Esercizi: I processi geologici esterni

Spiega la differenza tra alterazione fisica e alterazione chimica, e fai un esempio concreto di ciascuna.

Lo schema riassume la catena dei processi esterni, da una roccia che affiora in montagna fino a una nuova roccia sedimentaria. Indica il processo che corrisponde a ciascuna freccia numerata (1–5) scegliendo tra: diagenesi, erosione, alterazione meteorica, sedimentazione e trasporto.

Che cos'è la pedogenesi e quali fattori intervengono nella formazione del suolo?

Che cos'è l'erosione e in che cosa si differenzia dall'alterazione meteorica? Spiega perché i due processi agiscono di solito in modo coordinato sullo stesso affioramento.

Indica i quattro agenti di trasporto geologico (gravità, acqua, vento e ghiaccio) e un tipo di deposito caratteristico di ciascuno.

Che cos'è la sedimentazione e in quali tipi di ambienti avviene? Cita due ambienti sedimentari continentali e due marini.

Che cos'è l'alterazione biologica? Descrivi due meccanismi, come la pressione delle radici o gli acidi della materia organica, con un esempio per ciascuno.

Ordina questi processi nella catena di formazione di una roccia sedimentaria: cementazione, erosione, deposizione, alterazione meteorica, trasporto e compattazione.

La crioclastismo (gelifrazione) è molto efficace in alta montagna e la termoclastismo nei deserti con forte escursione termica. Spiega il meccanismo fisico di ciascuna e perché ogni clima la favorisce.

Un fiume riduce bruscamente la sua velocità quando sbocca in una pianura. Spiega, con il concetto di capacità di trasporto, perché deposita per primi i ciottoli, poi le sabbie e, infine, i limi e le argille.

L'ossidazione dei minerali contenenti ferro conferisce tonalità rossastre a molti suoli. Descrivi questo processo di alterazione chimica e indica un altro processo chimico caratteristico che agisce sulle rocce calcaree.

Nei graniti con diaclasi, l'alterazione avanza lungo le fratture e arrotonda i blocchi fino a formare massi tondeggianti (alterazione sferoidale). Spiega perché gli spigoli e gli angoli si alterano prima delle facce piane.

Che cos'è la soliflusso e in quali condizioni di clima freddo e suolo saturo si produce? Che aspetto assumono i suoi depositi sui versanti?

Un fiume trasporta il proprio carico in tre modi: in soluzione, in sospensione e per trascinamento sul fondo. Spiega in che cosa consiste ciascuno e come cambia la proporzione tra di essi durante una piena.

L'idrolisi altera i feldspati dei graniti e li trasforma in minerali argillosi. Descrivi questo processo di alterazione chimica e spiega perché in climi umidi i graniti si disgregano in sabbie grossolane (grus).

Confronta l'intensità dell'alterazione chimica in un clima tropicale umido e in un clima arido freddo. Quale fattore pesa di più in ciascun caso, la temperatura o la disponibilità di acqua, e perché?

Un gruppo promotore propone di costruire un pennello perpendicolare alla costa e di ripascere artificialmente una spiaggia di sabbia ai piedi di una scogliera di flysch in un tratto esposto della costa cantabrica. Nella relazione affermano che, una volta versata la sabbia, la dinamica sedimentaria creerà un sistema stabile e in accumulo simile alle ampie spiagge e alle frecce litorali del golfo di Cadice.

1. a) Confronta le condizioni oceanografiche (energia del moto ondoso, regime delle maree e deriva litoranea) e morfologiche dei due litorali per confutare con argomenti la fattibilità di tale affermazione.
2. b) Prevedi l'evoluzione del profilo di equilibrio della spiaggia artificiale dopo le prime mareggiate invernali e interpreta che cosa accadrà ai due lati del pennello in progetto a causa della dinamica della deriva litoranea.
3. c) Giustifica perché la litologia del flysch favorisce l'arretramento della scogliera per scalzamento basale e spiega quale destino avranno i materiali staccati.

In un sondaggio geologico eseguito sul fondo di una valle pirenaica a forma di truogolo sono stati estratti due livelli sedimentari sovrapposti:

• Livello A (superiore, 8 m): deposito caotico e privo di stratificazione, formato da abbondante matrice argilloso-limosa che include clasti molto eterometrici (da ghiaie a blocchi angolosi), alcuni con facce levigate e strie parallele.

• Livello B (inferiore, 12 m): ghiaie ben arrotondate e embricate con intercalazioni di sabbie a stratificazione incrociata, bassissima percentuale di matrice argillosa e buona selezione granulometrica.

1. a) Identifica l'agente geologico e il meccanismo fisico di trasporto e deposizione responsabile di ciascun livello, giustificando la tua deduzione sulla base delle differenze tessiturali e sedimentologiche osservate.
2. b) Ricostruisci l'evoluzione del ghiacciaio (avanzata o ritiro) che spiega perché il livello A si trova stratigraficamente sopra il livello B.
3. c) Se si progetta di fondare una diga in questa valle, prevedi due problemi geotecnici o idrogeologici che il livello A presenterà rispetto al livello B in termini di permeabilità e stabilità sotto carico.

In un bacino semiarido del sud-est della penisola iberica un versante coltivato tradizionalmente in asciutta a terrazzamenti (mandorlo con copertura vegetale erbacea) è stato trasformato in un'azienda intensiva irrigua a cielo aperto, rimuovendo i muri di pietra, arando a rittochino ed eliminando le siepi vive di ritenzione.

1. a) Analizza come questo intervento influisce su ciascuno dei fattori dell'Equazione Universale di Perdita di Suolo (RUSLE): erodibilità del suolo ($K$), lunghezza e inclinazione del pendio ($LS$) e fattore di sistemazione e copertura vegetale ($C$ e $P$).
2. b) Durante un episodio autunnale di goccia fredda o DANA (160 mm in 5 ore), prevedi la sequenza e la tipologia delle forme di erosione idrica che si svilupperanno sul versante (dall'impatto iniziale delle gocce fino alla rete di drenaggio).
3. c) Progetta un piano di mitigazione con tre misure basate sul controllo geomorfologico delle acque di ruscellamento per frenare la perdita di suolo e l'interrimento dei bacini a valle senza abbandonare la produzione agricola.

Lungo un bacino fluviale iberico di 350 km che nasce in un massiccio granitico con filoni di quarzo e quarzite e sfocia su una piattaforma marina aperta, si analizzano campioni di sedimenti del letto in tre punti:

• Tratto 1 (a 10 km dalla sorgente): blocchi e ghiaie angolose di granito fresco, quarzo e feldspato potassico; sfericità bassa e cattiva selezione.

• Tratto 2 (a 180 km): ciottoli arrotondati dominati da quarzo e quarzite, sabbie grossolane con feldspati parzialmente alterati in caolinite e miche degradate.

• Tratto 3 (pianura alluvionale costiera, a 340 km): sabbie medio-fini composte per il 96 % da quarzo ben arrotondato, con assenza quasi totale di feldspati e miche.

1. a) Giustifica i cambiamenti osservati nella dimensione, nell'arrotondamento, nella sfericità e nella composizione mineralogica dei sedimenti lungo il percorso, mettendoli in relazione con i meccanismi di alterazione meccanica e chimica.
2. b) Se nel tratto 3 si rilevasse improvvisamente uno strato con ciottoli angolosi di granito fresco di 15 cm mescolati caoticamente alle sabbie fini, formula due ipotesi geomorfologiche fondate che spieghino questa anomalia.
3. c) Prevedi quali tipi di rocce sedimentarie detritiche si formeranno a partire dai sedimenti del tratto 1 e del tratto 3 dopo i processi di diagenesi, classificandole secondo la maturità tessiturale e composizionale.

In un bacino sedimentario si confrontano due formazioni di arenarie mediante l'analisi petrografica di sezioni sottili:

• Formazione X: 52 % di quarzo da angoloso a subangoloso, 38 % di feldspati potassici e plagioclasi inalterati, 10 % di frammenti di roccia ignea, matrice pelitica superiore al 18 % e scarsa selezione granulometrica.

• Formazione Y: 97 % di quarzo monocristallino con grani ad alta sfericità e arrotondamento, tracce di minerali pesanti ultrastabili (zircone, tormalina), assenza di matrice argillosa ed eccellente selezione granulometrica.

1. a) Determina e giustifica il grado di maturità tessiturale e composizionale di ciascuna delle due arenarie.
2. b) Deduci per ciascuna formazione la vicinanza all'area sorgente, il tipo di clima prevalente durante l'alterazione e il regime idrodinamico o livello di energia dell'ambiente sedimentario in cui si sono depositate.
3. c) Una relazione tecnica sostiene che la Formazione Y derivi dall'erosione diretta e rapida di un rilievo granitico appena sollevato da una faglia adiacente al bacino. Confuta con argomenti questa affermazione proponendo la storia geologica policiclica più probabile per spiegarne le caratteristiche.

Il delta dell'Ebro registra un abbassamento relativo per subsidenza naturale e compattazione dei sedimenti di 1,5-3,0 mm/anno, a cui si aggiunge un innalzamento del livello medio del mare di circa 3,5 mm/anno. Prima degli anni Sessanta, il fiume trasportava al delta circa 25-30 milioni di tonnellate di sedimento all'anno; oggi, a causa dei bacini di Mequinenza e Ribarroja, il carico in sospensione e di fondo che raggiunge la foce è inferiore a 0,15 milioni di tonnellate/anno.

1. a) Interpreta questi dati in funzione del bilancio sedimentario costiero e prevedi quali morfologie litorali del delta (frecce litorali come il Fangar o il Trabucador, barre e lagune) saranno più colpite a breve e medio termine.
2. b) È stata proposta la costruzione di un muro o diga frontale di cemento lungo tutta la linea di costa deltizia per fermare l'avanzata del mare. Valuta criticamente questa proposta prevedendo le conseguenze che causerebbe sul trasporto litoraneo per deriva e sul deficit sedimentario delle spiagge e baie adiacenti.
3. c) Progetta e confronta due alternative di gestione basate su principi sedimentologici (per esempio, il lavaggio idraulico o bypass dei sedimenti trattenuti dalle dighe rispetto all'apporto meccanico di sabbie), valutandone la sostenibilità geologica a lungo termine.

L'analisi geochimica verticale di un paleosuolo di alterazione sviluppatosi su un granito nel Massiccio Iberico fornisce i seguenti dati percentuali in peso dei principali ossidi:

• Roccia madre profonda inalterata (granito): 71,5 % $\text{SiO}_2$; 14,8 % $\text{Al}_2\text{O}_3$; 4,1 % $\text{K}_2\text{O}$; 3,2 % $\text{Na}_2\text{O}$; 1,8 % $\text{Fe}_2\text{O}_3$.

• Livello intermedio (saprolite): 58,0 % $\text{SiO}_2$; 24,0 % $\text{Al}_2\text{O}_3$; 1,5 % $\text{K}_2\text{O}$; 0,4 % $\text{Na}_2\text{O}$; 5,5 % $\text{Fe}_2\text{O}_3$.

• Livello superficiale (orizzonte lateritico): 7,2 % $\text{SiO}_2$; 46,0 % $\text{Al}_2\text{O}_3$; concentrazioni non rilevabili ($< 0,1\ %$) di $\text{K}_2\text{O}$ e $\text{Na}_2\text{O}$; 38,5 % $\text{Fe}_2\text{O}_3$.

1. a) Interpreta la mobilità geochimica relativa degli elementi durante l'alterazione, giustificando perché gli alcali e gran parte della silice scompaiono progressivamente mentre l'alluminio e il ferro si arricchiscono in modo residuale.
2. b) Deduci le condizioni paleoclimatiche (precipitazione annua e regime termico), idrogeologiche (drenaggio e lisciviazione) e di stabilità tettonica necessarie perché si generi un orizzonte con una concentrazione così estrema di bauxite e ossidi di ferro.
3. c) Dato che il clima attuale di questa regione spagnola è mediterraneo temperato o semiarido (precipitazioni da 450 a 600 mm/anno con marcata siccità estiva), giustifica perché oggi non sussistono le condizioni per formare lateriti così evolute e quali informazioni fornisce il loro ritrovamento sul paleoclima e sulla possibile posizione paleogeografica della placca iberica in epoche passate.

Nel tratto inferiore di un fiume che sfocia sulla facciata atlantica della penisola si riconoscono due elementi geomorfologici di rilievo:

1. Quattro livelli di terrazzi fluviali sospesi e a gradinata, situati a quote relative di +55 m ($T_1$), +35 m ($T_2$), +18 m ($T_3$) e +5 m ($T_4$) sopra l'alveo attuale.

2. Nell'estuario terminale, sondaggi geotecnici mostrano un paleoalveo fluviale profondamente incassato nella roccia madre fino a -40 m sotto l'attuale livello del mare, colmato alla base da ghiaie fluviali e coperto da una potente sequenza di fanghi estuarini e sabbie di spiaggia fossilizzate.

1. a) Spiega la formazione dei terrazzi a gradinata integrando le variazioni del livello di base associate ai cicli glaciali e interglaciali del Quaternario con l'alternanza tra fasi di incisione lineare e sedimentazione alluvionale.
2. b) Interpreta l'origine della paleovalle incassata a -40 m e del suo successivo riempimento sedimentario estuarino, mettendoli in relazione cronologica con l'Ultimo Massimo Glaciale (circa 20 ka fa) e la successiva trasgressione marina dell'Olocene.
3. c) Prevedi con argomenti come risponderà il profilo di equilibrio del fiume se si verifica un abbassamento locale del livello di base provocato dal sollevamento cosismico di una faglia che attraversa l'alveo nel suo tratto medio, indicando quali forme erosive o di accumulo si genereranno a monte e a valle della faglia.