospensione di elementi solidi sufficientemente piccoli o dal trascinamento sul fondo di materiale di granulometria maggiore.
La morfologia più comune che si può osservare nelle grotte dovuta a questa azione è rappresentata dalle "marmitte".

 

Erosione inversa

Le acque meteoriche vengono assorbite sulla superficie carsica dalle fratture. Quando nel loro decorso verso il basso incontrano fratture più ampie, le cui pareti siano ad una certa distanza l'una dall'altra, lo scorrimento avviene per mezzo di veli acquei lungo le pareti. L'azione chimica delle acque percolanti allarga lentamente la frattura e le fa assumere la forma di un fuso.
L'attività chemioclastica dell'acqua che penetra con moti capillari nelle venature più sottili della roccia e nelle sue microfratture isola blocchetti più o meno grandi di roccia che cadono sul fondo. Il progressivo deposito di materiali sul fondo determina la salita del fuso fino alla formazione di una vera e propria grotta in continuo sviluppo verso l'alto.

 

Erosione per miscela di acque

Il meccanismo si innesca quando due acque con differente tenore di CO2 ed ambedue sature di CaCO3, (nella fig. 6 rappresentate dalla freccia gialla e rossa) dopo aver separatamente circolato entro il massiccio carbonatico s'incontrano. La soluzione che si ottiene dal loro miscelamento (freccia arancione) risulta aggressiva rispetto al CaCO3 ed è quindi in grado di sciogliere ancora roccia.

 


fig.6

 

I meccanismi chimico-fisici di aggressione dell'acqua

 

La dissoluzione semplice

Per dissoluzione si intende il semplice fenomeno fisico della solubilizzazione. Teoricamente tutte le roccie sono più o meno idrosolubili, però solo una minima parte ha importanza speleologica, infatti nelle normali condizioni di temperatura e pressione, nelle quali avviene il contatto tra la roccia e l'acqua, la maggioranza dei minerali che esistono in natura hanno una solubilità troppo bassa per dare luogo a cavità di dimensioni tali da potersi chiamare grotte.

In pratica le uniche rocce idrosolubili che diano luogo a fenomeni di una certa rilevanza sono i gessi.

La corrosione

Il fenomeno di corrosione avviene quando già esistono dei vacui all'interno della roccia che permettono la circolazione di acqua e pertanto l'acqua è la responsabile dello sviluppo delle cavità.

Per corrosione chimica si intende invece il processo essenzialmente chimico in cui oltre all'acqua è indispensabile la presenza di un'altra specie chimica (nel caso più comune l'anidride carbonica) che permette di attaccare il carbonato di calcio e la sua susseguente solubilizzazione dando la seguente reazione chimica: